專利名稱：雙重作用去污系統的制作方法
背景技術：
典型的水徑流含有令人驚奇的大量的油和其它的污染物。自然接受水引起的污染每年導致財政和環境上的大量損失。例如，在一篇已發表的文章中，政府的研究顯示從街道取得的暴雨雨水的樣品中含有的“事件平均濃度”為每升徑流水2.2mg的油。Shepp，“從分散的城市汽車密集用地的徑流中觀察到的石油烴的濃度(PetroleumHydrocarbon Concentrations Observed in Runoff from Discrete，UrbanizedAutomotive-Intensive Land Uses)”Watershed′96。如果在10米寬的街道上每年降1米的雨水，則以觀察的平均速率計，每公里街道每年的徑流將含有大約275升的碳氫化合物。
已經開發了多種系統以從徑流水中去除碳氫化合物和其它的化學污染物。例如，與本申請共同擁有的美國專利6,080,307公開了一個系統用于從流入下水道等的水中回收廢物和油。
不幸的是，國家資源保護委員會的報告(“2001年水的測驗”，獲自www.nrdc.org)清楚地表明這種用于化學去污和殘渣去除的傳統系統不足以有效的純化徑流水。根據所述報告，在2000年發生的海灘關閉和衛生警告有85％都是由于高水平細菌引起的，并且“污染的徑流和暴雨水引起或者促使多于4,102次的關閉或者警告。”很明顯，仍然需要進一步改善徑流水的純化以減輕對于公共衛生的持續性關注。
發明概述根據包括多種有益方法的本發明的各個方面，例如，用于過濾徑流水，作為過濾介質的疏水聚合物顆粒或者片段在其表面上含有抗微生物化合物。優選的，這種聚合物顆粒或者片段除了從水中吸附化學污染物外能夠減少微生物在水中的增殖。(此處的“減少增殖”包括減少有生命的或者其它形式的活性微生物的數目或者濃度，阻止微生物的再生或者其它的增殖，或者阻止這兩種情況)。通過使用這種雙重去污作用，使用這種顆粒的過濾系統可以進一步提高徑流水(或者其它的水流)的質量并且降低由水中可能有害的微生物帶來的危險性。
在本發明制備過濾和去污介質的尤其優選的方法中，對一種或者多種預定的污染液體，諸如油或者其它的碳氫化合物具有高吸附性的聚合物顆粒用一種含有活性抗微生物化合物的溶液進行沖洗。(這里的術語“沖洗”是指通過任何合適的技術包括噴射，靜電浸漬，離心充水(innundation)或者連接的顆粒和溶液的流體流，將溶液施加給聚合物材料)。聚合物顆粒是憎水(即，疏水)和憎溶液流體(本身可能就是水)的，并且因此即使在沖洗的過程中也不吸附任何大量的溶液。因為溶液中的抗微生物化合物是反應活性的，因此抗微生物化合物被結合到顆粒的聚合物表面，而溶液基本上沒有被顆粒吸收(即，吸收或者吸附)。在浸入污染的水后，產生的聚合物顆粒既能夠吸附污染的液體又能夠降低水中的生物污染物，這是一種明顯有益的特性。
所述方法還可以包括干燥(至少基本上干燥)溶液沖洗的聚合物顆粒并且而后將聚合物顆粒擠壓形成過濾介質的片段。或者，所述方法可以包括將未沖洗的顆粒形成過濾介質的片段，諸如利用擠壓方法，然后沖洗形成的片段。雖然，這里公開的很多實施方案參考后來形成片段的沖洗的顆粒進行描述，但是本發明者也考慮利用形成片段并沖洗的顆粒的替代方法。所述方法可以進一步包括在過濾模件內的開口凹槽周圍支持片段。當污染物液體包括碳氫化合物時，這種過濾模件既能從進入開口凹槽的水中去除油又能減少水中微生物的增殖。
因此，所述方法比常規方法可得到的一個有益結果就是進一步改善了徑流水的純化。
根據本發明的一個方面，過濾介質的片段含有以下成分一種適應的疏水烯屬聚合物的基體；在基體中的油-吸附疏水共聚物；和一種抗微生物化合物。在一個有用的實施方案中，抗微生物的化合物可例如通過上述優選的方法接合到基體聚合物的一部分和基體中油-吸附疏水共聚物的一部分上。或者，抗微生物的化合物可只結合到共聚物上(或者，雖然較不優選，只結合到基體的顆粒上)。因此，片段優選能夠既吸收來自周圍水的油又能減少水中微生物的增殖。(這里所用的術語“粒子”是指顆粒或者片段，包括疏松形式的顆粒以及形成片段的顆粒，并且只包括片段或者與鄰近的片段相連形成肉眼可見尺寸的粘附聚合物。)根據本發明的另一個方面，過濾系統包括上述大量的不規則的肉眼可見的片段類型以及在開口凹槽周圍支持片段的過濾模件。這樣的過濾系統是非常合乎需要的，因為它可進行雙重作用的去污既從進入開口凹槽的水中吸附油，油脂等等，又降低水中或者遺留在過濾片段或者過濾模件中(或者在兩者之間)的殘余物中微生物的增殖。
同樣非常需要的是本發明用于改善進入雨水溝的水的化學和生物學純度的方法。所述方法包括通過指導水流過多個不規則的肉眼可見的片段空隙從水中吸附一種或者多種靶污染物，所述不規則的肉眼可見的片段是污染物的吸附劑，例如，上述的片段類型。在該方法中，所述片段包括在其表面上的抗微生物化合物，例如，結合到聚合物片段表面的活性化合物。即使當化學污染物從水中被吸附后，微生物在通過那些表面的水中的增殖有利地得以降低。
根據本發明的多個方面，為了特別有利的結果，本發明的這些及其他組成，系統和方法可以使用特別的材料。首先，抗微生物的化合物可以是對水中的自縮合作用不敏感的有機硅烷化合物，這避免使用更危險的溶液。第二，污染物吸附的疏水共聚物可以是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)或者氫化的苯乙烯類嵌段共聚物(“SEBS”)，兩者在油飽和后都是高度油吸附性的，無毒的并且保持粘附性。適應的疏水聚合物可以是乙烯丙烯二烯單體(EPDM)或者乙烯丙烯單體(EPM)，兩者都能夠形成聚合物基體，所述聚合物基體支持油吸附的疏水共聚物，同時也吸收一定量的油。
上述概述沒有窮盡列舉本發明的所有方面。實際上，本發明者設想本發明包括所有的系統和方法，只要這些系統和方法根據上述概括的多方面的所有合適的組合，以及在下列詳細描述中公開的和尤其是在隨申請提交的權利要求書中指出的那些組合可以進行實施即可。這樣的組合具有在上述概述中未具體敘述的特別優點。
本發明的多個實施方案參考附圖描述如下，其中同樣的標號表示同樣的元件。
圖1是一種共聚物片段的一個剖面的詳圖，根據本發明的多個方面，所述片段在其表面上包括抗微生物的化合物。
圖2是圖1的共聚物片段的輪廓圖。
圖3是使用包括圖1所示共聚物片段類型的過濾介質的過濾系統的剖面透視圖。
圖4是制造圖1的共聚物片段的方法流程圖。
圖5是過濾筒的剖面透視圖，根據本發明的多個方面，在顆粒聚結成過濾介質團后，所述過濾筒使用已經用抗微生物的溶液沖洗后的過濾顆粒。
優選示范性實施方案的描述在本發明各個方面的多種方法和系統中，用于過濾介質的多種疏水聚合物顆粒或片段包括(或者被制成包括)在其表面上的抗微生物化合物。這樣的一個結構提供了顯著的好處允許聚合物材料減少水中或者材料上微生物的增殖同時保持從水中吸附化學污染物的能力。
通過使用這種二重去污作用，使用這種顆粒或者片段的過濾系統可以進一步改善徑流水(或者其它水流)的質量以及降低水中或者過濾器中可能有害的生物帶來的危險性。
在參考圖3后可被更透徹理解的示范性方法中，例如，徑流水(未顯示)進入雨水溝的控制-入口306并且通過示范性的過濾系統300，所述過濾系統300包括一個貯水槽310。進入貯水槽310后，水通過網籃320的篩子，所述網籃的篩子收集垃圾物，然后水進入包括聚合物片段130的大量的過濾介質中。當水通過片段的空隙后，片段130進行了吸附水中污染物和降低水中微生物增殖的雙重作用。因此，流出貯水槽310(通過穿孔的鋼制的或者塑料的底部340)的水的總體純度在化學上和生物學上都得到提高。
系統300的其它公開通常可以在授權給Morris和Stelpstra的美國專利6,106,707，題目為“過濾垃圾和碳氫化合物的控制入口的暴雨排水系統(Curb-Inlet Storm Drain Sstems for Filtering Trash andHydrocarbon)”中找到，這里表示為‘707專利。如同這里參考的所有專利一樣，′707專利與其中引作參考的任何文件一起在這里引入作為參考。
圖1和2圖解了合適的共聚物片段130的一個實施例，用于系統300的內分隔310。片段130包括一個EPDM或者EPM基體390，其對SBS顆粒380形成耐用而且透水的構造，并且提供給片段130以機械完整性。SBS顆粒的表面(例如，在間隙370中的表面110或者多個表面上)并且優選的EPDM或者EPM基體也包括用于雙重作用去污的抗微生物化合物。
′707專利公開了一種根據本發明的多個方面對顆粒和片段優選的聚合物類型。當油-水徑流接觸到片段時，共聚物材料將吸收和收集油。因為共聚物材料是疏水的，所以共聚物材料不會浸透水，并且水將通過過濾模件。共聚物材料吸收油后，隨后通過所述材料的徑流不會沖走油。實際上，人們已經發現在這里描述的材料可以和水連續保持接觸至少幾個月，并且也許無限地保持接觸，同時不釋放油或者使其乳化。
片段130的主要成分是已知吸附油而不是水的共聚物材料。當油進入片段130時，片段就會稍微擴展一些。因此，當片段隨著油吸收擴展時，優選避免了片段130完全充滿間隔310(圖3)，以阻止將片段130向上推入網籃320。
尤其合適的共聚物類型屬于熱塑性彈性體，諸如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(“SBS”)，以及氫化的苯乙烯類嵌段共聚物(“SEBS”)，兩者都是苯乙烯類嵌段共聚物。苯乙烯類嵌段共聚物的開發是為了需要抗沖擊力的應用，而且所述應用仍然是它們的主要用途。SBS以及SEBS是高效的吸附劑，無毒，而且在油飽和后還保持其粘附性。如果不需要SBS和SEBS的優點，根據本發明的多個方面可能用于顆粒和片段替代的苯乙烯類嵌段共聚物為苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(“SIS”)。
在參考圖4下述的一種優選的過濾介質制造方法400中，形成顆粒的SBS材料與粒化的粘合材料混合。在這個實施方案中，當篩分以保持碎片在4和24篩目之間的尺寸范圍時，已經發現具有大約30％苯乙烯的粒狀多孔的SBS是合適的。優選的，與標準制造過程相反，SBS產物的制造不用滑石來增強形成的物體中顆粒之間的連接或者結合。
粘合材料是顆粒形式的一種適應的，或者靈活的，疏水的烯屬聚合物材料并且優選具有比油-吸收劑共聚物低的熔點。人們已經發現，聚烯烴類的彈性體，諸如乙烯丙烯單體(“EPM”)或者乙烯丙烯二烯單體(“EPDM”)是合適的。以干燥的形式操作，粘合劑大大阻止了片段130的破碎，也吸收一定量的油。在一個優選的實施方案中，發現篩選保持碎片在12和24篩目之間的EPDM顆粒是合適的。在6-24篩目范圍的碎片也可以合適地使用。
在一個優選的實施方案中，大約70-90％重量的片段130的材料由SBS組成，并且其余的由EPDM粘合劑組成。如下所示，SBS和EPDM顆粒以在EPDM基體中產生SBS顆粒的方式連接并形式片段130。
根據本發明的多個方面，除在其表面具有抗微生物化合物之外，本發明的多個方面的聚合物片段優選地進行制造，具有留意的兩個主要的設計目標。首先，希望的液體的流動(例如，將被去污的水)不應該被過度地限制。限制的液體流限制了速率，在這個速率液體可被純化并去污。第二，在應用的程度上，應該阻止液體收集到溝槽中。當液體內收集到溝槽中的一團過濾介質內時，液體往往僅接觸限制量的圍繞溝槽的處理過的過濾介質。片段130是不規則形狀的而且不是粉末的形式，通過阻止片段130過于緊密地裝填到圖3的間隔310內，提出了第一個關注的問題，因為過于緊密地裝填到間隔中可能限制水的流動。片段130的隨機形狀提出了第二個關注的問題通過在間隔310中橫向地移動液體，從而進一步降低液體收集進入水槽的趨勢。
為了不用提高從表面到中心的間隔就可更快的吸收油和較少的凝膠阻塞(一種現象其中在外部吸收的油層阻止進入片段130的內部)，需要避開片段130外表面光滑的外“殼”。下述優選的形成過程促進了這個目標的實現。
同樣為了減少凝膠阻塞，片段130優選的具有眾多個裂隙370，所述裂隙370從外表面擴展到片段130并通過SBS的顆粒之間，如圖1所示。這種裂隙提高了片段130的有效表面積同時仍然保持每個片段都作為一個粘附的整體，可進行容易的操作。下述優選的形成過程促進了這個目標的實現。
在一個實施例中，片段130基本上由不規則形狀的物體組成，具有大約寬一厘米或者兩厘米的多種尺寸。那些示范性片段130由78％的SBS和22％的EPDM形成并具有大約0.4-0.6g/立方厘米的容積密度和大多每個重量大約2到3克。一些片段已經破碎形成較小的碎片，其中有一些重量低至0.3-1克。少部分片段由正常大小的片段對組成，其彼此連接形成每個大約5到6克的較大片段。
片段130具有控制的容積密度，也為了減少凝膠阻塞。上述的優選材料，當干燥或者吸收油后，大于0.75g/cc的容積密度傾向于阻止油進入片段，而小于0.3-0.35g/cc的容積密度使得從多個片段形成單個片段更容易。例如，具有優選范圍的容積密度的共聚物片段130具有足夠的顆粒間體積從而使油基本上穿透較大片段130的厚度，由此避免凝膠阻塞，而使片段130大部分是完整的。這種材料的片段可吸收高達五倍片段重量的油。
在方法400的變體中，SEBS用SBS代替，EPM用EPDM代替，或者兩者都進行替換。在另一個變體方法中，片段聚集在容器或者片段聚結成粘附的塊狀過濾介質后，片段130用含有抗微生物化合物的溶液進行沖洗。然而在另一個變體方法中，SBS顆粒410用含有與EPDM顆粒分離的抗微生物化合物進行沖洗，所述EPDM顆粒是沖洗的或者未沖洗的。
示范性過濾系統300的片段130在其表面上可具有通過任何適用技術施加的任何合適類型的抗微生物的化合物。本發明用于制造具有污染物吸附和抗微生物特性的介質的一個尤其有益的方法包括用含有一種抗微生物化合物的溶液沖洗大量的污染物-吸附聚合物顆粒，繼之以擠壓顆粒成為片段。在所述方法中，抗微生物的化合物和顆粒的聚合物一起是反應性的，并且聚合物基本上是疏水和疏溶液的。只要在溶液中的化合物可以預料被接合到聚合物，抗微生物的化合物和聚合物彼此是可反應的。只要與它形成共價鍵，化合物就結合到聚合物上。
疏水而且疏溶液(本身可能是水)的聚合物的應用是尤其有益的，因為這種聚合物的顆粒和片段不會吸附顯著量的水(在過濾)期間或者溶液(在從溶液結合抗微生物化合物期間)。
圖4的方法400以起始材料SBS顆粒410，EPDM顆粒420，和一種抗微生物溶液430為起點。由于包括溶液可以是水或者包括水的事實的很多原因，對水中自縮合作用不敏感的有機硅烷抗微生物化合物尤其合乎用于溶液430中。
一個合適的化合物是描述于授權給Elfersy等的美國專利5,954,869中的類型，(在這里表示為“‘869專利”)，此處引入作為參考，尤其是從第5欄第20行到第22欄第8行的部分。在′869專利中使用的術語僅僅用于描述特殊實施方案的目的。因此，在′869專利或者其文件歷史記錄中示范性抗微生物劑的描述沒有任何限制性的目的。此處所用的和在′869專利中所用的，單數的形式“一個”“一種”和“所述”包括復數的涉及對象，除非上下文清楚地另有規定。這個類型的合適的商品被確定為AM500并由Norcross，Georgia的BioshieldTechnologies，Inc銷售。
術語一個化合物，產物或者成分的“有效量”是指足夠提供希望的結果的量。如在′869專利中指出的，確切的需要量根據使用的具體的化合物，產品或者成分，施用方式等等，隨著底物的不同而不同。因此，并不總可能指定準確的“有效量”。然而，由本領域一個普通的技術人員通過本公開內容僅僅利用常規的試驗就可能確定適當的有效量。
這里使用的和在參考的′869專利中使用的術語“抗微生物的”具有通常的意思，是指所述的化合物，產物，成分的特性，或者減少微生物的增殖的特征，即阻止或者降低生物的生長，蔓延，形成或者其它的生活。微生物包括可能引起腐敗或者感染的細菌性病原體，病毒，原生動物，霉菌，或者其它生物，而且當然還可以包括其增殖不一定引起一個問題的生物，例如，“友善的”細菌。
方法400以行為440為起點，代表SBS和EPDM顆粒在顆粒水平彼此混合。混合不必完全地徹底的有效。混合可以僅僅包含傾倒顆粒410和420到一個普通量的溶液中，而在這樣情況下方法400的下一個行為450連同混合行為440一起進行。
行為450代表在溶液430中沖洗混合物以將抗微生物化合物結合到顆粒410和420的聚合物上。如上所述，用溶液沖洗顆粒可以多種不同的方式進行。因此，過程450具有許多可能的變化，包括將顆粒410和420浸入溶液430中，使溶液430噴霧到顆粒410和420上，把溶液430流施加到在操作離心機內部等的顆粒410和420上。持續沖洗直到合乎獨特的實施過程需要的結合量出現。在行為450的一個實施方案中，顆粒被浸入“AM-500”的抗微生物的溶液中(2％-10％濃度的抗微生物劑，按質量計)在室溫持續五分鐘。優選的，生成的抗微生物-結合的顆粒含有至少大約0.5％質量的抗微生物劑。
方法400的許多變化可被合適地使用。在一個變化中，例如，同時進行行為440和450，例如，通過將每種類型的顆粒傾倒到靜態的或者攪拌的大量溶液中，在其中進行混合和沖洗。在另一個變化中，過程440和450以與圖4所述相反的順序進行。在這種變化中，在彼此混合之前在分開的子過程中進行顆粒的沖洗(并也可干燥)。在其中不需要SBS和EPDM沖洗的優點的其他變化中，僅僅一種類型的聚合物的顆粒進行沖洗。例如，如果最終的聚合物片段的EPDM基體不需要具有抗微生物的特性的優點，可以僅僅沖洗SBS。
行為450的產物是顆粒410和420與結合到顆粒聚合物上的抗微生物化合物的混合物以及與混合物中的一些殘余溶液的混合物。行為460代表干燥混合物的液體。在方法400的實施例中，行為470代表通過加工過程470擠壓干燥的顆粒成為片段。在不需要干燥行為460或者任何后續加工的益處的變化中，可以恰當的省略這些過程。在這些變化中，最終產品被認為是行為450的產物。
可以通過任何合適的技術進行干燥行為460，包括在周圍溫度下簡單地將顆粒混合物暴露于靜態的氣團。更有效的干燥技術，諸如加壓空氣干燥或者加熱干燥也可以被使用。干燥的程度取決于具體實施的需要。整夜的靜態干燥是包括擠壓顆粒形成片段的方法的一種合適選擇，例如，通過行為470進行。優選的，利用在60℃熱處理分析前后的重量比較，行為460干燥顆粒的混合物直到保持在混合物中的溶液量，以重量計小于0.3-0.5％。
行為470代表與源于行為440-460的結合有抗微生物化合物的混合的干燥顆粒擠壓形成過濾介質的片段，諸如圖1-3的片段130。在擠壓的一個示范性實施過程470中，SBS和EPDM顆粒放置于本領域常規設計的擠壓機的貯水槽中(例如，帶有熱水的外部圓筒熱交換器的一種5.08厘米Bonnot實驗室用擠壓機，以40RPM進行操作)，在擠壓過程的實施方案中貯水槽保持粒狀材料的溫度接近大約46-57℃，遠遠低于塑料制品正常的擠壓溫度。熱交換器不會允許粒狀材料的溫度超過71°F。如下所述，形成過濾介質的一種尤其有益的方法允許SBS片段變得聚集同時仍然有足夠的溫度以形成分子鍵。
在擠壓機的圓筒中，EPDM迅速地軟化，作為源于螺桿的機械攪拌的剪切力引起的加熱結果。為了保持顆粒材料的溫度接近要求的溫度，熱交換器典型地作為冷卻裝置從所述材料進行散熱。在該過程開始和任何其它的合適時間，熱交換器可以給材料施加熱以將其提高到要求的溫度。
擠壓機的螺桿攪拌軟化的EPDM和SBS，形成圍繞和結合到SBS顆粒的EPDM的基體。因為SBS不熔化，一些空氣間隙(即，氣泡)保持在混合物中。軟化過程在擠壓機中相當迅速地發生，只允許非常短的停留時間(諸如小于1分鐘)，可以進行迅速的制造。
在一個利用特定大小的橫截面的實施方案中，復合材料被迫以大約6g/秒的單位流量通過一個帶有中央柱或者芯軸(未顯示)的圓形沖模。如果靜止在這個流速，材料將形成帶有軸向孔的圓柱體。然而，在沖模末端的徑向橋臂或者剛好在噴口外部的類似結構的切割機(未顯示)，將圓柱體切成區段，或許是四個部分。自動的切刀(未顯示)每兩秒左右開一次，切割成所述部分的長度。
產生這種片段的另一個方式就是使用一個較小的沖模，帶有一個寬大約一厘米的孔，以直接地產生片段而非通過從圓柱形徑向切割產生。
在通過沖模時，已經被迫通過沖模稍微壓縮的SBS顆粒，當慢慢地冷卻時重新擴展，“弄松”擠壓材料。保留在混合物中的空氣進一步的促進擴展。擠壓材料切割成合適的長度后，擠壓機的外部慢慢地冷卻，顆粒持續擴展一段時間引起另外的松散。
EPDM基體190(參見圖1)對SBS顆粒形成了耐用而且通透的結構并且提供給產生的片段130以機械完整性。因此，盡管存在裂隙370，根據優選的方法形成的片段130可以抵抗缺乏極端彈性形變的斷裂或者裂縫。同樣，這種物體的片段不容易以薄片，破碎，或者灰塵的形式進行分離。
弄松作用(在擠壓過程通常不希望的)事實上在本發明的過程中是有益的，因為在整個結構的EPDM基體中形成顆粒之間的裂隙370。然而，裂隙不至于大到引起結構完整性的喪失。正如上所述，裂隙優選促進油迅速通過進入片段130內并且減少凝膠阻塞的發生，允許持續的吸收。
流速，弄松作用以及切刀切割材料的方式中有輕微的不規則都可能引起不同大小的片段的形成。例如，當兩個鄰近的部分連接在一起時可能形成比正常片段大的片段。當一個部分分裂開時，如果由弄松所引起的裂隙正巧沿著裂縫帶出現，那么可以形成比正常片段小的片段。產生的片段130在大小上相仿并且外表類似于爆米花。
發明的另一個有益的方法中，聚合物片段的顆粒狀前體的沖洗由聚合物片段本身用含有抗微生物化合物的溶液沖洗而替代。在本發明的另一個有益的方法中，一團聚合物過濾介質(例如，含有聚集的或者松散連接的聚合物片段)用含有抗菌化合物的溶液合適地沖洗。例如，根據本發明的多個方面的過濾模件可以“過濾”這種溶液的再循環液流以充分的時間從而確保抗微生物的化合物顯著地結合到所有聚合物的表面，所述聚合物表面可以期望在過濾模件實際利用期間，接觸待純化的液體。或者，這種過濾模件可以浸入大量靜態的抗微生物溶液中以合適的結合時間。
如上所述，尤其有益的形成過濾介質的方法從介質的片段形成粘著的過濾介質塊，所述介質的片段變成聚集的形式，同時具有足夠的溫度以形成片段之間的分子鍵。在該方法中，片段從熱生成過程(例如，擠壓)直接被投料到模型中。合適地充滿模型從而在模型內形成粘著的介質塊后將片段進行冷卻。可以因此除去模型(例如，通過剪切)或者留在原地作為含有介質塊的結構。在使用這種介質塊的過濾系統300的一種變化中，例如，貯水槽310可以替換為介質塊。在這種變化中，介質塊可以自推進器架通過柔性支架結構以及一個托盤懸掛下來，所述托盤的尺寸能支持在其上的介質塊。相關的公開發現在手冊“用機載OARS進行超都市的過濾(ULTRA-URBAN filter with OARSOnboard)”中，當前在www.abtechindustries.com以及網頁www.abtechindustries.com/Ultra-UrbanFilter.htm中獲得，這兩個文件在此處都引入參考。
根據本發明的多個方面的過濾模件的有益的變化，在過濾模件的筒內容納著過濾介質。在操作期間，這種過濾模件導向水流通過所述筒并通過其中容納的過濾介質。可參考圖5更透徹地理解示范性過濾模件500，其包括帶有小孔520和530的筒540，顯示在這個實施方案中相反的末端。筒540充滿了聚合物過濾介質510(或著含有大量的這種沒有被裝填的介質)，所述聚合物過濾介質510包括結合其上的抗微生物化合物。過濾介質510可以具有通過一種或者多種下列方式結合其上的抗微生物化合物(1)用上述類型的抗微生物溶液沖洗聚合物顆粒并形成片段；(2)沖洗從聚合物顆粒(或者其它的聚合物前體結構)形成的聚合物片段；或者(3)沖洗由聚合物片段(或者其它的聚合物前體結構)形成的過濾介質，例如，通過使過濾模件500的結合片段(其微粒結構可能在聚集后喪失)通過小孔520和530進行抗微生物的溶液的再循環流。
在進一步的變化中，水(或者其它的將被去污的液體)流動定向進入具有抗微生物的化合物結合其上的聚合物顆粒的圓柱體聚集或者聚結的中心小孔中。水被強迫徑向外流通過含有顆粒的過濾介質以通過過濾介質圓筒的多孔外壁流出過濾模件。圓筒的優選半徑在大約10和13cm之間。
上述優選的示范性實施方案的詳細說明陳述了特定的專利和公開可獲得的文獻的詳細說明部分(包括美國專利6,106,707和5,954,869)，所有的都在此處引入作為參考。所有引入到這些列舉的專利或者申請作為參考的材料的詳細說明部分，包括美國專利5,411,585；5,064,613；5,145,592和4,390,712以及名稱為“DC硅烷偶聯劑的指南(A Guide toDC Silane Coupling Agent)”(Dow Corning，1990)的公開物也在此處引入作為參考。
關于本發明和權利要求書的范圍的公告本發明者認為在隨申請提交的權利要求書中描述的各個方面和方法的多種因素是有益的，也許甚至對其發明的某些實施也是至關重要的。然而，發明者認為沒有特殊的因素是“基本的”，除了在任何特定的權利要求書中專門闡述的以外。
雖然本發明已經根據優選的實施方案和通常的相關方法進行了描述，但是，發明者預料優選的實施方案和方法的改變和變更對本領域技術人員而言在閱讀了本說明書和研究了附圖后是顯而易見的。例如，特殊變化可以使用除了對水中的自縮合作用不敏感的有機硅烷化合物以外的抗微生物化合物。在其它的變化中，根據本發明的多個方面的聚合物顆粒或者片段可以應用于管道，工業過濾系統，過濾筒，和任何其它類型的系統，其中需要通過這種顆粒和片段進行雙重作用的去污。
因此，優選的示范性實施方案的上述描述和摘要兩者都沒有規定或者限制本發明。不過，發表的權利要求不同地定義了本發明。本發明的每個變化僅僅由它的相應的權利要求和其同等物中列舉的限制進行限制，而不是通過在權利要求中不存在的其他術語進行限制。例如，沒有敘述關于干燥和擠壓的行為的方法權利要求在包括和排斥這種行為的方法上閱讀。
此外，在利用術語的權利要求書中特別指出本發明的各個方面，所述術語本發明者認為具有最寬地合理的解釋；35 U.S.C 112(6)更具體解釋的目的僅僅在于在這些例子中，術語“方式”或者“步驟”被實際列舉了。術語“含有”，“包括”和“具有”意指開放的術語，具有和在每個例子后附加的短語“至少”相同的意思。
權利要求
1.一種制造具有污染物吸附和抗微生物特性的介質的方法，所述方法包括(a)用含有抗微生物化合物的溶液沖洗大量的污染物吸附聚合物顆粒；其中(b)所述抗微生物化合物和顆粒的聚合物一起反應；和(c)所述聚合物基本上是疏水和疏溶液的；因此結合到聚合物顆粒上的抗微生物化合物與水接觸后，聚合物顆粒從水中吸附污染物并且減少微生物的增殖。
2.權利要求1的方法，其中沖洗顆粒包括用溶液沖洗大量松散的顆粒或者片段，其中基本上每個單獨顆粒的所有表面都暴露于溶液。
3.權利要求1的方法，其中沖洗顆粒包括沖洗大量的碳氫化合物-吸附的聚合物顆粒。
4.權利要求3的方法，進一步包括(a)基本上使來自粒狀的聚合物顆粒的溶液干燥；和(b)擠壓聚合物顆粒形成過濾介質的片段。
5.權利要求4的方法，進一步包括在一個過濾模件內的開口凹槽周圍支持片段，因此過濾模件既能夠從流入開口凹槽的水中去除油又能夠減少微生物的增殖。
6.權利要求1的方法，其中提供溶液包括提供溶于水的對水中的自縮合作用不敏感的大量有機硅烷化合物。
7.權利要求6的方法，進一步包括將有機硅烷化合物溶于水中制備溶液。
8.權利要求1的方法，其中用溶液沖洗聚合物顆粒包括將顆粒浸入大量靜態的溶液中預定的時間。
9.權利要求1的方法，其中(a)沖洗聚合物顆粒包括沖洗大體上由下述混合物組成的顆粒(1)苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或者氫化的苯乙烯類嵌段共聚物的顆粒；和(2)乙烯丙烯單體或者乙烯丙烯二烯單體的顆粒；(b)乙烯丙烯單體或者乙烯丙烯二烯單體的顆粒包括大約10-30％重量的混合物；和(c)苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或者氫化的苯乙烯類嵌段共聚物的顆粒含有大約25-45％的苯乙烯并且在大約4-20篩目的范圍內。
10.一種過濾介質的片段，包括(a)在適應的疏水性烯屬聚合物的基體中的一種油-吸附的疏水共聚物；和(b)一種結合到共聚物和聚合物上的抗微生物化合物；因此片段既能夠從周圍的水吸附油又能夠減少微生物的增殖。
11.權利要求10的片段，其中(a)抗微生物化合物為對水中的自縮合作用不敏感的有機硅烷化合物；(b)適應的疏水聚合物為乙烯丙烯單體或者乙烯丙烯二烯單體；和(c)油-吸附的疏水共聚物為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或者氫化的苯乙烯類嵌段共聚物。
12.一種過濾系統，包括(a)大量不規則的肉眼可見的片段，其含有在適應的疏水聚合物的基體中的油-吸附的疏水共聚物；(b)一種結合到片段上的抗微生物化合物；和(c)一種支持鄰近縫隙的片段的過濾模件；因此過濾系統既能夠從通過縫隙流入與片段接觸的水吸附油又能夠減少微生物的增殖。
13.權利要求12的過濾系統，其中抗微生物化合物為一種對水中的自縮合作用不敏感的有機硅烷化合物。
14.權利要求12的過濾系統，其中(a)適應的疏水聚合物為乙烯丙烯單體或者乙烯丙烯二烯單體；和(b)油-吸附的疏水共聚物為苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或者氫化的苯乙烯類嵌段共聚物。
15.一種改良含有污染物的水流的化學和生物學純度的方法，所述方法包括引導水流流動通過大量不規則的肉眼可見片段的間隙，所述肉眼可見片段(a)是疏水的但吸附污染物；以及(b)在其表面具有抗微生物化合物；因此從水中吸附一種或者多種目標污染物而且微生物的增殖減少。
16.權利要求15的方法，其中在引導水流流動之前，水流含有碳氫化合物，并且其中的片段吸附碳氫化合物。
17.權利要求16的方法，其中引導水流包括引導水流通過片段，所述片段進一步包括(a)適應的疏水聚合物的基體；和(b)在基體中油-吸附的疏水共聚物。
18.權利要求17的方法，其中引導水流包括引導水流通過片段，所述片段進一步包括結合到下述物質上的抗微生物化合物(a)基體的聚合物的一部分；和(b)基體中油-吸附的疏水共聚物的一部分。
19.權利要求18的方法，其中引導水流包括引導水流通過片段，其中結合其上的抗微生物化合物包括一種對水中的自縮合作用不敏感的有機硅烷化合物。
20.權利要求18的方法，其中引導水流包括引導水流通過片段，其中(a)適應的疏水聚合物由乙烯丙烯單體或者乙烯丙烯二烯單體組成；和(c)油-吸附的疏水共聚物由苯乙烯-丁二烯-苯乙烯或者氫化的苯乙烯類嵌段共聚物組成。
全文摘要
將疏水性聚合物顆粒SBS(410)和EPDM(420)混合(440)并用抗微生物化合物(430)沖洗(450)。干燥(460)后，產生的混合物擠壓形成片段(470)。通過這種或者其他的合適方法將抗微生物的化合物施加到外表面，處理的片段可以減少微生物的增殖以及從水中吸附化學污染物。通過利用這種雙重去污作用，采用這種顆粒的過濾系統可以提高徑流水(或者其他污水流)的質量并且降低由可能有害的生物引起的危險性。
文檔編號B01D39/04GK1555448SQ02818076
公開日2004年12月15日 申請日期2002年9月13日 優先權日2001年9月13日
發明者魯道夫·B·曼佐內, 魯道夫 B 曼佐內 申請人:阿布特克工業公司