用于去除洗浴水中銅的過(guò)濾介質(zhì)、濾芯以及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種去除洗浴水中銅的過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法，由該過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成的 濾芯、凈化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 2013年，寶潔公司研宄員詹妮弗博士發(fā)現(xiàn)，自來(lái)水管道系統(tǒng)的水流中含有的銅元 素對(duì)人類(lèi)頭發(fā)的損傷作用最大，這種銅元素會(huì)逐漸在頭發(fā)中積聚，加速由于日光照射所導(dǎo) 致的頭發(fā)損傷，導(dǎo)致頭發(fā)分叉、頭發(fā)散亂、缺乏光澤。這種損害效應(yīng)在使用染發(fā)劑的人群中 更加明顯，染發(fā)所形成的自由基會(huì)對(duì)頭發(fā)中的蛋白質(zhì)造成損傷，而銅元素對(duì)此過(guò)程起著催 化的作用，使得其損傷加劇。
[0003] 科學(xué)家對(duì)世界上9個(gè)國(guó)家的450名女性的頭發(fā)樣本中均檢測(cè)到了銅的存在。宄其 原因，雖然地表和地下水中銅含量比較低，但由于采礦冶煉、加工制造、農(nóng)業(yè)耕作、城市廢水 與工業(yè)廢水排入湖泊、江河等環(huán)境，因此，環(huán)境中銅含量很高。因此，導(dǎo)致生活用水中的銅含 量的提高，從而洗頭發(fā)的水中的銅含量必然很高。因此，去除該洗浴水中的銅元素十分必 要。
[0004] 自來(lái)水廠傳統(tǒng)的砂濾、微濾水處理工藝對(duì)銅的處理效果不好，不能有效的去除銅； 離子交換方法繁瑣，置換飽和后的沖洗水難以處理；反滲透法使用麻煩，費(fèi)水費(fèi)電，成本高， 排放的濃縮液不易處理，易造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法，該過(guò)濾介 質(zhì)對(duì)洗浴水中的銅的去除率高，并且方法簡(jiǎn)單。還提供了由這種過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成的濾芯、凈化 裝置。
[0006] 本發(fā)明提供了一種去除洗浴水中銅的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
[0007] a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到混合物， 所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為200?300:50? 100:200 ?300:50 ?100 ;
[0008] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻。
[0009] 優(yōu)選的，還包括葉臘石粉，所述葉臘石與所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介 孔分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為100?150:200?300:50?100:200?300:50?100。 [0010] 優(yōu)選的，還包括海泡石粉。
[0011] 優(yōu)選的，所述海泡石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā) 孔劑的重量比為80?150:200?300:50?100:200?300:50?100。
[0012] 優(yōu)選的，還包括凹凸棒石粉。
[0013] 優(yōu)選的，所述凹凸棒石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和 發(fā)孔劑的重量比為80?150:200?300:50?100:200?300:50?100。
[0014] 本發(fā)明提供了根據(jù)上述權(quán)利要求所述的制備方法得到的用于去除洗浴水中銅的 過(guò)濾介質(zhì)。
[0015] 本發(fā)明提供了一種濾芯，由上述權(quán)利要求所述的過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成。
[0016] 本發(fā)明提供了一種凈水裝置，包括上述權(quán)利要求所述的過(guò)濾介質(zhì)或者上述權(quán)利要 求所述的濾芯。
[0017] 本發(fā)明提供了一種飲水機(jī)，包括上述權(quán)利要求所述的凈水裝置。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種去除洗浴水中銅的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法， 包括以下步驟：a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為200? 300:50?100:200?300:50?100 ;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)明在上述原料的協(xié)同作用下，制備得到的過(guò)濾介質(zhì)對(duì)洗浴水水中銅的去除率高，方 法簡(jiǎn)單，適用于受其污染的洗浴水，免除元素銅對(duì)頭發(fā)產(chǎn)生的傷害，使用簡(jiǎn)便，成本低，另外 由于使用的是濾芯，不是粉體，所以無(wú)需后續(xù)處理，適合家庭用水的處理。經(jīng)檢測(cè)該過(guò)濾介 質(zhì)對(duì)洗浴水中銅的去除率在98. 9%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 本發(fā)明提供了一種去除洗浴水中銅的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
[0020] a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到混合物， 所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為200?300:50? 100:200 ?300:50 ?100 ;
[0021] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻。
[0022] 本發(fā)明首先將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、介孔分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為200? 300:50 ?100:200 ?300:50 ?100 ;優(yōu)選為 220 ?280:60 ?90 :210 ?290:55 ?95 ;更 優(yōu)選為 230 ?270:65 ?85:220 ?280:60 ?90。
[0023] 在本發(fā)明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量?jī)?yōu)選為100萬(wàn)?700萬(wàn)，更優(yōu)選 為200萬(wàn)?600萬(wàn)，最優(yōu)選為250萬(wàn)?400萬(wàn)。優(yōu)選的粒徑為89ym?104ym，更優(yōu)選的粒 徑為90ym?102ym。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型（分子量為150±50萬(wàn)）、M_II型（分子量為250±50萬(wàn)）、 M-III型（分子量為350±50萬(wàn)）、M-IV型（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，因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁┑姆?子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流動(dòng)，所以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，可以起到吸附水中銅的作用。
[0024] 在本發(fā)明中，活性炭是一種多孔性物質(zhì)，具有蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)，較大的比表面 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)源的不同活性炭?jī)?yōu)選分為木質(zhì)活性炭、礦物質(zhì)原料活性炭和其他原料制成的活性 炭等。其中，所述木質(zhì)活性炭?jī)?yōu)選包括椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭；所述礦物質(zhì)原料 活性炭?jī)?yōu)選包括各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭 優(yōu)選包括廢橡膠、廢塑料制成的活性炭。本發(fā)明優(yōu)選使用以椰殼材質(zhì)為來(lái)源的活性炭，其強(qiáng) 度較高、吸附性能好，更優(yōu)選為以椰殼材質(zhì)為來(lái)源的醫(yī)用活性炭。在本發(fā)明中，所述活性炭 的比表面積優(yōu)選不低于500m2/g，更優(yōu)選不低于1000m2/g。活性炭可以高效的吸附水中的有 機(jī)物、尤其是醫(yī)用活性炭，作為用過(guò)國(guó)家相關(guān)藥品監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量低，表面積更 大，吸附效果也更好，并且選用醫(yī)用活性炭可以保證過(guò)濾介質(zhì)直接用于洗浴水的處理。本發(fā) 明采用的醫(yī)用活性炭的粒徑優(yōu)選為74?89ym，更優(yōu)選為76?86ym。
[0025] 在本發(fā)明中，分子篩是一種結(jié)晶型的鋁硅酸鹽，具有晶體的結(jié)構(gòu)和特征，表面為固 體骨架，內(nèi)部孔穴可起到吸附分子的作用?？籽ㄖg有孔道互相連接，分子有孔道經(jīng)過(guò)。介 孔分子篩粉通過(guò)對(duì)物質(zhì)的范德華力的物理吸附，其晶孔內(nèi)部有很強(qiáng)的極性和庫(kù)倫場(chǎng)，對(duì)極 性分子和不飽和分子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力。并且分子篩的孔徑分布非常均一，只有分子 直徑小于孔穴直徑的物質(zhì)才可能進(jìn)入分子篩晶穴內(nèi)部。本發(fā)明對(duì)于分子篩的種類(lèi)和來(lái)源并 無(wú)限制，沸石分子篩在化學(xué)工業(yè)中作為固體吸附劑，可用于氣體和液體干燥、存化、分離和 回收，被其吸附的物質(zhì)可以解吸，沸石分子篩用后可以再生?？讖浇橛趌nm?50nm的分子 篩成為介孔分子篩，孔徑介于微孔和大孔之間，具有巨大表面積和三維孔道結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu) 高度有序，孔徑單一分布，孔徑尺寸可在較寬范圍內(nèi)變化，具有優(yōu)異的吸附性能和較高的熱 穩(wěn)定性。在催化、吸附、分離等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。中空分子篩的孔徑為l〇nm?50nm， 對(duì)殘留在水中的銅的物理化學(xué)吸附作用較好。所述分子篩的粒徑優(yōu)選為74?89ym。
[0026] 本發(fā)明優(yōu)選對(duì)所述分子篩進(jìn)行改性，所述改性劑優(yōu)選為EDTA。使用EDTA對(duì)分子篩 進(jìn)行改性，脫掉分子篩中的鋁，提高分子篩的熱穩(wěn)定性，本發(fā)明使用的改性介孔分子篩中硅 鋁比優(yōu)選為50?200。所述硅鋁比即為二氧化硅和三氧化二鋁的摩爾比。
[0027] 使用EDTA對(duì)所述分子篩進(jìn)行改性具體為：將介孔分子篩粉、改性助劑和EDTA混合 改性，而后干燥。所述改性助劑優(yōu)選選自NaF、NH4F、KF中的一種或幾種，改性助劑加入量為 介孔分子篩質(zhì)量的0. 5%?2% ;所述EDTA的量為介孔分子篩質(zhì)量的3%?5%。
[0028] 本發(fā)明所述發(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