CN102126800B - 一种多功能组合滤芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多功能组合滤芯及其制备方法，涉及一种用于水净化的滤芯。提供一种去除水中的余氯和有害重金属离子效率较高、效果较好的多功能组合滤芯及其制备方法。多功能组合滤芯设有芯层、中间层和外层，所述芯层为活性炭滤芯层，在芯层表面镀有铜锌银合金纳米滤膜，所述中间层为离子交换树脂层，所述外层为电气石陶瓷过滤层。在直径为10～30mm的活性炭棒上真空镀膜沉积厚度为50～1000nm的铜锌银合金纳米滤膜；将电气石陶瓷过滤管套在活性炭棒上，再将离子交换树脂填入电气石陶瓷过滤管与活性炭棒之间的缝隙中，形成离子交换树脂层，得多功能组合滤芯。

Description

一种多功能组合滤芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于水净化的滤芯，尤其是涉及一种多功能组合滤芯及其制备方法。

背景技术

随着社会的发展和生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，清洁安全的饮用水对人们的生活质量的影响是不容忽视的。水是各类病菌传播的主要载体，人类所患疾病的80％与水污染有关。获得干净安全的饮用水已成为世界范围内的热门议题。然而，水的污染却是日趋严重，江河湖泊等地表水及部分地区的地下水都存在不同程度的污染，水质性的缺水问题已引起人们的广泛关注。

饮用水中的主要污染物有可溶性的重金属离子、砷离子、微量有机污染物、消毒副产物、硝酸盐、亚硝酸盐及病原菌、病毒和病原微生物等，目前，被广泛采用的净水材料主要有活性炭、分子筛、凯得菲(KDF)和纳米滤膜等。

活性炭是一种多孔径的炭化物，有极丰富的孔隙构造，具有良好的吸附特性，它的吸附作用由物理及化学的吸附力而成，其外观色泽呈黑色。活性炭的主要功能是去除部分余氯及吸附异味，能净化水质，令水质口感清甜。活性炭的主要成份除了炭以外，还包含了少量的氢、氮、氧，其结构外形似以一个六边形，由于不规则的六边形结构，确定了其多体积及高表面积的特点，每克的活性炭所具有的有比表面相当于1000m²之多。

凯得菲(KDF)是高纯度的铜/锌合金颗粒，它通过微电化学氧化-还原反应进行水处理工作，当与水接触时，合金中的两种金属在亚微观尺度上构成无数小的原电池系统，这种材料在水中具有强大的反应能力和极快的反应速度，可以清除水中高达99％的氯和水中溶解的铅、汞、镍、铬等金属离子和化合物，对抑制细菌、真菌、污垢、水藻的滋生效果卓著。

电气石是一种硅酸岩矿物，其工艺名称为“碧玺”。电气石是多元素的天然矿物，主要成分有镁、铝、铁、硼等10多种对人体有利的微量元素。电气石最早发现于斯里兰卡，当时被视为与钻石、红宝石一样珍贵的宝石。人们注意到这种宝石在受热时会带上电荷，这种现象称为热释电效应，故得名电气石。电气石又称碧玺，碎邪金，带电的石。韩式汗蒸起源于韩国，从古老的黄泥汗蒸几经演变成今天高科技、高效能、多用途的新一代电气石汗蒸。电气石对改善人体健康、美容、减肥都有很明显地效果；它是利用电气石及红外线反射原理，加温使人流汗而形成的一种高热的物理疗法。人体通过吸收电气石加热后释放的远红外线、负离子、亚离子、矿物元素等，皮肤代谢有害物质，提高肌肤弹性，促进全身血液循环和新陈代谢，从而达到美容、美体和治疗一些慢性病的作用。

中国专利CN201454216U公开一种中空微孔陶瓷滤芯，它是由中间有中心孔的硅藻土制微孔滤芯板构成，该滤芯板中间设有一中空层，中空层由呈网络状导流水槽通道组成，导流水槽通道与滤芯板的中心孔连通并呈放射状。该中空微孔陶瓷滤芯体积小、滤水流量大，滤水净化度大，滤芯清洗恢复简便，可广泛用于各种家庭、办公室、接待用的水处理装置。

中国专利CN201500477U公开一种水净化用滤芯，包括设置有进水口和出水口的外壳以及设置于外壳中的过滤物质，其中，外壳沿轴向设有若干隔片，隔片将外壳分隔为若干隔腔，进水口位于第一隔腔的一端，第一隔腔与第二隔腔之间的隔片在远离进水口的一端设有供水流通过的第一通孔，第二隔腔与第三隔腔之间的隔片在远离第一通孔的一端设有第二通孔，依此类推，最后一通孔位于倒数第二隔片上，出水口位于最后一隔腔远离最后一通孔的一端。

发明内容

本发明的目的在于提供一种去除水中的余氯和有害重金属离子效率较高、效果较好的多功能组合滤芯及其制备方法。

所述多功能组合滤芯设有芯层、中间层和外层，所述芯层为活性炭滤芯层，在芯层表面镀有铜锌银合金纳米滤膜，所述中间层为离子交换树脂层，所述外层为电气石陶瓷过滤层。

所述芯层的直径可为10～30mm。

所述铜锌银合金纳米滤膜的厚度可为50～1000nm，铜锌银合金纳米滤膜的孔径可为20～100nm；所述铜锌银合金纳滤膜按质量百分比的组成可为铜40％～50％、锌58.5％～49.8％、银0.2％～1.5％；或铜80％～90％、锌18.5％～9.8％、银0.2％～1.5％。

所述离子交换树脂层可为阳离子交换树脂层或阴离子交换树脂层，所述离子交换树脂层的厚度为5～10mm。

所述电气石陶瓷过滤层为电气石陶瓷过滤管，所述电气石陶瓷过滤管的组成为电气石粉与粘结剂，所述电气石粉可采用直径为0.1～5μm的电气石粉，所述粘结剂可采用聚乙烯醇、硅溶胶、羧甲基纤维等中的至少一种；所述粘结剂的含量按质量百分比可为电气石粉的0.5％～3％；所述电气石陶瓷过滤管可采用以下方法制备：

将电气石粉与粘结剂混合均匀，采用压铸成型的方式获得电气石陶瓷过滤管坯，生坯经烘干后脱模，氮气保护下微波烧结，烧结温度为1100～1600℃，保温2～4h后冷却，制成电气石陶瓷过滤管，电气石陶瓷过滤管的内径可为15～40mm，外径可为20～45mm，所述电气石陶瓷过滤管也可以采用市售产品。

所述多功能组合滤芯的制备方法包括以下步骤：

1)在直径为10～30mm的活性炭棒上真空镀膜沉积厚度为50～1000nm的铜锌银合金纳米滤膜；

2)将电气石陶瓷过滤管套在步骤1)制得的活性炭棒上，再将离子交换树脂填入电气石陶瓷过滤管与活性炭棒之间的缝隙中，形成离子交换树脂层，得多功能组合滤芯。

本发明提供的多功能滤芯通过标准加标测试，余氯去除率高达99.9％以上，重金属离子Pb²⁺，Hg²⁺，Cd²⁺，Cr⁶⁺，As⁵⁺除去率高达99.9％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。水质口感清甜，在过滤过程中水与电气石接触，充分发挥出电气石的辐射红外线、释放负离子，实现水的活化，产生弱碱性等对人体有益的功效。

与现有技术相比本发明具有下列优点：

1)对去除水中的余氯和有害重金属离子如铅离子、汞离子、六价铬、砷离子等效率高，效果好。

2)能够去除水中的有机物，水质口感清甜。

3)能够去除水中的钙镁离子，对水起软化作用。

4)电气石的辐射红外线、释放负离子，实现水的活化，产生弱碱性等对人体有益的功效。

附图说明

图1为本发明所述多功能组合滤芯实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

参见图1，所述多功能组合滤芯设有芯层1、中间层2和外层3，所述芯层1为活性炭滤芯层，在芯层1表面镀有铜锌银合金纳米滤膜4，所述中间层2为离子交换树脂层，所述外层3为电气石陶瓷过滤层。

所述芯层的直径为10mm，所述铜锌银合金纳米滤膜的厚度为1000nm，铜锌银合金纳米滤膜的孔径为100nm；所述铜锌银合金纳滤膜按质量组分为：铜82％、锌16.5％、银1.5％。所述离子交换树脂层可为阳离子交换树脂层，所述离子交换树脂层的厚度为5mm。

所述电气石陶瓷过滤层为电气石陶瓷过滤管，所述电气石陶瓷过滤管由直径为0.1μm的电气石粉与质量百分比为0.5％羧甲基纤维混合均匀，采用压铸成型的方式获得电气石陶瓷过滤管坯，生坯经烘干后脱模，氮气保护下微波烧结，烧结温度为1100℃，保温4h后冷却，制成电气石陶瓷过滤管，陶瓷过滤管的内径为17mm，外径为25mm。

所述多功能组合滤芯的制备方法包括以下步骤：

1)在直径可为10mm的活性炭棒上真空镀膜沉积厚度为1000nm的铜锌银合金纳米滤膜。

2)将按照上方法制备好的电气石陶瓷过滤管套在上述活性炭棒上，再将离子交换树脂填入这两层的缝隙中，形成离子交换树脂层。

本发明提供的多功能滤芯通过标准加标测试，余氯去除率高达99.9％以上，重金属离子Pb²⁺，Hg²⁺，Cd²⁺，Cr⁶⁺，As⁵⁺除去率高达99.9％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。

实施例2

参见图1，所述多功能组合滤芯设有芯层1、中间层2和外层3，所述芯层1为活性炭滤芯层，在芯层1表面镀有铜锌银合金纳米滤膜4，所述中间层2为离子交换树脂层，所述外层3为电气石陶瓷过滤层。

所述芯层的直径为30mm，所述铜锌银合金纳米滤膜的厚度可为50nm，铜锌银合金纳米滤膜的孔径为20nm；所述铜锌银合金纳滤膜按质量组分为：铜50％、锌49.8％、银0.2％。所述离子交换树脂层可为阴离子交换树脂层，所述离子交换树脂层的厚度为10mm。

所述电气石陶瓷过滤层为电气石陶瓷过滤管，所述电气石陶瓷过滤管由直径为5μm的电气石粉与质量百分比为3％硅溶胶混合均匀，采用压铸成型的方式获得电气石陶瓷过滤管坯，生坯经烘干后脱模，氮气保护下微波烧结，烧结温度为1600℃，保温2h后冷却，制成电气石陶瓷过滤管，陶瓷过滤管的内径为35mm，外径为45mm。

所述多功能组合滤芯的制备方法包括以下步骤：

1)在直径为30mm的活性炭棒上真空镀膜沉积厚度为50nm的铜锌银合金纳米滤膜。

2)将按照上方法制备好的电气石陶瓷过滤管套在上述活性炭棒上，再将离子交换树脂填入这两层的缝隙中，形成离子交换树脂层。

本发明提供的多功能滤芯通过标准加标测试，余氯去除率高达99.9％以上，重金属离子Pb²⁺，Hg²⁺，Cd²⁺，Cr⁶⁺，As⁵⁺除去率高达99.9％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。

实施例3

参见图1，所述多功能组合滤芯设有芯层1、中间层2和外层3，所述芯层1为活性炭滤芯层，在芯层1表面镀有铜锌银合金纳米滤膜4，所述中间层2为离子交换树脂层，所述外层3为电气石陶瓷过滤层。

所述芯层的直径为25mm，所述铜锌银合金纳米滤膜的厚度为200nm，铜锌银合金纳米滤膜的孔径为50nm；所述铜锌银合金纳滤膜按质量组分为：铜40％、锌58.5％、银1.5％。

所述离子交换树脂层可为阳离子交换树脂层，所述离子交换树脂层的厚度为7mm。

所述电气石陶瓷过滤层为电气石陶瓷过滤管，所述电气石陶瓷过滤管由直径为1μm的电气石粉与质量百分比为1％聚乙烯醇混合均匀，采用压铸成型的方式获得电气石陶瓷过滤管坯，生坯经烘干后脱模，氮气保护下微波烧结，烧结温度为1300℃，保温3h后冷却，制成电气石陶瓷过滤管，陶瓷过滤管的内径为33mm，外径为40mm。

所述多功能组合滤芯的制备方法包括以下步骤：

1)在直径可为25mm的活性炭棒上真空镀膜沉积厚度为50nm的铜锌银合金纳米滤膜。

2)将按照上方法制备好的电气石陶瓷过滤管套在上述活性炭棒上，再将离子交换树脂填入这两层的缝隙中，形成离子交换树脂层。

本发明提供的多功能滤芯通过标准加标测试，余氯去除率高达99.9％以上，重金属离子Pb²⁺，Hg²⁺，Cd²⁺，Cr⁶⁺，As⁵⁺除去率高达99.9％以上，除菌抗菌率高达99.99％以上。

Claims (9)

1.一种多功能组合滤芯，其特征在于设有芯层、中间层和外层，所述芯层为活性炭滤芯层，在芯层表面镀有铜锌银合金纳米滤膜，所述中间层为离子交换树脂层，所述外层为电气石陶瓷过滤层；所述铜锌银合金纳米滤膜的厚度为50～1000nm，铜锌银合金纳米滤膜的孔径为20～100nm。

2.如权利要求1所述的一种多功能组合滤芯，其特征在于所述芯层的直径为10～30mm。

3.如权利要求1所述的一种多功能组合滤芯，其特征在于所述铜锌银合金纳米滤膜按质量百分比的组成为铜40％～50％、锌58.5％～49.8％、银0.2％～1.5％；或铜80％～90％、锌18.5％～9.8％、银0.2％～1.5％。

4.如权利要求1所述的一种多功能组合滤芯，其特征在于所述离子交换树脂层为阳离子交换树脂层或阴离子交换树脂层，所述离子交换树脂层的厚度为5～10mm。

5.如权利要求1所述的一种多功能组合滤芯，其特征在于所述电气石陶瓷过滤层为电气石陶瓷过滤管，所述电气石陶瓷过滤管的组成为电气石粉与粘结剂。

6.如权利要求5所述的一种多功能组合滤芯，其特征在于所述电气石粉采用直径为0.1～5μm的电气石粉，所述粘结剂采用聚乙烯醇、硅溶胶、羧甲基纤维中的至少一种。

7.如权利要求5或6所述的一种多功能组合滤芯，其特征在于所述粘结剂的含量按质量百分比为电气石粉的0.5％～3％。

8.如权利要求5所述的一种多功能组合滤芯，其特征在于所述电气石陶瓷过滤管采用以下方法制备：

将电气石粉与粘结剂混合均匀，采用压铸成型的方式获得电气石陶瓷过滤管坯，生坯经烘干后脱模，氮气保护下微波烧结，烧结温度为1100～1600℃，保温2～4h后冷却，制成电气石陶瓷过滤管，电气石陶瓷过滤管的内径为15～40mm，外径为20～45mm。

9.一种权利要求1所述的多功能组合滤芯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)在直径为10～30mm的活性炭棒上真空镀膜沉积厚度为50～1000nm的铜锌银合金纳米滤膜；

2)将电气石陶瓷过滤管套在步骤1)制得的活性炭棒上，再将离子交换树脂填入电气石陶瓷过滤管与活性炭棒之间的缝隙中，形成离子交换树脂层，得多功能组合滤芯。

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