專利名稱：：用于去除飲用水中氯代乙酰胺的過濾介質及其制備方法
技術領域：
：本發明涉及一種去除飲用水中氯代乙酰胺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：
：1976年美國國家癌癥協會經研究發現，對飲用水中用氯消毒時會產生一類消毒副產物三鹵甲烷(THMs)，THMs對動物有致癌作用。20世紀90年代，除去THMs外，鹵乙酸(HAAs)又成為主要研究對象，其有很強的三致(致癌、致畸、致突變)作用。2006年美國環保局公布了最新關于消毒劑和消毒副產物的規定，各國除對THMs和HAAs的濃度限制更嚴外，同時又增加了水中含氮消毒副產物(N-DBPs)濃度的限定，氯代乙酰胺便是其中的代表，氯代乙酰胺是最新發現的飲用水N-DBPs，是致癌作用更強的有機化合物。自來水廠常規處理方法對鋁帶乙酰胺的去除率很低；樹脂、沸石吸附法效果不理想；氧化法的去除率也不高。
發明內容本發明解決的技術問題是提供一種過濾介質及其制備方法，該過濾介質對飲用水中的氯代乙酰胺的去除率高，還提供了由這種過濾介質構成的濾芯、凈水裝置以及飲水機。為解決上述問題，本發明采用以下技術方案一種用于去除飲用水中氯代乙酰胺的過濾介質的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的重量比為50300200400501003101650150；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。作為優選，活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的重量比為1502502503006080452480120。壓制壓力為0.41.OMPa，燒結溫度為200°C300°C，燒結時間為120150分鐘，燒結后冷卻至40°C60°C脫模。在此制作過程中，在發明人很多次的試驗之后，得出在燒結溫度范圍在200300°C內制作出的過濾介質，過濾效果更好。活性炭是一種多孔性炭吸附劑，它具有如蜂窩狀豐富的孔隙結構、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。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飲水中的有機物、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，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74104微米的醫用活性炭。所述的超高分子量聚乙烯為重均分子量大于100萬的聚乙烯，優選的粒徑為89104微米。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型(分子量為150士50萬)、M-II型(分子量為250士50萬)、M-III型(分子量為350士50萬)、M-IV型(分子量為大于400萬)等規格的產品。超高分子量聚乙烯的一個作用是粘結和形成過濾介質骨架的作用，因為超高分子量聚乙烯的分子量大，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乙烯通過壓制，燒結得到的過濾介質，容易形成微孔，可以起到吸附水中氯代乙酰胺的作用。凹凸棒石為單斜晶系，其理想化學式為；Mg5(H20)4[Si401Q]2(0H)2，化學成分理論值為MgO23.83%,SiO256.96%,H2O19.21%。自然界中的凹凸棒石常有Al3+、Fe3+等類質同象置換，富Al3+、Fe3+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%，Mg012.10%,Al2O39.50%,CaO0.40%,TiO20.56%,MnO0.05%,Fe203+Fe05.26%,Na2O1.10%,K2O1.24%。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SiO2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0.5IOOcm3的凹凸棒石粘土原礦，用濃度為115wt%(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3050分鐘，粉碎成脫色力為250士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粒徑為74104微米的活性凹凸棒石粉。六水氯化鎂和氯化鋁的加入，可以增大活性炭粉與凹凸棒粘土的吸附、脫色、脫味效果。本發明所述發孔劑是一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，發孔劑為偶氮二甲酰胺、食品級碳酸氫銨、草酸中的至少一種。其中，食品級碳酸氫銨也稱食用級碳酸氫銨，與工業級碳酸氫銨相區別。雖然工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，不宜用作飲用水過濾介質的生產原料。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，在這幾種原料的協同加合作用下，水中的氯代乙酰胺可以被充分吸附。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，但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，也可以使用脫模紙。本發明還提供了以下技術方案一種由上述過濾介質構成的去除飲用水中氯代乙酰胺的濾芯。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，本發明的優點在于制備的過濾介質對水中的氯代乙酰胺的去除率高，適用于受其污染的飲用水，免除氯代乙酰胺對人體產生的傷害，使用簡便，成本低，另外由于使用的是濾芯，不是粉體，所以無需后續處理，適合家庭終端飲水處理。經檢測該過濾介質對飲用水中氯代乙酰胺的去除率為92%以上。具體實施例方式為了進一步了解本發明，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，這些描述只是為進一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。實施例1(1)稱取醫用活性炭粉80g，所述醫用活性炭的粒徑為74104微米；(2)稱取超高分子量聚乙烯粉230g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-II型產品，其分子量為250萬；(3)稱取酸化處理的凹凸棒粘土55g；(4)稱取六水氯化鎂4g；(5)稱取氯化鋁2g；(6)稱取食品級碳酸氫銨70g，純度達到99.99%以上；(7)將上述六種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(8)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.9MPa的液壓壓力下壓制，在250°C溫度下燒結140分鐘；(9)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm，長度為200mm。實施例2(1)稱取醫用活性炭粉120g，所述醫用活性炭的粒徑為74104微米；(2)稱取超高分子量聚乙烯粉250g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-III型產品，其分子量為350萬；(3)稱取酸化處理的凹凸棒粘土65g；(4)稱取六水氯化鎂5g；(5)稱取氯化鋁3g；(6)稱取食品級碳酸氫銨85g，純度達到99.99%以上；(7)將上述六種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(8)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.SMPa的液壓壓力下壓制，在280°C溫度下燒結130分鐘；(9)自然冷卻至60°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm，長度為200mm。實施例3(1)稱取醫用活性炭粉200g，所述醫用活性炭的粒徑為74104微米；(2)稱取超高分子量聚乙烯粉300g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-II型產品，其分子量為250萬；(3)稱取酸化處理的凹凸棒粘土70g；(4)稱取六水氯化鎂7g；(5)稱取氯化鋁5g；(6)稱取偶氮二甲酰胺120g，純度達到99.99%以上；(7)將上述六種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(8)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.6MPa的液壓壓力下壓制，在220°C溫度下燒結150分鐘；(9)自然冷卻至40°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm，長度為200mm。實施例4(1)稱取醫用活性炭粉280g，所述醫用活性炭的粒徑為74104微米；(2)稱取超高分子量聚乙烯粉350g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-I型產品，其分子量為150萬；(3)稱取酸化處理的凹凸棒粘土95g；(4)稱取六水氯化鎂IOg；(5)稱取氯化鋁6g；(6)稱取草酸145g，純度達到99.99%以上；(7)將上述六種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(8)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0.4MPa的液壓壓力下壓制，在300°C溫度下燒結120分鐘；(9)自然冷卻至40°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm，長度為200mm。實施例5取實施例14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氯代乙酰胺的去除效果好。如表1所示，為采用實施例14提供的濾芯對飲用水處理前后的氯代乙酰胺的含量，結果表明本發明提供的濾芯非常適合家庭終端飲用水處理的需要。表1使用濾芯處理前后水中的氯代乙酰胺含量，單位mg/L<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>從表1可以看出，利用本發明的濾芯去除水中的氯代乙酰胺取得了很好的效果。以上對本發明所提供的用于去除飲用水中氯代乙酰胺的過濾介質及其制備方法以及由該過濾介質構成的濾芯進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。權利要求一種用于去除飲用水中氯代乙酰胺的過濾介質的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的重量比為50～300∶200～400∶50～100∶3～10∶1～6∶50～150；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，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的重量比為1502502503006080452480120。3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭粉為粒徑74104微米的醫用活性炭粉。4.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉的粒徑為89104微米。5.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述凹凸棒粘土為經過酸活化處理的粒徑為74104微米的活性凹凸棒粘土。6.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述發孔劑為偶氮二甲酰胺、食品級碳酸氫銨、草酸中的至少一種。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氯代乙酰胺的過濾介質。8.—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。全文摘要本發明公開了一種用于去除飲用水中氯代乙酰胺的過濾介質及其制備方法，還涉及由該過濾介質構成的濾芯、凈水裝置和飲水機。過濾介質的制備包括a)將包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、凹凸棒粘土、六水氯化鎂、氯化鋁和發孔劑的重量比為50～300∶200～400∶50～100∶3～10∶1～6∶50～150；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。本發明的過濾介質對飲用水中的氯代乙酰胺的去除率高，使用簡便，成本低，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氯代乙酰胺的去除率為92％以上。文檔編號B01D39/14GK101822923SQ20101017131公開日2010年9月8日申請日期2010年4月29日優先權日2010年4月29日發明者周奇迪,欒云堂申請人:奇迪電器集團有限公司