專利名稱：無需儲罐的納濾膜基家用凈水器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種無需儲罐的納濾(nanofiltration)膜基家用凈水器(waterpurifier)，更具體是涉及一種納濾膜基的家用凈水器，它無需用儲罐來容納凈水，與之相反，傳統的水凈化系統則需將凈水儲存在其儲罐中以便需要時使用。
背景技術：
隨著工業的發展，水污染和水資源缺乏作為嚴重問題出現。由于工業進步、人口增長和生活標準提高，人們對高質量的水的需求快速增加。然而，因家用廢水或者工業污水導致的水污染已經成為一個嚴重的問題，因此，可用的水已經變得缺乏。為了有效利用有限的水資源，除了消除水污染源之外，在飲用天然飲用水之前進行凈化處理是完全有必要的。
傳統的凈水器根據過濾器類型而采用不同種類的凈化系統。目前，人們認為采用過濾膜的凈化系統是最有效的，因為它能夠除去包括諸如細菌和重金屬等微小物質(minute substance)在內的雜質。
作為用于凈水器的有代表性的過濾膜，存在有一種超濾膜(ultrafiltrationmembrane)，一種納濾膜(nanofiltration membrane)和一種反滲透膜。其中，超濾膜主要用于除去膠體大小的物質。盡管由于它的微孔大小(pore size)比納濾膜和反滲透膜的要大從而能夠提供高的流動速率，但是，對于除去象細菌和重金屬這樣的微小物質就存在局限性。
同時，反滲透膜能夠除去象細菌和重金屬的幾乎所有微小物質，因而近來已經被廣泛應用。這種反滲透膜基的凈水系統在包括美國專利4,626,346和6,190,558等幾篇文獻中已被公開。然而，這種反滲透膜基的凈水系統大多數都設有儲罐用于儲存凈水，原因是其流速不足。因而存在這樣的問題，由于安裝了儲罐就增加了凈水器的體積，而且，由于儲存時間延長而使微生物繁殖從而導致二次污染。
發明內容
因此，鑒于上述問題而進行本發明，本發明的目的是提供一種納濾膜基的家用凈水器，它能夠除去包括細菌和重金屬的幾乎所有雜質，而且無需安裝用于儲存凈水的儲罐。
根據本發明，本發明的上述和其它目的可以通過提供一種無需儲罐的納濾膜基的家用凈水器而實現的，該凈水器包括預處理過濾部分，主過濾部分和后處理過濾部分，所述預處理過濾部分包括預處理過濾器和預處理炭層過濾器(carbon filter)，其特征在于，在所述主過濾部分采用具有適當流速的納濾膜過濾器。
優選的是，本發明采用的納濾膜的微孔大小范圍為約0.1～10nm，其相當于在所述反滲透膜與所述超濾膜之間的平均微孔大小(mean pore size)。有利的是，這種納濾膜基的凈水器能夠選擇地通過一些不會影響人體健康的一價離子并除去幾乎所有多價離子、低分子量有機物和細菌。具體地說，當納濾膜具有比反滲透膜大的微孔大小時，通過調節泵壓或者有效膜面積，就能夠從凈水排出閥立即獲得所需量的凈化水。而且，納濾膜能夠根據如納濾膜中的微孔大小提供一種篩分效果(sieving effect)，并且通過將離子吸附到膜表面而除去約30～60％的一價離子和鈣離子。特別是，能夠除去90％或者更多的多價離子和鹽比如硫酸鹽，從而提供含有適量礦物質的飲用水。
根據納濾膜的制造方法，納濾膜可以分為螺旋纏繞型膜和中空纖維型膜，在本發明中兩者都可以使用。也可以根據膜材料將納濾膜分為聚酰胺基膜和聚乙烯醇基膜。假設膜的微孔大小范圍為0.1～10nm，本發明中可以使用所述納濾膜而與膜材料無關。通常，通過將多價胺比如哌嗪和間苯二胺(methaphenylendiamine)與1，3，5-苯三甲酰氯(trimesoylchloride)在多微孔載體上進行界面聚合作用就能夠制得聚酰胺基膜。通過將聚乙烯醇施加在一多微孔載體上，然后進行固化處理，就能夠制得聚乙烯醇基膜。
優選的是，為了使進水體積的范圍為約1.0～3.5升/分，所采用的納濾膜組件(module)具有約8至50平方英尺的有效膜面積，1.5～4.5英寸的外徑，和8～1 8英寸的長度。對于沒有儲罐的凈水器來說，小于1.0升/分的進水體積是不足的。另一方面，如果進水體積超過3.5升/分，則泵的容量必須增大，因而所述組件的大小也大大增加。
通過下面結合附圖所進行的詳細描述，將對本發明的上述目的和其它目的、特征及優點理解得更加清楚，其中圖1為根據本發明的凈水器的凈水系統的示意圖。
具體實施例方式
下面將結合附圖對本發明進行詳細描述。
如圖1所示，本發明的凈水系統包括供水管3，預處理過濾器4，預處理炭層過濾器6，起主過濾部分作用的納濾膜過濾器7，逆流防止閥8，后處理過濾器9和凈水排出閥10。在凈水期間，來自納濾膜過濾器7的集中水(concentrate water)通過集中水管13由流量控制閥11排出。
所述預處理過濾器4可以是金屬或者塑料材質的微沉積物過濾器(microsediment filter)和炭層過濾器，所述炭層過濾器例如為顆粒狀活性炭過濾器、粉末狀活性炭過濾器和桿狀活性炭過濾器，所述過濾器單獨使用或者組合使用。所述后處理過濾器9可以是紫外線消毒過濾器、活性炭過濾器、陶瓷過濾器、含銀的活性炭過濾器、超濾膜過濾器和磁化過濾器(magnetizationfilter)，所述過濾器單獨使用或者組合使用。
所述納濾膜過濾器7是本發明的凈水系統中的主過濾部分，它使用了一種微孔大小在約0.1～10nm范圍內的納濾膜。小于0.1nm的微孔大小對于沒有使用儲罐的凈水器來說是不合適的，因為其流速不足。另一方面，如果微孔大小超過10nm，則諸如重金屬和細菌等雜質就不能被完全除去。在所述主過濾部分中的凈水通過逆流防止閥8被泵送到后處理過濾器9以便進行最后的凈水處理。需要的時候，最終凈化的水被直接從凈水排出閥(purified waterdischarge valve)10排出。
設計本發明的水壓或壓力泵5以選擇地調節未凈化水的輸入速率(inputrate)，在約15～120psi(磅/平方英寸)范圍內的操作壓力條件下，其輸入速率在約1.0～12升/分鐘的范圍內。
下文將通過非限制性的實施例對本發明進行詳細描述。
實施例1
圖1所示的凈水系統的壓力泵5的操作壓力為30psi，使用的納濾膜組件的微孔大小為1.5nm，有效膜面積為23平方英尺，外徑為3.5英寸，長度為12英寸。測量其流速和脫鹽率，結果列于下表1中。
在未凈化水中，NaCl和MgSO4的濃度分別為500ppm和2,000ppm。
實例2-6進行與上述實施例1相同的步驟，只是采用表1所示的操作壓力。對其凈水效率進行評價，結果列于下面表1中。
表1
從上述實施例可以看出，采用本發明的凈水系統的凈水器能夠除去一價離子達到一合理的程度，并能夠除去幾乎所有二價或多價鹽。結果是，保持了水的本來味道，并除去了諸如重金屬和細菌等雜質，從而能夠提供好質量的飲用水。而且，當需要的時候，能夠以約1.0～3.5升/分鐘的進水體積直接從本發明的凈水器得到飲用水，無需儲存。
盡管已經對本發明的優選實施方案進行了解釋性描述，但是，應當知道，本領域的技術人員在不背離所附的權利要求書所披露的本發明的范圍和精神的條件下可以進行各種修改、增加和替換。
權利要求
1.一種無需儲罐的納濾膜基家用凈水器，包括預處理過濾器(4)，預處理炭層過濾器(6)，主過濾部分(7)，逆流防止閥(8)和后處理過濾器(9)，其中凈水直接從凈水排出閥(10)排出而無需儲存，其特征在于，采用納濾膜過濾器作為主過濾部分(7)，該納濾膜過濾器的微孔大小為0.1～10nm，以提供1.0～3.5升/分的進水體積。
2.根據權利要求1所述的無需儲罐的納濾膜基家用凈水器，其特征在于，使用納濾膜過濾器組件作為納濾膜過濾器，該納濾膜過濾器組件的有效膜面積為8～50平方英尺，外徑為1.5～4.5英寸，長度為8～18英寸。
3.根據權利要求1所述的無需儲罐的納濾膜基家用凈水器，其特征在于，通過將對哌嗪或者間苯二胺與均苯三甲酰氯在多微孔載體上進行界面聚合而制得所述納濾膜過濾器。。
4.根據權利要求1所述的無需儲罐的納濾膜基家用凈水器，其特征在于，所述納濾膜過濾器選自螺旋纏繞型納濾膜過濾器和中空纖維型納濾膜過濾器。
5.根據權利要求1所述的無需儲罐的納濾膜基家用凈水器，其特征在于在所述預處理過濾器(4)與所述預處理炭層過濾器(6)之間連接有壓力泵(5)。
全文摘要
一種無需儲罐的納濾膜基的家用凈水器。本發明的凈水器采用納濾膜過濾器作為其主過濾部分，而且無需用儲罐來儲存凈水。盡管傳統的反滲透膜基凈水系統能夠提供好質量的水，但是它們存在的問題是，因流速不足而安裝儲罐從而導致凈水器的體積增加，同時，由于儲存時間延長而由微生物繁殖引起二次污染。基于此，本發明提供一種無需儲罐的納濾膜基的家用凈水器，其中，采用具有約0.1～10nm微孔大小的納濾膜過濾器作為其主過濾部分。
文檔編號C02F1/44GK1515499SQ0314543
公開日2004年7月28日 申請日期2003年1月6日 優先權日2003年1月6日
發明者尹圣老, 金淳植, 邢燻, 金永訓 申請人:世韓工業株式會社