用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質及制備方法

專利名稱：：用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質及制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質及其制備方法、使用該過濾介質的濾芯、凈水裝置和飲水機。
背景技術：
：工業和農業的迅速發展導致水資源遭到嚴重破壞，工業廢水排放到江河、湖泊中，農藥、殺蟲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變差，導致水中產生很多對人體有害的物質。水污染越來越成為影響人們生活的嚴峻問題。色度、臭和味是飲用水的感官性狀。如果水具有顏色或者氣味，或者含有膠體物，那么首先會引發人的抵觸和厭惡心理，因此飲水者會經常拒絕飲用此水。國家飲用水標準中，色度、臭和味是重要的指標。國家標準GB5749-1985規定了生活飲用水中水質的標準，其中對色度的要求是"色度不超過15度，并不得呈現其他異色"，對臭和味的要求是"不得有異臭、異味"，具體的測定標準參見國家標準GB5750-1985的第19~20頁和第22頁。傳統的過濾材料如滌綸棉(PP棉)、活性炭、陶瓷濾芯等雖然對污染水的色和味有一定的改善作用，但是由于它們均無法很好的去除那些可能會使水體產生異色和異味的有害物質和污染物，因而不能很好的去除水中的異色異味。
發明內容本發明的一個目的是提供一種過濾介質，主要用于去除水的顏色、異味和膠體物，從而達到改善水質的目的。本發明的另一個目的是提供一種用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質的制備方法。.為了達到以上發明目的，本發明采用以下技術方案一種用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的原料混合，其特征在于活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的重量比為50-200:100~300:5~50;b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。壓制壓力可以選擇為0.41.0MPa,燒結溫度為150-30(TC，燒結時間為10~200分鐘，冷卻至70。C以下可以脫才莫。對于上述的技術方案，步驟a)中原料中活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的優選比例為90~110:200-220:18~22。經過長期的研究，發明人發現水的色度、臭和味是由多種物質引起的。水的色度主要是由于存在于水中的溶解性有機物、懸浮膠體、鐵錳和顆粒物引起的。如含有較多泥沙的水顯黃色；含有大量泥沙及腐殖質的水顯褐色或黃褐色；含有膠體鐵的水為淺黃色或黃褐色等。其中，光吸收和散射引起的表色較易去除，溶解性的有機物引起的真色較難去除。清潔的水是沒有任何氣味的，然而被污染的水則往往會有一些令人不愉快的味道。水的臭和味主要是由于水中的腐殖質等有機物、藻類、放線菌和真菌以及過量氯引起的。如水中含有大量綠色藻類和微生物時,會有腥臭味；含有分解的有機體或硫化氫時，會有臭雞蛋味道；含有過量的礦物質或者被工業水污染時，會產生各種不同的味道。水中的藻類及其代謝產物可產生多種臭和味、顏色等，藻類通過釋放和死亡分解等方式向水體中釋放產生顏色、臭和味的物質。綠藻產生的多為青草味；硅藻產生的多為芳香味；藍藻和綠藻以及腐爛的藻群產生腐敗味等。自來水廠出廠水都保持一定的有效余氯以控制細菌，但是在輸配水管網中仍發現有細菌的再次生長，并且細菌的繁殖引起二次污染。飲用水水龍頭處出水有時為"紅水"、"濁水"，并且伴有難聞的臭和味，甚至有時水龍頭出水處有紅蟲。常規的單元處理工藝如混凝、砂濾、活性炭濾、加氯等對于上述顏色、臭和味等的去除效率低，尤其是使用加氯的方法時，完全不能去除。對于水中含有多種的引起色度、臭和味的物質，如果僅僅通過一種或者兩種物質是很難達到較好的去除效果，在選用組合的過程中，針對不同吸附物質的性能，進行一系列試驗，篩選得出較好的組合。然后對篩選好的物質組合進行分析，確定其組合的制備工藝的可行性并且對各組分的使用范圍進行確定。活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉共同使用時，會產生協同作用，去除率更高，過濾效果會更加明顯，而不僅僅是三種物質效果的疊加，對含有的多種導致產生顏色和氣味的物質可以有效的去除。并且通過上述方法制備的過濾介質，包含很多微孔，并且微孔的直徑僅有0.01~0.5微米，因此能夠有效地消除異色異味。活性炭是一種多孔性物質，具有蜂窩狀的孔隙結構、巨大的比表面積、特異的表面官能團、穩定的物理和化學性能，是優良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。根據原料來源不同活性炭可分為木質活性炭，如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質粉炭等；礦物質原料活性炭，如各種煤和石油及其加工產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。其中以椰殼材質為來源的活性炭強度較高、吸附性能較好。優選活性炭的比表面積不低于500平方米/克，更優選不低于1000平方米/克。活性炭可以高效吸附水中的有機物、重金屬、異色異味，尤其是醫用活性炭，作為通過國家相關藥品監督標準的產品，雜質含量更低，比表面積更大，吸附效果也更好，對顏色和氣味的吸附尤佳。選用醫用活性炭可以保證過濾介質直接用于飲用水的處理。作為優選，活性炭選用粒徑為38250微米的醫用活性炭。本發明所述的超高分子量聚乙烯的分子量指的是重均分子量，范圍為150萬700萬。與低分子量聚乙烯相比，一個顯著特征是超高分子量聚乙烯具有強大的靜電吸附作用，可吸附^L過濾不能夠攔阻的過量氯、細微、超細微顆粒，可以去除水中的直徑很小的泥沙等。超高分子量聚乙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二廠可提供M-I(分子量為150±50萬)、M-II(分子量為250±50萬)、M-III(分子量為350±50萬)、M-IV(分子量為大于400萬)等規格的產品。在本發明中，超高分子量聚乙烯還起到粘結和形成過濾介質骨架的作用。作為優選，超高分子量聚乙烯為分子量為250400萬的超高分子量聚乙烯。凹凸棒石為單斜晶系,其理想化學式為;Mg5(H20)4[Si401Q]2(OH)2,化學成分理論值為MgO23.83%，Si0256.96%,H2019.21%。自然界中的凹凸棒石常有Al3+、Fe3+等類質同象置換，富Al3+、Fe"的變種稱為鋁凹凸棒石和鐵凹凸棒石。如江蘇省盱眙縣龍王山產的鋁凹凸棒石粉的成分為Si0258.38%,MgO12.10°/。，Al2039.50%,CaO0.40%,TiO,O.56%，MnO0.05%，Fe203+FeO5.26%，Na201.10%,K201.24°/。。由于凹凸棒石在結構中有類似沸石的大通道，因此具有良好的吸附和脫色性能，對分解的有機體和硫化氫等都有良好的吸附性能。凹凸棒石粉的吸附性能與礦物中Si02的含量有關，含量越高吸附力越強，經酸活化處理后的凹凸棒石粉的性能更好。凹凸棒石粉的酸活化方法較多，有硫酸法、鹽酸法、硫酸-鹽酸混合法等。如申請號為CN90105849.1的發明專利公開了一種凹凸棒石粉的酸浸泡活化工藝，包括將小塊的體積約0.5~100cn^的凹凸棒石粘土原礦，用濃度為l15wt。/。(重量分數)的無機酸溶液，如硫酸、鹽酸溶液等，靜止浸泡2100小時，過濾擠壓成片，用轉筒干燥器在280350。C下活化30~50分鐘，粉碎成50100微米的脫色力為250±5的活性凹凸棒石粉。作為優選，凹凸棒石粉為經過酸活化處理的活性凹凸棒石粉。上述的過濾介質的制備方法，步驟a)中的原料還包括沸石粉，其特征在于活性炭、超高分子量聚乙烯、凹凸棒石粉和沸石粉的重量比為50~200:100—300:5~50:5~30。在此步驟中引入了上述合理量的沸石粉，效果更加好，協同作用更加明顯。沸石粉選自天然沸石，是含水多孔硅酸鹽的總稱，其結晶結構主要是由硅氧四面體構成，其中部分四價硅離子被三價鋁離子取代，導致負電荷過剩，因此結構中有堿金屬或堿土金屬等平衡電荷的離子，可以吸附水中的帶電微粒或者有極性的微粒，例如鐵錳等以及膠體物質，同時沸石架構中有一定孔徑的孔腔和孔道，決定了其具有吸附、離子交換等性質。雖然本發明對于上述制備方法中步驟a)中所用的幾種原料進行了較為詳盡的描述，但是本發明不局限于此種理論。對于在制備過程中它們之間的具體的化學變化、結構的變化尚不能確定。在本發明中，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，^旦以避免揚起粉塵為宜。混合后的粉體填裝入預先設計好的模具中，通過加壓將其壓實，壓力一般不大于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力和溫度的材料制造。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，也可以使用鋁箔等脫模紙。.在模壓成型過程中，成型的過濾介質內部孔隙分布均勻，孔型也較理想。所以在制備過濾介質的過程中，不需要使用發孔劑，因為發孔劑量和制備過程中的工藝參數較難調節。對于上述的過濾介質的制備方法，只要稍微調節模具兩端的壓力，就可以獲得具有較好孔型和孔隙的過濾介質，克服了以往的必須使用發孔劑的認識。本發明還提供了以下技術方案一種使用了上述過濾介質的濾芯。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。本發明還提供了一種包括上述凈水裝置的飲水機。相對于現有技術，本發明的優點在于所提出的技術方案可以凈化飲用水、改善7K質，并且可以高效的去除水中的顏色、異味和膠體物。具體實施例方式為能進一步了解本發明的技術特征與內容，下面結合實施例對濾芯的制備進行詳細說明。實施例1稱取粒徑為38250微米的醫用活性炭100克，分子量為350萬的超高分子量聚乙烯粉190克(北京東方石油化工有限公司助劑二廠，M-III型)，酸化處理的凹凸棒石粉20克，44124微米的沸石粉10g。將上述四種粉末放入機械攪拌器中攪拌混合均勻，然后，然后裝填入管狀模具中，在0.6MPa液壓壓力下壓制，在250。C溫度下燒結150分鐘后，冷卻至60。C脫模，可得成多微細孔的管狀濾芯。實施例2稱取粒徑為178710微米的醫用活性炭150克，分子量為350萬的超高分子量聚乙烯粉(北京東方石油化工有P艮公司助劑二廠，M-III型)200克，凹凸棒石粉40克，30420微米的沸石粉25g。將上述四種粉末放入機4成攪拌器中攪拌混合均勻，其余制造步驟與實施例1相同。實施例3稱取粒徑為26~250微米的醫用活性炭200克，分子量為250萬的超高分子量聚乙烯250克(北京東方石油化工有限公司助劑二廠，M-II型)，酸化處理的凹凸棒石粉30克，38~89微米的沸石粉30g。將上述四種粉末放入機械攪拌器中攪拌混合均勻，其余制造步驟與實施例l相同。實施例4稱取粒徑為21124孩i米的醫用活性炭80克，分子量為150萬的超高分子量聚乙烯150克(北京東方石油化工有限公司助劑二廠，M-I型)，凹凸棒石粉10克。將上述三種粉末放入機械攪拌器中攪拌混合均勻，其余制造步驟與實施例1相同。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顏色、氣味和膠體物的去除效果好，如下表所示。非常適合家庭終端飲用水處理的需要。表l使用濾芯處理前后的水的色度、臭和味、肉眼可見物和渾濁度，測<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1(續)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表l可以看出，利用本發明的濾芯進行去除水的顏色、臭和味以及膠體物均取得了很好的效果。并且實施例1~3的效果又明顯優于實施例4。成的濾芯進行了詳細介紹。本說明書中應用了具體實施例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，對于本領域的一般技術人員，依據本發明的思想在具體實施方式及應用范圍上可能在實施過程中會有改變之處。因此，本說明書記載的內容不應理解為對本發明的限制。權利要求1、一種用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的原料混合，其特征在于活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的重量比為50～200∶100～300∶5～50；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。2、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的重量比為90~110:200-220:18-22。3、根據權利要求l所述的制備方法，其特征在于活性炭為醫用活性炭，其粒徑為38~250微米。4、根據權利要求l所述的制備方法，其特征在于超高分子量聚乙烯的分子量為250~400萬。5、根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于凹凸棒石粉為經過酸活化處理的活性凹凸棒石粉。6、根據權利要求1所述的制備方法，步驟a)中的原料還包括沸石粉，其特征在于活性炭、超高分子量聚乙烯、凹凸棒石粉和沸石粉的重量比為50-200:100-300:5~50:5~30。7、根據權利要求1~6中任一項所述的制備方法得到的過濾介質。8、使用權利要求7所述過濾介質的濾芯。9、一種凈水裝置，包括使用權利要求7所述的過濾介質或者權利要求8所述的濾芯。10、一種飲7jc機，包括權利要求9所述的凈水裝置。全文摘要本發明涉及一種用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質及其制備方法、使用該過濾介質的濾芯、凈水裝置和飲水機。一種用于去除水的顏色、異味和膠體物的過濾介質的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的原料混合，其特征在于活性炭、超高分子量聚乙烯和凹凸棒石粉的重量比為50～200∶100～300∶5～50；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。使用該過濾介質能夠去除水中的顏色、異味和膠體物，改善飲用水的感官性指標。文檔編號B01J20/26GK101306348SQ20081000828公開日2008年11月19日申請日期2008年2月15日優先權日2008年2月15日發明者周奇迪申請人:周奇迪