用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質的制備方法為：將重量比為（35～45）：（5～15）：（35～45）：（35～45）：（35～45）：（5～15）的超高分子量聚乙烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑混合，得到混合物；將所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻；所述燒結的溫度為230～250℃，所述燒結的時間為90～120分鐘。所述原料經燒結后，形成相互交聯的網狀結構，可有效吸附放射性氡，對于飲用水中放射性氡去除率達到92%以上，使用簡便，成本低。由上述過濾介質制成的濾芯使用方便，無需后續處理，適合家庭終端飲水處理。
【專利說明】用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及過濾介質領域，特別涉及ー種去除飲用水中放射性氡的過濾介質及其制備方法，由該過濾介質構成的濾芯、凈水裝置和飲水機。
【背景技術】
[0002]1986年切爾諾貝利核泄漏，2011年3月日本福島核泄漏讓人們先后為所震驚。核泄漏對人類的損傷主要表現為核輻射，即放射性物質。放射性物質在衰變過程中會產生離子輻射，離子輻射可以打斷人體組織內的各種原子或分子間的化學鍵，對人體內部環境在成嚴重的傷害；尤其是増加癌癥、畸變、遺傳性病變的發生率，對孕婦及胎兒的影響尤為明顯。感染放射性病的癥狀主要有:頭昏、失眠、皮膚發紅、潰瘍、出血、脫發、白血病、嘔吐、腹灣等。
[0003]近期，中國工程院與中國環保部在北京聯合發布的《中國環境宏觀戰略研究報告》中指出，“中國環境形勢依然嚴峻，其中，全國還有近2000個放射源丟失或失控，存在安全隱患
[0004]經研究表明，目前環境中的放射性污染主要來源于建筑材料如花崗巖中的氡元素超標、地表水及井水中氡元素超標。采用離子交換法去除水中的氡，成本較高；采用蒸發濃縮法去除氡元素，設施復雜，耗能大，運行與維護費用高，不適用于處理飲用水。
【發明內容】
[0005]本發明解決的技術問題在于提供ー種去除飲用水中放射性氡的過濾介質及其制備方法，該過濾介質對放射性氡的去除率高，使用方便，成本低，還提供了由該過濾介質構成的濾芯、浄水裝置及飲水機。
[0006]本發明公開了ー種用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質的制備方法，包括如下步驟:
[0007](A)將超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑混合，得到混合物；
[0008]所述超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑的重量比為(35-45):(5-15):(35-45):(35-45):(35-45):(5-15)；
[0009](B)將步驟(A)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻；
[0010]所述燒結的溫度為230-250°C，所述燒結的時間為90-120分鐘。
[0011]優選的，所述超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑的重量比為(37-42): (7-12): (38-43): (37-42): (37-42): (7-12)。
[0012]優選的，所述重晶石粉的粒徑為80-100 u m。
[0013]優選的，所述膨脹蛭石粉的粒徑為75-85 ii m。
[0014]優選的,所述醫用活性碳粉的粒徑為74iim-89lim。[0015]優選的,所述超高分子量聚こ烯粉的粒徑為70iim?80iim。
[0016]本發明公開了所述的制備方法得到的用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質。
[0017]本發明公開了ー種濾芯，由上述技術方案所述的過濾介質構成。
[0018]本發明公開了ー種凈水裝置，包括上述技術方案所述的過濾介質或者上述技術方案所述的濾芯。
[0019]本發明公開了ー種飲水機，包括上述技術方案所述的凈水裝置。
[0020]與現有技術相比，本發明將重量比為(35?45):(5?15): (35?45): (35?45):(35?45): (5?15)的超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑混合，在模具中壓制、燒結冷卻，得到過濾介質。超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑經燒結后，形成相互交聯的網狀結構，可有效吸附放射性氡，對于飲用水中放射性氡去除率高，使用簡便，成本低。由上述過濾介質制成的濾芯使用方便，無需后續處理，適合家庭終端飲水處理。經檢測，該過濾介質對飲用水中放射性氡的去除率達到92%以上。
【具體實施方式】
[0021]為了進一歩理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進ー步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制。
[0022]本發明實施例公開了ー種用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質的制備方法，包括如下步驟:
[0023](A)將超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑混合，得到混合物；
[0024]所述超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑的重量比為(35?45):(5?15):(35?45):(35?45):(35?45): (5?15)；
[0025](B)將步驟(A)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻；
[0026]所述燒結的溫度為230?250°C，所述燒結的時間為90?120分鐘。
[0027]本發明以超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑為原料。
[0028]所述超高分子量聚こ烯粉優選為重均分子量大于100萬的聚こ烯，更優選為分子量為400?500萬的聚こ烯,優選的粒徑為70 ii m?80 ii m。超高分子量聚こ烯可從國內生產廠家得到，如北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠可提供M-1型(分子量為150±50萬)、M-1I型(分子量為250±50萬)、M-1II型(分子量為350±50萬)、M-1V型(分子量為大于400萬)等規格的產品。超高分子量聚こ烯的ー個作用是粘結和形成過濾介質骨架的作用，因為超高分子量聚こ烯的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流動，所以利用超高分子量聚こ烯通過壓制，燒結得到的過濾介質，容易形成微孔，可以起到吸附水中放射性氡的作用。
[0029]活性碳可以高效吸附飲水中的有機物、重金屬、異色異味，尤其是醫用活性碳，作為通過國家相關藥品監瞀標準的產品，雜質含量更低，表面積更大，吸附效果也更好，對顏色和氣味的吸附尤佳，選用醫用活性碳可以保證過濾介質直接用于飲用水的處理。優選醫用活性碳的比表面積不低于500平方米/克，更優選不低于1000平方米/克。所述醫用活性碳粉的粒徑優選為74 ii m-89 ii m,更優選為78 y m-80 y m。
[0030]所述蛭石粉是ー種層狀結構的含鎂的水鋁硅酸鹽，是黑云母等天然礦物風化蝕變的產物。蛭石粉層間的水分子經高溫灼燒，體積增大，形成膨脹蛭石粉。膨脹蛭石粉比表面積大，具有較高的層電荷數，因此具有較高的陽離子交換容量和較強的陽離子交換吸附能力。所述膨脹蛭石粉優選經過改性后使用，所述改性的方法優選為:
[0031]將膨脹蛭石粉粉碎后，加入0.5-1.5mol/L的氫氧化鈉溶液，固液比為1:10-20，浸泡20-30小時，用水沖洗后烘干，得到改性的膨脹蛭石粉。[0032]所述膨脹蛭石粉的粒徑優選為75-85 ii m,更優選為76-80 y m。
[0033]所述斜發沸石粉為天然沸石的ー種。所述斜發沸石粉的粒徑優選為80-100 u m。所述斜發沸石粉和重晶石粉與其他4種原料燒結后，形成的網狀結及電荷性質增強了對氡的吸附作用。
[0034]所述重晶石粉為化學組成為BaSO4,晶體屬正交(斜方)晶系的硫酸鹽礦物。常呈厚板狀或柱狀晶體，多為致密塊狀或板狀、粒狀集合體。所述重晶石粉的粒徑優選為80-100 u m,更優選為90-98 i! m。所述重晶石粉與斜發沸石粉及膨脹蛭石粉經燒結后，形成相互協同作用，增強了對氡的吸附作用。
[0035]膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉混合后，多種孔道相互交錯，形成相互作用，有利于放射性氡的吸附，尤其是三者與其他3種原料燒結后，形成交聯的網狀結構，更有利于去除放射性氡。本發明所述發孔劑是ー類易分解產生大量氣體而引起發孔作用的物質，其中偶氮類化合物、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、磺酰腈類化合物、草酸等是其典型的代表。作為優選，發孔劑為偶氮ニ甲酰胺、食品級碳酸氫銨、草酸中的至少ー種。其中，食品級碳酸氫銨也稱食用級碳酸氫銨，與エ業級碳酸氫銨相區別。雖然エ業級碳酸氫銨也有發孔的作用，但是它可能會含有對健康有害的雜質，不宣用作飲用水過濾介質的生產原料。
[0036]在本發明中，首先將所述原料進行混合，所述超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑的重量比為(35-45):(5-15): (35-45):(35 -45):(35 -45): (5 -15)，優選為(37 -42): (7 -12): (38 -43): (37 -42):(37-42):(7-12)。對于混合步驟，可以認為任何不會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，轉速要視混合器的類型而定，但以避免揚起粉塵為宜。
[0037]得到混合物后，將所述混合物在模具中壓制、燒結、冷卻，即可得到過濾介質。所述混合后物填裝入預先設計好的模具中，通過加壓將其壓實，壓カ一般不大于2MPa，且與所用模具的材質相適應；模具可以由鋁、鑄鐵、鋼或任何適當的能承受相應壓カ和溫度的材料制造。可以在模具內表面涂敷脫模劑，可選用硅氧烷油或任何其他的幾乎不會吸附到過濾介質上的市售脫模劑，也可以使用脫模紙。所述燒結的溫度為230-250°C，優選為235-245°C，所述燒結的時間為90-120分鐘，優選為100-115分鐘。
[0038]在本發明中，膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉混合后，多種孔道相互交錯，形成相互作用，有利于放射性氡的吸附，尤其是三者與其他3種原料燒結后，形成交聯的網狀結構，更有利于去除放射性氡。所述6種原料進過燒結后，具有協同加合作用，形成相互交聯的網狀結構，可有效吸附水中的放射性氡。[0039]采用所述過濾介質對含有放射性氡的飲用水進行處理，結果表明，本發明的過濾介質對于放射性氡的去除率達到95%以上。
[0040]本發明公開了ー種上述技術方案所述的制備方法得到的用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質。
[0041]本發明還提供了以下技術方案:ー種由上述過濾介質構成的去除飲用水中放射性氡的濾芯。本發明對制備濾芯的方法沒有特殊限制，按照本領域技術人員熟知的方式進行即可。
[0042]本發明還提供了以下技術方案:一種凈水裝置，包括上述的過濾介質或者濾芯。
[0043]本發明還提供了 ー種包括上述浄水裝置的飲水機。
[0044]為了進一歩理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質及其制備方法進行說明，本發明的保護范圍不受以下實施例的限制。
[0045]實施例1
[0046](I)稱取超聞分子量聚こ烯粉350g,所述超聞分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-1V型產品，其分子量為400萬；
[0047](2)稱取醫用活性碳粉50g，所述醫用活性碳的粒徑為74 ii m?89 ii m ;
[0048](3)稱取膨脹蛭石粉350g，所述膨脹蛭石粉為河北匯能蛭石加工成生產的粒徑為75?80iim的產品；
[0049](4)稱取斜發沸石粉350g及重晶石粉420g,所述重晶石粉為隨州太源重晶石粉有限公司生產的粒徑為80?90 y m的產品；所述斜發沸石粉為信陽市港虹保溫材料有限公司生產的粒徑為80?90 ii m的產品；
[0050](5)稱取食品級碳酸氫銨50g，純度達到99.99%以上；
[0051](6)將上述6種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
[0052](7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.8MPa的液壓壓カ下壓制，在230°C溫度下燒結95分鐘；
[0053](8)自然冷卻至60°C然后脫摸，即得多微細孔的管狀濾芯。
[0054]制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。
[0055]實施例2
[0056](I)稱取超聞分子量聚こ烯粉370g,所述超聞分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-1V型產品，其分子量為430萬；
[0057](2)稱取醫用活性碳粉170g，所述醫用活性碳的粒徑為78 ii m?80 ii m ;
[0058](3)稱取膨脹蛭石粉450g，所述膨脹蛭石粉為河北匯能蛭石加工成生產的粒徑為75?80iim的產品；
[0059](4)稱取斜發沸石粉370g及重晶石粉400g,所述重晶石粉為隨州太源重晶石粉有限公司生產的粒徑為80?90 y m的產品；所述斜發沸石粉為信陽市港虹保溫材料有限公司生產的粒徑為80?90 ii m的產品；
[0060](5)稱取食品級碳酸氫銨80g，純度達到99.99%以上；
[0061](6)將上述6種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
[0062](7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.7MPa的液壓壓カ下壓制，在235°C溫度下燒結120分鐘；[0063](8)自然冷卻至60°C然后脫摸，即得多微細孔的管狀濾芯。
[0064]制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。
[0065]實施例3
[0066](I)稱取超高分子量聚こ烯粉400g，所述超高分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-1V型產品，其分子量為450萬；
[0067](2)稱取醫用活性碳粉200g，所述醫用活性碳的粒徑為74 ii m?80 ii m ;
[0068](3)將天然膨脹蛭石粉粉碎后，加入lmol/L的氫氧化鈉溶液，固液比為1:15，浸泡25小時，用水沖洗后烘干，得到改性的膨脹蛭石粉，所述天然膨脹蛭石粉為河北匯能蛭石加エ成生產的粒徑為75?80 ii m的產品；稱取改性膨脹蛭石粉370g ；
[0069](4)稱取偶氮ニ甲酰胺100g，純度達到99.99%以上；
[0070](5)稱取斜發沸石粉400g及重晶石粉400g,所述重晶石粉為隨州太源重晶石粉有限公司生產的粒徑為80?90 y m的產品；所述斜發沸石粉為信陽市港虹保溫材料有限公司生產的粒徑為80?90 ii m的產品；
[0071](6)將上述6種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
[0072](7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.6MPa的液壓壓カ下壓制，在240°C溫度下燒結115分鐘；
[0073](8)自然冷卻至60°C然后脫摸，即得多微細孔的管狀濾芯。
[0074]制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。
[0075]實施例4
[0076](I)稱取超聞分子量聚こ烯粉420g,所述超聞分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-1V型產品，其分子量為470萬；
[0077](2)稱取醫用活性碳粉220g，所述醫用活性碳的粒徑為74 ii m?80 ii m ;
[0078](3)稱取膨脹蛭石粉420g，所述膨脹蛭石粉為河北匯能蛭石加工成生產的粒徑為75?80iim的產品；
[0079](4)稱取草酸130g，純度達到99.99%以上；
[0080](5)稱取斜發沸石粉420g及重晶石粉370g,所述重晶石粉為隨州太源重晶石粉有限公司生產的粒徑為80?90 y m的產品；所述斜發沸石粉為信陽市港虹保溫材料有限公司生產的粒徑為80?90 ii m的產品；
[0081](6)將上述6種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
[0082](7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.6MPa的液壓壓カ下壓制，在245°C溫度下燒結100分鐘；
[0083](8)自然冷卻至60°C然后脫摸，即得多微細孔的管狀濾芯。
[0084]制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。
[0085]實施例5
[0086]取實施例1?4所得多微細孔的管狀濾芯1，2，3，4，內襯兩層無紡布，外包兩層無紡布，再在外層裹上聚丙烯多孔網，濾芯兩端粘接上連接端蓋，放置于不銹鋼或塑料殼體內，用于處理飲用水，經檢測，該結構濾芯對飲用水中的放射性氡的去除效果好。如表I所示，為采用實施例1?4提供的濾芯對飲用水處理前后的放射性氡的含量。
[0087]表I使用濾芯處理前后水中的反射性氡含量，單位:Bq/m3。[0088]
【權利要求】
1.一種用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質的制備方法，包括如下步驟: (A)將超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑混合，得到混合物； 所述超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑的重量比為(35 ?45): (5 ?15): (35 ?45): (35 ?45): (35 ?45): (5 ?15)； (B)將步驟(A)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻； 所述燒結的溫度為230?250°C，所述燒結的時間為90?120分鐘。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚こ烯粉、醫用活性碳粉、膨脹蛭石粉、斜發沸石粉、重晶石粉和發孔劑的重量比為(37?42): (7?12): (38?43):(37 ?42):(37 ?42): (7 ?12)。
3.根據權利要求1或2任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述重晶石粉的粒徑為80 ?100 u mD
4.根據權利要求1或2任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述膨脹蛭石粉的粒徑為 75 ?85 u m。
5.根據權利要求1或2任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述醫用活性碳粉的粒徑為74 u m?89 u m。
6.根據權利要求1或2任意一項所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚こ烯粉的粒徑為70 ii m?80 ii m。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的制備方法得到的用于去除飲用水中放射性氡的過濾介質。
8.ー種濾芯,其特征在于，由權利要求7所述的過濾介質構成。
9.一種凈水裝置，其特征在于，包括權利要求7所述的過濾介質或者權利要求8所述的濾芯。
10.一種飲水機，其特征在于，包括權利要求9所述的凈水裝置。
【文檔編號】A47J31/00GK103447012SQ201310311660
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月23日 優先權日:2013年7月23日
【發明者】張承波, 欒云堂, 毛建英 申請人:中電信嘉（北京）環保科技有限公司