CN107670639A - 一种活性炭滤芯及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种活性炭滤芯及其制备方法，包括以下重量份的原料制成：聚乙烯150份；活性炭200份；镁100份和KDF滤料35份；所述活性炭的碘吸附值为1000‑1200。其制备方法为(1)将聚乙烯、活性炭、镁和KDF滤料混合并搅拌均匀，形成混合料；(2)将所述混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，冷却脱模，即得所述活性炭滤芯。本发明的有益效果为：本发明中原料的科学的配比，克服了传统仅采用活性炭材料且活性炭吸附及净化效果较差的缺陷；活性炭粒径为80‑325目，充分发挥活性炭的吸附作用，增强了滤芯的净化效果；滤芯中的粘结成型材料选择超高分子量的聚乙烯，既不堵水通道，又能充分发挥滤材作用；滤芯坚固耐用、散气性好、过滤性强，吸附力强。
Description
技术领域
本发明涉及液体的过滤净化领域，具体涉及一种活性炭滤芯及其制备方法。
背景技术
过滤介质是指凡能使工作介质通过又将其中固体颗粒或液滴截留以达到分离或净化目的的多孔物。工业上常用的过滤介质有：①编织材料，由天然或合成纤维、金属丝等编织而成的滤布和滤网，是工业生产中最常用的过滤介质。此类材料价格便宜，清洗和更换方便，可截留的最小粒径为5-65μm；②多孔性固体，包括素瓷、烧结金属或玻璃，或由塑料细粉粘结而成的多孔性塑料管等。此类材料可截留的最小粒径为1-3μm，常用于处理含有少量微小颗粒的悬浮液；③堆积介质，如砂、砾石、木炭和硅藻土等颗粒状物料，或玻璃棉等非编织纤维的堆积层。一般用于处理固体含量很少的悬浮液，如城市给水和待净化的糖液等。
目前，净水行业大多采用的滤芯可分为三种不同作用：①过滤水体悬浮物大分子颗粒物及胶体等物质；②吸附水体中有机化学污染物，如残留的农药、生化肥料、除草剂、合成洗涤剂及自来水消毒副产物余氯等有害物质；③过滤拦截前处理不彻底的残留有毒有害物质及微生物等。水体中的泥沙、铁锈、大分子悬浮物和水中的细菌等主要通过膜过滤去除；水中的有机化学污染物必须运用活性炭吸附去除达到净水的目的。几年来，全国市面上的活性炭滤芯品质差异极大，究其原因，一则原材料差异性较大；其二生产工艺滞后。
就目前的水污染环境而言，选择和运用活性炭是处理和净化水的核心技术问题；传统的活性炭棒滤芯对有机化学污染物净化效果有限，对水源来自水库的饮用水，其活性不强。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，在选择活性炭的同时，优化滤芯生产工艺，提高活性炭的吸附效率，充分发挥活性炭的利用率及净水效果。
本发明提供了一种活性炭滤芯及其制备方法，本发明的活性炭滤芯吸附性强，净化效果好。
本发明的一个目的在于提供一种活性炭滤芯。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，所述活性炭滤芯由包括以下重量份的原料制成：
聚乙烯150份；活性炭200份；镁100份和KDF滤料35份；所述活性炭的碘吸附值为1000-1200。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，其中，所述聚乙烯的分子量为5×106Da至6×106Da，所述聚乙烯的粒径为100-150目。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，进一步的，所述镁的纯度为99wt％以上。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，进一步的，所述聚乙烯为粒中空的聚乙烯。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，其中，所述活性炭的粒径为80-325目，所述活性炭的亚甲基蓝吸附值大于230；所述活性炭为椰壳活性炭。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，其中，所述镁为医用级或食品级，所述镁的粒径100-150目。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，其中，所述KDF滤料是由铜锌合金制成的。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯，其中，所述KDF滤料的粒径为30-60目。
本发明的一个目的在于提供一种活性炭滤芯的制备方法。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯的制备方法，所述方法，包括以下步骤：
(1)将上述重量份的聚乙烯、活性炭、镁和KDF滤料混合并搅拌均匀，形成混合料；
(2)将所述混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，在温度200-280℃的炉内保温120分钟，烧制成型并出炉，冷却到40-60℃脱模，即得所述活性炭滤芯。
根据本发明具体实施方式的活性炭滤芯的制备方法，其中，步骤(2)中，将所述混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，在温度240℃的炉内保温120分钟，烧制成型并出炉，冷却到40-60℃脱模，即得所述活性炭滤芯，单支滤芯重量为460克。
聚乙烯：是以乙烯单体聚合而成的热塑性树脂，无臭，无毒，手感似蜡，具有优良的耐低温性能(最低使用温度可达-100～-70℃)，化学稳定性好，能耐大多数酸碱的侵蚀(不耐具有氧化性质的酸)。常温下不溶于一般溶剂，吸水性小，电绝缘性优良。
KDF滤料是一种高纯度的铜合金，能够完美去除水中的重金属与酸根离子，提高水的活化程度，更有利于人体对水的吸收，保护人体健康，促进人体新陈代谢。KDF滤料被广泛应用于净化水设备当中，用来去除水中的重金属离子，还能有效去除水中余氯。
本发明的滤料配置选择复合配置，兼顾矿化和功能化的相结合；在技术工艺上，关注吸附快，净化效果好，科学设计滤层的厚度。在选择活性炭方面，注重选用碘吸附值高，大、中、微孔发达，比表面积大，强度好，灰分低的优质活性炭原材料，亚甲基蓝吸附值强的活性炭原材料，在活性炭粒径上要求加工成80-325目的粉体，以提高活性炭的比表面积，充分发挥炭的吸附作用，增强炭的净化效果。本发明在活性炭选择的同时，活性炭和KDF组合使用可以避免活性炭滋生细菌。
在滤料的配比上，添加食品级的矿物镁材料与高纯度的铜、锌合金KDF滤料，这种复合滤料通水之后，产生反应激活水的活性，改变水的电位，使水成为弱碱性负电位的净化水。镁离子是人体所必需的元素，是环境友好型物质，铜、锌也是人体不可缺少的物质。镁、铜锌合金的KDF滤料通水之后，使饮用水的正电位200-300mv，变为负电位-50至-200mv，同时提升水的PH值和锌离子含量。我们粘结成型材料选择进口超高分子量聚乙烯，为无毒无害的高科技产品。其材料配比为：单支滤芯以460克计算，其配比为超高分子量聚乙烯150克，活性炭200克，镁100克，KDF滤料35克。超高分子聚乙烯选用粒径100-150目，粒中空的粘结剂效果更好。
KDF滤料，高纯度铜锌合金，KDF接触水即产生氧化还原反应，其锌元素更为活泼，激活水的活性，能有效去除水中的余氯与重金属离子，使水体更纯净。
镁元素是人体极为重要必不可少的，镁是人体内300多种酶的重要组成部分，镁元素缺乏，必然会对人体健康造成危害。本发明选择镁元素为医用级或食品级材料，且选用高纯度的镁，防止其他杂质进入待过滤的水中。
椰壳活性炭，以优质椰子壳为原料，经系列生产工艺精加工而成。椰壳活性炭外观为黑色，颗粒状，具有孔隙发达、吸附性能好、强度高、易再生、经济耐用等优点；主要用于饮用水、纯净水、制酒、饮料、工业污水的净化、脱色、脱氯、除臭。
本发明的滤芯中的聚乙烯为粘结成型材料。滤芯的粘合材料应选用精良的粘合剂，才能将活性炭、KDF与镁材料混合粘结起来。使之过水时既不堵水通道，又能充分发挥滤材作用。选择德国进口的赛拉尼斯超高性能的聚乙烯，具有独特的低堆积密度技术，通过髙温融化达到接融点粘连而不阻塞、不成流体而造成活性炭表面积损耗，粘合剂不包覆活性物质表面，这样能充分发挥各自材料作用。
将活性炭、KDF滤料、镁材料同粘结剂揽拌、混合均句，填装模具，经髙温烧结成型，滤芯通水之后，活性炭具有极大的比表面积，能有效吸附水中的余氯、胶体及化学杂质；KDF接触水产生氧化返原反应，锌的活性得到发挥，KDF与话性炭结合能更好发挥去除余氯和有机污染的作用；镁与KDF滤料结合在一起，遇水之后，促进KDF的负电位表现更好，镁的活性进一步加强，镁释放的负电位更加稳定，水的活性更强，小分子团水的持续时间更长。
材料选择方面：本发明的聚乙烯选用塞拉尼斯公司的超高分子中空型聚乙烯，材料连点多，通水性好；本发明的活性炭的碘吸附值高于1200，亚甲基蓝吸附值高于230，粒径80-325目的椰壳活性炭。大多数滤芯厂商选购碘吸附值为800-1000的活性炭，而不注重活性炭的亚甲基蓝吸附值，而水污染的重点在于有化学污染的严重性，传统的自来水厂处理工艺不能解决此类问题，自来水中有机化学污染有765种，这仅由滤料微孔吸附是不彻底的，必须使用发达的中孔，这说明选择亚甲基蓝值的重要性；由于自来水大量选用水库水为水源，水库水受拦水坝截留时间长，其水库水处于静流状态或不流动状态，古人云：“流水不腐”、“活为上”，为此，选用KDF滤料组合镁材，通水后能激活水的活性，使水的PH值成弱碱性，使被污染的水还原成小分子的水，更有益饮用者健康。
本发明的有益效果为：
1、本发明采用上述材料进行科学的配比，克服了传统仅采用活性炭材料且活性炭吸附及净化效果较差的缺陷，在滤料的配比上，添加食品级的镁材料与高纯度的铜、锌合金KDF滤料，这种复合滤料通水后，发生反应，激活水的活性，改变水的电位，使饮用水的正电位200-300mv，变为负电位-50至-200mv，同时提升水的pH值和锌离子含量，使水成为弱碱性负电位的净化水。
2、本发明的滤芯中的活性炭粒径为80-325目，提高活性炭的比表面积，充分发挥活性炭的吸附作用，增强了滤芯的净化效果；活性炭的碘吸附值高于1200，亚甲基蓝吸附值高于230的椰壳活性炭，吸附性强，可以吸附有机化学污染物。
3、本发明的滤芯中的粘结成型材料选择超高分子量中空型的聚乙烯，无毒无害。超高分子量中空型的聚乙烯具有独特的低堆积密度，通过髙温融化达到接融点粘连而不阻塞、不成流体，不会造成活性炭表面积损耗，不包覆活性物质表面，促使聚乙烯和活性炭能充分发挥各自材料的作用，且既不堵水通道，又能充分发挥滤材作用，通水性好。
4、本发明的滤芯坚固耐用、散气性好、过滤性强，通水性好，吸附性强，可以吸附多种有机化学污染物，净化彻底，还可以使水成为弱碱性负电位的净化水，更有益饮用者健康。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
下面实施例中以1重量份代表1g。
实施例1
一种活性炭滤芯，活性炭滤芯由包括以下原料制成：
聚乙烯150份；活性炭200份；镁100份和KDF滤料35份；活性炭的碘吸附值为1100；聚乙烯的分子量为5.5×106Da；聚乙烯的粒径为120目；活性炭的粒径为150目；镁为医用级或食品级，镁的粒径为100目，镁的纯度为99wt％。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述重量份的聚乙烯、活性炭、镁和KDF滤料混合并搅拌均匀，形成混合料；
(2)将混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，在温度240℃的炉内保温120分钟，烧制成型并出炉，冷却到50℃脱模，即得活性炭滤芯。
实施例2
一种活性炭滤芯，活性炭滤芯由以下原料制成：
聚乙烯150份；活性炭200份；镁100份和KDF滤料35份；活性炭的碘吸附值为1200，亚甲基蓝吸附值为240；聚乙烯的分子量为6×106Da；聚乙烯的粒径为150目；聚乙烯为粒中空的聚乙烯；活性炭的粒径为325目；镁为医用级或食品级，镁的粒径为150目，镁的纯度为99.3wt％；KDF滤料是由铜锌合金制成的；KDF滤料的粒径为60目。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述重量份的聚乙烯、活性炭、镁和KDF滤料混合并搅拌均匀，形成混合料；
(2)将混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，在温度280℃的炉内保温120分钟，烧制成型并出炉，冷却到60℃脱模，即得活性炭滤芯。
实施例3
一种活性炭滤芯，活性炭滤芯由以下原料制成：
聚乙烯150份；活性炭200份；镁100份和KDF滤料35份；活性炭的碘吸附值为1000；聚乙烯的分子量为5×106Da；聚乙烯的粒径为100目；聚乙烯为粒中空的聚乙烯；活性炭的粒径为80目；镁为医用级或食品级，镁的粒径为100目，镁的纯度为99.5wt％；KDF滤料是由铜锌合金制成的；KDF滤料的粒径为30目。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将上述重量份的聚乙烯、活性炭、镁和KDF滤料混合并搅拌均匀，形成混合料；
(2)将混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，在温度200℃的炉内保温120分钟，烧制成型并出炉，冷却到40℃脱模，即得活性炭滤芯。
经反复实验证明该滤芯余氯去除率达98％以上；出水经试剂测试为生态活性水(自来水不成生态活性水)；出水测试电位为负电位-50至-200mv(自来水电位为正电位+200至+300mv；出水取50ml滴入8-10滴碘伏，水质仍清澈见底，自来水50ml滴入3滴碘伏，水呈黄色。
传统挤压炭棒滤芯去除水中余氯30％-80％不等，创新型滤芯去除余氯可达到98％以上，且过滤芯水呈生态活性水，弱碱性水，负电位的抗氧化净化水。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种活性炭滤芯，其特征在于，所述活性炭滤芯由包括以下重量份的原料制成：
聚乙烯150份；活性炭200份；镁100份和KDF滤料35份；所述活性炭的碘吸附值为1000-1200。
2.根据权利要求1所述的活性炭滤芯，其特征在于，所述聚乙烯的分子量为5×106Da至6×106Da；所述聚乙烯的粒径为100-150目。
3.根据权利要求1所述的活性炭滤芯，其特征在于，所述镁的纯度为99wt％以上。
4.根据权利要求3所述的活性炭滤芯，其特征在于，所述聚乙烯为粒中空的聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的活性炭滤芯，其特征在于，所述活性炭的粒径为80-325目，所述活性炭的亚甲基蓝吸附值大于230；所述活性炭为椰壳活性炭。
6.根据权利要求1所述的活性炭滤芯，其特征在于，所述镁为医用级或食品级，所述镁的粒径100-150目。
7.根据权利要求1所述的活性炭滤芯，其特征在于，所述KDF滤料是由铜锌合金制成的。
8.根据权利要求1所述的活性炭滤芯，其特征在于，所述KDF滤料的粒径为30-60目。
9.一种制备如权利要求1所述活性炭滤芯的方法，包括以下步骤：
(1)将上述重量份的聚乙烯、活性炭、镁和KDF滤料混合并搅拌均匀，形成混合料；
(2)将所述混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，在温度200-280℃的炉内保温120分钟，烧制成型并出炉，冷却到40-60℃脱模，即得所述活性炭滤芯。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，将所述混合料置入模具中，然后入炉进行烧结热处理，在温度240℃的炉内保温120分钟，烧制成型并出炉，冷却到40-60℃脱模，即得所述活性炭滤芯，单支滤芯重量为460克。
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