專(zhuān)利名稱(chēng)：一種過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法、濾芯、凈水裝置和飲水機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除水中氯酚的過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法、使用該過(guò)濾介質(zhì)的濾 芯、凈水裝置和飲水機(jī)。
背景技術(shù)：
工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展導(dǎo)致水資源遭到嚴(yán)重破壞，工業(yè)廢水排放到江河、湖泊中， 農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑等大量使用以及生活垃圾和生活廢水的肆意排放，這些都造成地下水和地表 水的水質(zhì)變差，導(dǎo)致水中產(chǎn)生很多對(duì)人體有害的物質(zhì)。水污染越來(lái)越成為影響人們生活的 嚴(yán)峻問(wèn)題。氯酚類(lèi)化合物是環(huán)境中重要的有機(jī)污染物，其中大部分來(lái)源于化工、農(nóng)藥、制藥、 煉焦、造紙、防腐滅菌等生產(chǎn)過(guò)程。氯酚類(lèi)化合物簡(jiǎn)稱(chēng)氯酚。氯酚包括2-氯酚；3-氯酚；4-氯酚；2，4-6-二氯酚；2，4，6-三氯酚等。分子結(jié)構(gòu)式如下所示 氯酚是氯取代苯酚的苯環(huán)上的一個(gè)氫之后的產(chǎn)物。農(nóng)藥的降解也可以產(chǎn)生氯酚。 氯酚具有強(qiáng)烈的刺激性氣味，主要是臭味，對(duì)飲水的感官性能影響很大，相當(dāng)多的水廠出水 臭味重，尤其是上海地區(qū)的飲水，氯酚臭味更加嚴(yán)重。并且，當(dāng)氯與酚的物質(zhì)的量的比值大 于4之后，水中三氯甲烷生成量將明顯增加。上述的氯酚中，2，4，6-三氯酚的Ames試驗(yàn)致 突變活性很高。Ames試驗(yàn)是B. N. Ames等經(jīng)十余年努力，于1975年建立并不斷發(fā)展完善的 沙門(mén)氏菌回復(fù)突變?cè)囼?yàn)，已被世界各國(guó)廣為采用。2，4，6_三氯酚已經(jīng)被德國(guó)列入25種有毒 物質(zhì)之一；美國(guó)、中國(guó)等國(guó)家亦將其列入優(yōu)先控制污染物的行列。氯酚對(duì)人體和其他生物有 很強(qiáng)的致畸、致癌作用，并且能致內(nèi)分泌紊亂。除了以上的一些性質(zhì)以外，氯酚的化學(xué)穩(wěn)定性和毒性都要遠(yuǎn)大于苯酚。為了很好
3地去除飲水中的氯酚，如高氯酸鉀法、臭氧氧化法等，工藝復(fù)雜，成本高；中空纖維疏水膜膜 法和超聲波法，設(shè)備投資大，成本高；超高交聯(lián)樹(shù)脂得先調(diào)整PH，使用起來(lái)非常繁瑣。目前 還沒(méi)有一種能夠很好除去水中氯酚并且成本低的過(guò)濾介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于去除水中氯酚的過(guò)濾介質(zhì)，該過(guò)濾 介質(zhì)成本低，用于去除水中氯酚時(shí)，去除率高。為了解決以上的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案一種用于去除水中氯酚的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、錳砂粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚 乙烯、活性炭、錳砂粉和發(fā)孔劑的重量比為200 300 100 200 50 120 50 150 ；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻。優(yōu)選地，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、錳砂粉和發(fā)孔劑的重量比為290 300 130 140 60 70 100 120。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、錳 砂粉和發(fā)孔劑的重量比在這個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，制備的過(guò)濾介質(zhì)對(duì)氯酚的去除率有明顯的提高。所述超高分子量聚乙烯為重均分子量大于100萬(wàn)的聚乙烯，優(yōu)選使用重均分子量 為250 400萬(wàn)的聚乙烯。超高分子量聚乙烯可從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家得到，如北京東方石油化 工有限公司助劑二廠可提供M-I (分子量為150士50萬(wàn))、M-II (分子量為250士50萬(wàn))、 M-III (分子量為350 士 50萬(wàn))、M-IV(分子量為大于400萬(wàn))等規(guī)格的產(chǎn)品。超高分子量 聚乙烯的一個(gè)作用是粘結(jié)和形成過(guò)濾介質(zhì)骨架的作用，另外利用超高分子量聚乙烯通過(guò)壓 制，燒結(jié)得到的過(guò)濾介質(zhì)，容易形成微孔，可以起到吸附水中氯酚的作用?；钚蕴渴且环N多孔性物質(zhì)，它具有如蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、特異的 表面官能團(tuán)、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，是優(yōu)良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。根據(jù)原料來(lái) 源不同活性炭可分為木質(zhì)活性炭，如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭等；礦物質(zhì)原料活 性炭，如各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如廢橡 膠、廢塑料等制成的活性炭。其中以椰殼材質(zhì)為來(lái)源的活性炭強(qiáng)度較高、吸附性能較好。優(yōu) 選活性炭的比表面積不低于500平方米/克，更優(yōu)選不低于1000平方米/克。活性炭可以高效吸附水中的雜質(zhì)，尤其是醫(yī)用活性炭，作為通過(guò)國(guó)家相關(guān)藥品監(jiān) 督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量更低，表面積更大，吸附效果也更好。選用醫(yī)用活性炭可以保證過(guò) 濾介質(zhì)直接用于飲用水的處理。另外，采用粒徑為74 89微米的醫(yī)用活性炭，效果會(huì)更佳。錳砂粉可以分為天然錳砂粉和非天然錳砂粉，外觀呈褐色。在制備用于去除水中 氯酚的過(guò)濾介質(zhì)的過(guò)程中，優(yōu)選使用天然錳砂粉。天然錳砂粉是采用天然錳礦石加工而成 的。一種典型的天然錳砂粉的技術(shù)指標(biāo)為Mn0235-46% ；密度3. 6g/cm3 ；容重2. Og/cm3 ；Fe 20%左右；Si021 7-20% ；破碎率< 1.0% ；磨損率< 3% ；含泥量< 3%。天然錳砂粉是一 種很強(qiáng)的氧化劑，能對(duì)水中的氯酚起到氧化作用，在水中形成的水合二氧化錳，在PH中性 條件下(市政自來(lái)水多為中性)時(shí)，對(duì)水中氯酚具有很高的去除率。錳砂粉的粒徑優(yōu)選為 74 89微米，去除水中氯酚的效果更佳。發(fā)孔劑選擇偶氮二甲酰胺、食品級(jí)碳酸氫銨、草酸中的至少一種。作為優(yōu)選，發(fā)孔
4劑為偶氮二甲酰胺或食品級(jí)碳酸氫銨。其中，食品級(jí)碳酸氫銨也稱(chēng)食用級(jí)碳酸氫銨，與工業(yè) 級(jí)碳酸氫銨相區(qū)別。雖然工業(yè)級(jí)碳酸氫銨也有發(fā)孔的作用，但是它可能會(huì)含有對(duì)健康有害 的雜質(zhì)，不宜用作飲用水過(guò)濾介質(zhì)的生產(chǎn)原料。發(fā)孔劑是一類(lèi)易分解產(chǎn)生大量氣體而引起 發(fā)孔作用的物質(zhì)，其中偶氮類(lèi)化合物、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、磺酰腈類(lèi)化合物、草酸 等是其典型的代表。壓制壓力可以選擇為0.4 l.OMPa，燒結(jié)溫度為200 300°C，燒結(jié)時(shí)間為120 150分鐘，冷卻至40 60°C即可以脫模。雖然本發(fā)明對(duì)于上述制備方法中步驟a)中所用的幾種原料進(jìn)行了較為詳盡的描 述，但是本發(fā)明不局限于此種理論或者另外的任何理論。對(duì)于在制備過(guò)程中它們之間的具 體的化學(xué)變化、結(jié)構(gòu)的變化尚不能確定。此幾種原料經(jīng)過(guò)上述的工藝處理制備出的過(guò)濾介 質(zhì)，可以有效去除水中的氯酚，并且有協(xié)同作用，可以將水中的氯酚充分吸收。在本發(fā)明中，對(duì)于混合步驟，可以認(rèn)為任何不會(huì)顯著改變粉體粒徑和粒度分布的 低剪切混合器或攪拌器都是適用的，比如具有鈍的葉輪葉片的攪拌器、滾筒式混合器、螺旋 式攪拌器等，轉(zhuǎn)速要視混合器的類(lèi)型而定，但以避免揚(yáng)起粉塵為宜。混合后的粉體填裝入預(yù)先設(shè)計(jì)好的模具中，通過(guò)加壓將其壓實(shí)，壓力一般不大于 IMPa，且與所用模具的材質(zhì)相適應(yīng)；模具可以由鋁、鑄鐵、鋼或任何適當(dāng)?shù)哪艹惺芟鄳?yīng)壓力 和溫度的材料制造。可以在模具內(nèi)表面涂敷脫模劑，可選用硅氧烷油或任何其他的幾乎不 會(huì)吸附到過(guò)濾介質(zhì)上的市售脫模劑，也可以使用鋁箔等脫模紙。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種使用了上述過(guò)濾介質(zhì)的濾芯。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種凈水裝置，包括上述的過(guò)濾介質(zhì)或者濾芯。本發(fā)明還提供了 一種包括上述凈水裝置的飲水機(jī)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的氯酚，去 除率達(dá)到96 99%，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的，并且方法簡(jiǎn)單，制備過(guò)濾介質(zhì)的原料來(lái)源 廣泛，成本低；另外，在去除水中氯酚的同時(shí)，也可以去除水中的渾濁物和細(xì)菌微生物，尤其 是對(duì)細(xì)菌微生物的去除率也較高。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，特別適用于市政污水的處理，或者酸堿性為中性附近 的污水的處理。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)上述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述和說(shuō) 明。實(shí)施例1(1)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉200g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-III型產(chǎn)品，其分子量為350萬(wàn)，粒徑為104 124微米，利用120 目和140目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到104 124微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉200g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 89微米，利用170目 和200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的醫(yī)用活性炭粉；(3)稱(chēng)取天然錳砂粉120g，所述天然錳砂粉的粒徑為74 89微米，利用170目和 200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的天然錳砂粉；
(4)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨50g，純度達(dá)到99. 99%以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(6)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 7MPa的液壓壓力下壓制，在300°C溫度 下燒結(jié)150分鐘；(7)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例2(1)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉300g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)，粒徑為104 124微米，利用120目 和140目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到104 124微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉100g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 89微米，利用170目 和200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的醫(yī)用活性炭粉；(3)稱(chēng)取天然錳砂粉50g，所述天然錳砂粉的粒徑為74 89微米，利用170目和 200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的天然錳砂粉；(4)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨150g，純度達(dá)到99. 99%以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌8分鐘混合均勻；(6)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 75MPa的液壓壓力下壓制，在200°C溫度 下燒結(jié)120分鐘；(7)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例3(1)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉130g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)，粒徑為104 124微米，利用120目 和140目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到104 124微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉60g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 89微米，利用170目 和200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的醫(yī)用活性炭粉； (3)稱(chēng)取天然錳砂粉300g，所述天然錳砂粉的粒徑為74 89微米，利用170目和 200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的天然錳砂粉；(4)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨100g，純度達(dá)到99. 99%以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌8分鐘混合均勻；(6)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 75MPa的液壓壓力下壓制，在250°C溫度 下燒結(jié)120分鐘；(7)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例4(1)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉140g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工 有限公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)，粒徑為104 124微米，利用120目 和140目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到104 124微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉70g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 89微米，利用170目 和200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的醫(yī)用活性炭粉；(3)稱(chēng)取天然錳砂粉290g，所述天然錳砂粉的粒徑為74 89微米，利用170目和 200目的篩子進(jìn)行篩選即可以得到74 89微米的天然錳砂粉；
(4)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨120g，純度達(dá)到99. 99%以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌8分鐘混合均勻；(6)裝填入直徑為50mm管狀模具中，在0. 75MPa的液壓壓力下壓制，在250°C溫度 下燒結(jié)120分鐘；(7)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。實(shí)施例5取實(shí)施例1 4所得多微細(xì)孔的管狀濾芯1，2，3，4，內(nèi)襯兩層無(wú)紡布，外包兩層 無(wú)紡布，再在外層裹上聚丙烯多孔網(wǎng)，濾芯兩端粘接上連接端蓋，放置于不銹鋼或塑料殼體 內(nèi)，用于處理飲用水，經(jīng)檢測(cè)，該結(jié)構(gòu)濾芯對(duì)飲用水中的氯酚的去除效果好，如表1所示。非 常適合家庭終端飲用水處理的需要。表1使用濾芯處理前后的水單位yg/L 從表1可以看出，利用本發(fā)明的濾芯進(jìn)行去除水中的氯酚取得了很好的效果。另外對(duì)處理前后的水也進(jìn)行了其他項(xiàng)目的測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。表2使用濾芯處理前后的水 從表2可以看出，利用本發(fā)明的濾芯在去除氯酚的同時(shí)，對(duì)渾濁物和細(xì)菌微生物 的也有很好的去除效果。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的氯酚，去 除率達(dá)到96 99%，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的，并且方法簡(jiǎn)單，制備過(guò)濾介質(zhì)的原料來(lái)源 廣泛，成本低；另外，在去除水中氯酚的同時(shí)，也可以去除水中的渾濁物和細(xì)菌微生物，尤其是對(duì)細(xì)菌微生物的去除率也較高。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，特別適用于市政污水的處理，或者酸堿性為中性附近 的污水的處理。以上對(duì)本發(fā)明所提供的過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法以及由該過(guò)濾介質(zhì)制成的濾芯進(jìn) 行了詳細(xì)介紹。本說(shuō)明書(shū)中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，對(duì) 于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上可能在實(shí)施過(guò) 程中會(huì)有改變之處。因此，本說(shuō)明書(shū)記載的內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
一種用于去除水中氯酚的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、錳砂粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、錳砂粉和發(fā)孔劑的重量比為200～300∶100～200∶50～120∶50～150；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、錳 砂粉和發(fā)孔劑的重量比為290 300 130 140 60 70 100 120。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的分子量 為250 400萬(wàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭為醫(yī)用活性炭，其粒 徑為74 89微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述錳砂粉為天然錳砂粉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，發(fā)孔劑為偶氮二甲酰胺、食品級(jí) 碳酸氫銨、草酸中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的過(guò)濾介質(zhì)。
8.使用權(quán)利要求7所述過(guò)濾介質(zhì)的濾芯。
9.一種凈水裝置，包括使用權(quán)利要求7所述的過(guò)濾介質(zhì)或者權(quán)利要求8所述的濾芯。
10.一種飲水機(jī)，包括權(quán)利要求9所述的凈水裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于去除水中氯酚的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、錳砂粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、錳砂粉和發(fā)孔劑的重量比為200～300∶100～200∶50～120∶50～150；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻。本發(fā)明還公開(kāi)了一種利用此制備方法制備的過(guò)濾介質(zhì)、利用此過(guò)濾介質(zhì)的濾芯、凈水裝置和飲水機(jī)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的氯酚，去除率達(dá)到96～99％，從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，特別適用于市政污水的處理，或者酸堿性為中性附近的污水的處理。
文檔編號(hào)B01J20/20GK101844006SQ20091013172
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者周奇迪 申請(qǐng)人:周奇迪