本發明涉及一種去除飲用水中雙酚e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：
大多數的環境內分泌干擾物幾乎無處不在，因為它的生態毒性，雖然水環境中其濃度很低，但微量環境內分泌干擾物卻是以激活雌激素、雄激素、甲狀腺激素的活性，所以，歐盟將類激素化學物質列為“危險品”。
環境內分泌干擾物干擾生物體內分泌原本機制，造成內分泌的失調，嚴重影響人體及野生動物的安全與健康。其中的雙酚e、雙酚a、己烯雌酚、雙酚f等又是環境激素中的典型代表。
雙酚e，又名4，4-二羥基二苯乙烷，化學分子式為c14h14o2，是一種典型環境內分泌干擾物，具有雌激素作用，微量攝取便會破壞人體的內分泌系統，造成不育、畸胎等，他的生物毒性與內分泌干擾活性和雙酚a相當。
自來水廠傳統的處理工藝對飲用水中的雙酚e去除率比較低，ro膜去除效果好，但費水費電，成本高，排放的濃縮液不易處理，易造成二次污染。
技術實現要素：
有鑒于此，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，該過濾介質飲用水中雙酚e的去除率高，并且方法簡單。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。
本發明提供了一種去除飲用水中雙酚e的過濾介質的制備方法，包括以下步驟：
a)將超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑混合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑的重量比為100～300:50～90:210～250:60～100；
b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻；
所述壓制壓力為0.4mpa～1mpa；所述燒結溫度為200℃～245℃；所述燒結時間為90～150min；所述冷卻溫度為40℃～60℃。
優選的，所述活化海泡石粉為酸活化的海泡石粉。
優選的，還包括膨脹珍珠巖。
優選的，所述膨脹珍珠巖與超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑的重量比為50～100:100～300:50～90:210～250:60～100。
優選的，還包括埃洛石。
優選的，所述埃洛石與超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑的重量比為50～100:100～300:50～90:210～250:60～100。
本發明提供了上述技術方案所述的制備方法得到的用于去除飲用水中雙酚e的過濾介質。
本發明提供了一種濾芯，由上述技術方案所述的過濾介質構成。
本發明提供了一種凈水裝置，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。
本發明提供了一種飲水機，上述技術方案所述的凈水裝置。
與現有技術相比，本發明提供了一種去除飲用水中雙酚e的過濾介質的制備方法，包括以下步驟：a)將超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑混合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑的重量比為100～300:50～90:210～250:60～100；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻；所述壓制壓力為0.4mpa～1mpa；所述燒結溫度為200℃～245℃；所述燒結時間為90～150min；所述冷卻溫度為40℃～60℃。本發明在上述原料協同作用下，配合特定的燒結溫度、壓力和冷卻溫度，制備得到的過濾介質對水雙酚e的去除率高，方法簡單，適用于受其污染的飲用水，免除雙酚e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雙酚e的去除率在99.0％以上。
具體實施方式
本發明提供了一種去除飲用水中雙酚e的過濾介質的制備方法，包括以下步驟：
a)將超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑混合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑的重量比為100～300:50～90:210～250:60～100；
b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻；
所述壓制壓力為0.4mpa～1mpa；所述燒結溫度為200℃～245℃；所述燒結時間為90～150min；所述冷卻溫度為40℃～60℃。
本發明首先將超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑混合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑的重量比為100～300:50～90:210～250:60～100；優選為110～280:60～85:210～240:60～90；更優選為120～260:65～80：210～230:65～85。
在本發明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量優選為100萬～700萬，更優選為250萬～400萬，最優選為250萬～350萬。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±50萬)、m-ii型(分子量為250±50萬)、m-iii型(分子量為350±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，可以起到吸附水中雙酚e的作用。本發明優選采用粒徑為89～104μm，更優選為91～104μm的超高分子量聚乙烯。
在本發明中，活性炭是一種多孔性物質，具有蜂窩狀的孔隙結構，較大的比表面積，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。根據原料來源的不同活性炭優選分為木質活性炭、礦物質原料活性炭和其他原料制成的活性炭等。其中，所述木質活性炭優選包括椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質粉炭；所述礦物質原料活性炭優選包括各種煤和石油及其加工產物為原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭優選包括廢橡膠、廢塑料制成的活性炭。本發明優選使用以椰殼材質為來源的活性炭，其強度較高、吸附性能好，更優選為以椰殼材質為來源的醫用活性炭。在本發明中，所述活性炭的比表面積優選不低于500m2/g，更優選不低于1000m2/g。活性炭可以高效吸附飲用水中的重金屬、有機物、異色異味，尤其是醫用活性炭，作為用過國家相關藥品監督標準的產品，雜質含量低，比表面積更大，吸附效果也更好，并且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。
本發明優選采用粒徑為74～250μm的醫用活性炭。
海泡石是一種具層鏈狀結構的含水富鎂硅酸鹽黏土礦物。斜方晶系或單斜晶系，一般呈塊狀、土狀或纖維狀集合體。海泡石按照形成的原因分為熱液型海泡石和沉積型海泡石兩種類型，通常稱為α-海泡石和β海泡石。熱液型海泡石由熱液直接結晶而成或由火山玻璃、含鎂的礦物經低溫熱液蝕變而成，常產于富鎂的白云質灰巖、白云質大理巖石中；沉積型海泡石礦床常與碳酸鹽、粘土巖共生，由沉積成巖作用生成。熱液型海泡石呈長束纖維狀，氧化鎂和二氧化硅含量高，氧化鋁含量低，為富鎂海泡石；沉積型海泡石呈粘土狀，但在顯微鏡下任然呈纖維狀，氧化鋁含量高，mg和二氧化硅含量低，為富鋁海泡石。
海泡石具有大的比表面積和孔容積，有貫穿整個結構的通道和孔隙，而且海泡石表面存在三類活性中心：(1)硅氧四面體層中的氧原子，氧原子提供弱的電荷從而進行對吸附物的吸附；(2)在邊緣部位與鎂離子配位的水分子，可以與吸附物形成氫鍵；(3)在四面體表面，si-o-si鍵斷裂而產生的si-oh離子團，通過一個質子或一個羥基分子來補償剩余的電荷，這些離子團沿纖維軸以5埃的間距分布，其數量取決于纖維的大小和晶體的缺穴。這些si-oh離子團可以與被吸附在海泡石外表面上的分子相互作用，還可以與某些有機試劑形成共價鍵。這些活性中心使得海泡石的吸附性能很好，包括吸附非極性或者弱極性的有機化合物。
在本發明中，優選使用粒徑為18～150μm的海泡石粉，更優選使用18～100μm。其中粒徑小的海泡石粉比表面積大，更容易發揮吸附作用。
本發明優選將所述海泡石粉活化處理，更優選經過酸活化。具體為：使用濃度為0.1～20％的硫酸在溫度為20～100℃浸泡處理1～15h。
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。
本發明人創造性的發現，超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑燒結后，形成的網狀結構及電荷性質增強了雙酚e的吸附作用。通過這四種原料的相互配合和相互作用，共同使得對于飲用水中的雙酚e的去除率高，效果好。
在本發明中，還包括膨脹珍珠巖。
膨脹珍珠巖是一種天然酸性玻璃質火山熔巖非金屬礦產，包括珍珠巖、松脂巖和黑曜巖，三者只是結晶水含量不同。由于在1000～1300℃高溫條件下其體積迅速膨脹4～30倍，故統稱為膨脹珍珠巖。一般要求膨脹倍數>7～10倍(黑曜巖>3倍，可用)，二氧化硅70％左右。均為露天開采。不用選礦，只需破碎，篩分即可。
在本發明中，所述膨脹珍珠巖與超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉、和發孔劑的重量比優選為50～100:100～300:50～90:210～250:60～100，更優選為60～90：110～280:60～85:210～240:60～90，最優選為65～85:120～260:65～80：210～230:65～85。
本發明人創造性的發現，經過上述膨脹珍珠巖與超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉、和發孔劑經燒結后，形成相互協同作用，大大增強了對水中雙酚e的吸附作用。
在本發明中，優選還包括埃洛石。所述埃洛石與超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑的重量比為50～100:100～300:50～90:210～250:60～100，更優選為60～90：110～280:60～85:210～240:60～90，最優選為65～85:110～280:60～85:210～240:60～90。
埃洛石是一種硅酸鹽礦物，一般為白色，蠟狀或油脂光澤。貝殼狀斷口。比重為2:1，失水后可增高到2.6左右。埃洛石是一種主要的粘土礦物,是典型的風化作用產物。中國四川敘永、貴州習水一帶和山西陽泉等地風化殼中均有產出，并因產地而又得名為敘永石。它也產于金屬硫化物礦床的氧化帶中，有時也少量產于現代沉積物中。
晶體屬單斜晶系的含水層狀結構硅酸鹽礦物，也屬1:1型結構單元層的二八面體型結構，但結構單元層之間有層間水存在，故也稱多水高嶺石。在50～90℃失去大部層間水，成為變埃洛石，與高嶺石構成同質多象。埃洛石通常呈致密塊狀或土狀；在電子顯微鏡下可見晶體呈直的或彎曲的管狀形態。中緯埃洛石粘土的化學成分如下：sio245.8％、al2o337.3％、fe2o30.5％、k2o0.11％、tio20.39％、caomgo低微、燒失量14.50％、白色或桃紅色、耐火度1730℃、結合力高。
本發明埃洛石優選為管狀埃洛石，更優選為粒徑為10～80μm的管狀埃洛石。
本發明人創造性的發現上述埃洛石和上述超高分子量聚乙烯粉、木質醫用活性炭粉、活化海泡石粉和發孔劑具有協同作用，特別對于水中雙酚e去除率高，效果好。
在本發明中，對于上述原料的來源和純度沒有特殊限制，優選為市售。
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，水中的雙酚e可以被充分吸附。
在本發明中，對于上述原料的混合沒有任何限制，可以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，優選可以為鈍的葉輪葉片的攪拌器、滾筒式混合器、螺旋式攪拌器等。對于上述混合器和攪拌器的轉速要視混合器的類型而定，對此不進行限制，優選為避免揚起粉塵。
將上述原料混合后，將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻。
具體為，將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，壓力優選不大于2mpa，更優選為0.4～1.0mpa，且與所用模具的材質相適應；模具可以由鐵、錳、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。燒結溫度為200℃～245℃，更優選為220℃～240℃；燒結時間為90分鐘～150分鐘，更優選為100分鐘～120分鐘；燒結后冷卻至40℃～60℃脫模。在此制作過程中，在發明人很多次的試驗之后，得出在上述燒結溫度和時間范圍內制作出的過濾介質，過濾效果更好。
本發明還提供了以下技術方案：有上述技術方案所述的制備方法得到的用于去除飲用水中雙酚e的過濾介質。
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雙酚e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。
本發明在上述原料的協同作用下，制備得到的過濾介質對水中雙酚e的去除率高，方法簡單，適用于受其污染的飲用水，免除雙酚e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雙酚e的去除率在99.0％以上。
為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的去除飲用水雙酚e的過濾介質進行詳細描述。
實施例1
(1)稱取粒徑為90μm超高分子量聚乙烯粉100g，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250萬；
(2)稱取粒徑為74μm的醫用活性炭粉50g，所述醫用活性炭的比表面積為800m2/g；
(3)稱取按照本發明的方案酸活化海泡石粉210g，具體為：使用濃度為10％的硫酸在溫度為50℃浸泡處理5h。
(4)稱取發孔劑60g；
(5)將上述四種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(6)在混合后的粉末中取200g裝填入管狀模具中，在0.7mpa的液壓壓力下壓制，在200℃溫度下燒結120分鐘；
(7)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
實施例2
(1)稱取粒徑為102μm超高分子量聚乙烯粉200g，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300萬；
(2)稱取粒徑為84μm的醫用活性炭粉70g，所述醫用活性炭的比表面積為1500m2/g；
(3)稱取按照本發明實施例1的方案酸活化海泡石粉230g；
(4)稱取發孔劑80g；
(5)將上述四種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(6)在混合后的粉末中取200g裝填入管狀模具中，在0.6mpa的液壓壓力下壓制，在220℃溫度下燒結100分鐘；
(7)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
實施例3
(1)稱取粒徑為104μm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-iv型產品，其分子量為400萬；
(2)稱取粒徑為89μm的醫用活性炭粉90g，所述醫用活性炭的比表面積為1200m2/g；
(3)稱取按照本發明實施例1的方案酸活化海泡石粉250g；
(4)稱取發孔劑100g；
(5)將上述四種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(6)在混合后的粉末中取200g裝填入管狀模具中，在0.9mpa的液壓壓力下壓制，在240℃溫度下燒結90分鐘；
(7)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
實施例4
(1)稱取粒徑為102μm超高分子量聚乙烯粉200g，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300萬；
(2)稱取粒徑為84μm的醫用活性炭粉70g，所述醫用活性炭的比表面積為1500m2/g；
(3)稱取按照本發明實施例1的方案酸活化海泡石粉230g；
(4)稱取發孔劑80g；
(5)稱膨脹珍珠巖75g；
(6)將上述六種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(7)在混合后的粉末中取300g裝填入管狀模具中，在0.6mpa的液壓壓力下壓制，在220℃溫度下燒結100分鐘；
(8)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
實施例5
(1)稱取粒徑為102μm超高分子量聚乙烯粉200g，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300萬；
(2)稱取粒徑為84μm的醫用活性炭粉70g，所述醫用活性炭的比表面積為1500m2/g；
(3)稱取按照本發明實施例1的方案酸活化海泡石粉230g；
(4)稱取發孔劑80g；
(5)稱取埃洛石75g；
(6)將上述五種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(7)在混合后的粉末中取300g裝填入管狀模具中，在0.6mpa的液壓壓力下壓制，在220℃溫度下燒結100分鐘；
(8)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
比較例1
(1)稱取粒徑為102μm超高分子量聚乙烯粉200g，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300萬；
(2)稱取粒徑為84μm的醫用活性炭粉70g，所述醫用活性炭的比表面積為1500m2/g；
(3)稱取發孔劑80g；
(4)將上述三種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(5)在混合后的粉末中取200g裝填入管狀模具中，在0.6mpa的液壓壓力下壓制，在220℃溫度下燒結100分鐘；
(6)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
比較例2
(1)稱取粒徑為102μm超高分子量聚乙烯粉200g，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300萬；
(2)稱取粒徑為84μm的醫用活性炭粉70g，所述醫用活性炭的比表面積為1500m2/g；
(3)稱取水鎂石粉230g；
(4)稱取發孔劑80g；
(5)將上述四種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(6)在混合后的粉末中取200g裝填入管狀模具中，在0.6mpa的液壓壓力下壓制，在220℃溫度下燒結100分鐘；
(7)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
比較例3
(1)稱取粒徑為102μm超高分子量聚乙烯粉200g，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300萬；
(2)稱取粒徑為84μm的醫用活性炭粉190g，所述醫用活性炭的比表面積為1500m2/g；
(3)稱取水鎂石粉200g；
(4)稱取發孔劑50g；
(5)將上述四種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；
(6)在混合后的粉末中取200g裝填入管狀模具中，在0.6mpa的液壓壓力下壓制，在220℃溫度下燒結100分鐘；
(7)自然冷卻至50℃然后用硅氧烷鈾脫模劑脫模，即得濾芯。
實施例6
取實施例1～5以及比較例1～3所得的濾芯，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雙酚e的去除效果好。如表1～表6所示，為采用實施1～5以及比較例1～3提供的濾芯對飲用水處理前后的幾種雙酚e含量。
表1使用濾芯處理前后水中的雙酚e含量，單位：μg/l
從表1～表6可以看出，利用本發明的濾芯去除水中的雙酚e取得了很好的效果，該濾芯非常適合家庭終端飲用水處理的需要。
以上對本發明所提供的用于去除飲用水中雙酚e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。以上所述僅是本發明的優選實施方式，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，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。