专利名称：利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的药片和滤芯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的药片和滤芯，用于从劣质水源中制取饮用水，特别是利用硬质军用水壶从受污染的水源中制取饮用水，属水处理技术领域。
为野战部队提供饮用水消毒药品和器械，是一项必不可少的战备卫生装备。目前部队装备的军用水壶为铝制硬质水壶，容量约为一升，一次携带的水量不足以供士兵2-3天以上的饮水需要，因此，利用现有军用水壶从当地水源随时制取饮用水可增加士兵的作战和生存能力。野外水源种类很多，例如山引水、井水、河水、河网水、沟渠水、湖泊水、池塘水、稻田水、雨雪水、灾区疫区水、苦咸水等，这些水源的特点是水质差异大，污染物种类复杂。单兵饮水药品和器械应能够从上述野外水源中制取饮用水。在民用方面，沙漠远足探险者、科学考察人员、旅游爱好者、海岛勤备人员、疫区工作者、矿井工作者都需要携带个人制取饮水的装置。
解决平时使用和应急情况下使用这一矛盾的途径应从现有部队装备的水壶上着手，具体而言，不应以损失水壶平时使用条件为前提，包括盛水量和壶体，该前题意味着不允许破坏和改动现有水壶的壶体和结构，因此，往壶内投加药剂和设置滤水装置以实现水的净化是合乎情理的选择。中国发明专利98113577.3.公开了一种速效水质澄清消毒剂，是集絮凝剂聚合氯化铝和氯代异氰尿酸类有机化合物、氯化磷酸钠等消毒剂与一体的药剂。采用含氯消毒剂净化后的饮用水有特殊的嗅味，饮用口感差，以往的解决方案是在药剂中加入还原性物质以中和去除水中氯味，用于在水壶中净化水的场合常将水处理药剂做成各种成型制剂，如药片或药丸。中国发明专利89101788.7公开了一种双层个人饮水消毒丸，其内层由还原剂亚硫酸钠和膨润土组成，外层由二氯异氰尿酸钠、膨润土及碳酸钠组成，使用虫胶包衣剂将内外二层隔开，内层和外层药品释放速率的差异使得该水处理丸剂既实现了消毒功能，又可去除水中异味。中国发明专利95110626.0.公开了一种速溶双层消毒片的生产工艺，首先将还原剂亚硫酸钠和辅料压成片心，再将三氯异氰尿酸和其他添加剂混合后，与片心一起压制成双层片剂，也可实现高效杀菌和脱除氯味的功能，但没有致浊、pH值调节等功能。
从野外水源制取饮用水还可以采用过滤方法使水中杂质与水分离。公知的滤芯制造法有颗粒活性炭填充滤芯，粉末活性炭与粘合剂混合压型的各种棒状过滤芯等。中国实用新型96210221.0.公开了一种高效滤水芯，净水材料聚丙烯腈活性炭纤维用无纺布包裹成圆柱形，装入塑料软管的中间部位，软管两端装入过滤棉，待过滤水从一端流入，另一端流出，实现高效过滤。中国发明96120402.8.公开了一种热粘接纤维滤芯，采用聚烯烃复合纤维无纺布为原料，经红外加热，然后卷曲缠绕在模具轴上，冷却后脱模得成型过滤芯。中国发明96116445.X.公开了一种采用木质细屑颗粒制成得成型过滤芯。
采用过滤芯棒进行药剂处理后的水的过滤，可获得清澈的饮用水，并可实现水的脱色。除氯和改善水的口味的作用，但吸管式过滤装置不合士兵的饮水习惯。自流式滤芯符合士兵的饮水习惯，使用者可随时检查出水的感观情况，但自流式滤芯必须解决滤芯与水壶壶嘴的密封和滤芯进气问题，由于军用水壶是铝制硬质水壶，不能靠壶体加压的办法来提供过滤压力，因此，滤芯进气对提供过滤水压是非常重要的。军用水壶壶口的加工方法为模具缩口法，这种加工方法制成的水壶壶嘴口径尺寸差异较大，一般很难找到二个尺寸完全一致的军用水壶，因此，滤芯与壶嘴的密封是相当困难的，当要求滤芯为可内置于水壶中，以便于使用和携带时，密封的难度更大。
本发明的目的是提出一种利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的药片和滤芯，利用军用水壶从劣质水源制取饮用水，包括集多功能与一体的水处理药片、与药片配套的军用水壶专用滤芯，由上述两部分构成的水处理技术具有适应水源范围广、不改变原水壶结构、携带和使用方便等优点。
本发明提出的利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的药片，各成分的重量百分比为致浊剂10-40％，为膨润土、皂土的一种或两种的混合物，混凝剂4-20％，为聚合硫酸铁、聚合氯化铝的一种或两种的混合物，絮凝剂0.2-1％，为海藻酸钠、聚丙稀酰胺的一种或两种的混合物，pH缓冲剂10-20％，为磷酸盐，吸附剂10-40％，为活性炭粉末、离子交换树脂粉末的一种或两种的混合物，碱度调节剂6-10％，为碳酸氢钠，消毒杀菌剂6-12％，为二氯异氰尿酸钠或二氯异氰尿酸钠与三氯异氰尿酸的混合物。
本发明提出的利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的滤芯，包括嘴托、除氯坏、滤芯体、带孔堵头与伞状橡胶帽，所述的嘴托从上到下依次由托沿、上凹环和下凹环构成，下凹环内置有橡胶密封圈，除氯环的上端与嘴托的下端相互插接，除氯环的下端与滤芯体的上端相互插接，带孔堵头套在滤芯体的下端，伞状橡胶帽插在带孔堵头的孔中。
本发明提出的利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的药片和滤芯，为利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水提供了一个完整的技术方案，包括水处理药片和专用滤芯。试验表明，采用本发明的药片和滤芯，可从多种劣质水源中获得优质饮用水，并且具有制水速度快，不须外动力，操作简便，携带方便等特点。利用本发明的方法和装置，在药片中加入银型阳离子交换树脂可用于原水脱盐，适用于从苦咸水或海水中制取饮用水。
图1是本发明设计的制取饮用水的滤芯的结构示意图。
图1中，1是嘴托，2是橡胶密封环，3是除氯环，4是滤芯体，5是带孔堵头，6是伞状橡胶帽，7是托沿，8是上凹环，9是下凹环。
如图1所示，本发明设计的利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的滤芯，包括嘴托1、除氯环3、滤芯体4、带孔堵头5与伞状橡胶帽6。嘴托从上到下依次由托沿7、上凹环8和下凹环9构成，下凹环内置有橡胶密封圈2，除氯环3的上端与嘴托1的下端相互插接，除氯环的下端与滤芯体4的上端相互插接，带孔堵头5套在滤芯体4的下端，伞状橡胶帽6插在带孔堵头5的孔中。
本发明的专用水过滤滤芯与本发明设计的药片配套使用，尤其适用于铝制硬质军用水壶，也可用于其它如塑料制成的软制水壶。
下面结合
各部分主要功能。
嘴托1的托沿的直径大于水壶壶口的直径，可防止滤芯整体掉入壶内，咀托1上有二道直径不同的凹环，凹环的作用是容纳橡胶密封环2，上凹环的直径大于下凹环的直径。使用时插入滤芯，压下咀托1，密封环2靠与壶口的摩擦而置于上凹环内，起到密封滤芯的作用，取出滤芯时，向上拔咀托1，密封环2置于下凹环内，密封环2与壶口壁的摩擦力降低，滤芯取出方便。承口的作用是使咀托1与除氯环3联接。
除氯环3内填充还原剂，如亚硫酸钠或硫代硫酸钠，从滤芯体4中滤出的清水流经除氯环3，与其中填充的还原剂接触，水中的余氯便被除去。
滤芯体4是由聚丙烯纤维毡或活性炭纤维毡卷缠而构成的过滤体。当水壶倾斜或倒置时，壶内的盛水便沿滤芯体4的径向得到过滤，再经过除氯环3和咀托1流出清澈的饮用水。
为增加出水速率，在滤芯体4的下部设置了由带孔堵头5和伞状橡胶帽6构成的止回闭门。止回闭门的作用是，水壶倾斜或倒置取水时，空气沿堵头5上的气孔冲开伞状橡胶帽6，从而保证了正常取水速率，不取水时，伞状橡胶帽6在壶内水的压力下封住带孔堵头5上的气孔，以确保壶内的未经过滤的水不会被使用者误饮。咀托1与除氯环3和滤芯体4为可换式结构，以便于更换滤芯体。
本发明的水处理药片由下列成分组成致浊剂、混凝剂、絮凝剂、缓冲剂、吸附剂、碱度调节剂、消毒剂和崩解剂。各组成成分的功能和作用如下。
致浊剂膨润土或皂土中的一种或混合物组成，目的是增加水中颗粒物的含量，从而使处理后水中的凝聚体(矾花)的颗粒粒径大，易于过滤分离。对于轻度污染的水源水，致浊剂还起到了混凝和絮凝过程的“种子”的作用，有利于矾花颗粒的形成。致浊剂加入量50-200mg/L(水，下同)，相当于每片50-200mg，占水处理药片的10-40％(重量百分数，下同)。
混凝剂本发明采用聚合硫酸铁、聚合氯化铝中的一种或二种混合物，混凝剂的作用是将水中的胶体微粒凝聚成较大颗粒的矾花，以利于沉降和过滤分离。混凝剂加入量为20-100mg/L，相当于每片20-100mg。
絮凝剂本发明采用海藻酸钠或聚丙稀酰胺中的一种或混合物，高分子絮凝剂的作用是通过长链分子使凝聚体通过桥联形成颗粒更大的矾花，实现水中颗粒污染物的浓集。絮凝剂的加入量为1-5mg/L，相当于每片1-5mg，占药片重量的0.2-1％。
pH缓冲剂本发明采用磷酸盐系pH调节剂，如磷酸二氢钾和磷酸氢二钠缓冲剂，以适应水源水pH差异较大的情况。缓冲剂加入量50-100mg/L，相当于每片50-100mg，占药片重量的10-20％。
吸附剂本发明采用活性炭粉末或离子交换树脂粉末中的一种或混合物，以吸附去除待处理水中的微量有机物和重金属离子。吸附剂加入量50-200mg/L，相当于每片50-200mg，占药片重量的10-40％。
碱度调节剂对降雨量大的地区的地表水，须调节水中的碱度，以利于混凝和消毒。本发明采用碳酸氢钠作为碱度调节剂，加入量为40-50mg/L，相当于每片40-50mg，占药片重量的6-10％。
消毒剂本发明采用二氯异氰尿酸钠或二氯异氰尿酸钠与三氯异氰尿酸的混合物作为消毒剂，加入量为40-60mg/L，相当于每片40-60mg，占药片重量的6-12％。
依照本发明的水处理药剂组合物制成的水处理药片，片重500-600mg，额定处理水量一升。使用时，用军用水壶盛装待处理水500-900mL，投入一片净水药片，摇晃2～5分钟，即可通过本发明的专用滤芯滤出饮用水，对污染程度高的原水，为确保杀菌效果，等待10分钟以后滤出饮用水更为安全。
依照本发明，每片水处理剂的额定处理水量为1升，相当于每军用水壶原水投1-2片水处理片，每根滤芯可制取3-8升净化后饮用水，相当于每根滤芯可制取5-10壶水。
以下实施例详细说明了本发明。在这些实施例中，除另有说明外，水处理片剂中的组分含量和所占百分比均按重量计。
实施例1水处理药片组成成分每片中含量(毫克)占片重百分比(％)膨润土 50 9.8皂土 10019.8聚合氯化铝 10019.8聚丙烯酰胺 1 0.2磷酸二氢钾 509.8磷酸氢二钠 509.8阳离子交换树脂粉509.8碳酸氢钠509.8二氯异氰尿酸钠 305.9三氯异氰尿酸254.9片重506制片方法是，将上述原料粉碎至100-150目，将各组分粉末放入混合器中充分混合，用高纯水喷雾润湿混合粉末，过20目筛制成颗粒，干燥箱中干燥，干燥颗粒加入1％的药用滑石粉，充分混合后过20目筛，在压片机上压成片剂，片剂直径12毫米。
带二道凹环的咀托用塑料制成，将橡胶圈安装在咀托双凹环的一个环上，安装已填充亚硫酸钠的除氯环，除氯环直径12-16毫米，长10-50毫米，滤芯体由40-100目尼龙筛网包覆活性炭纤维毡卷缠制成，滤芯体内径4-10毫米，外径14-18毫米，长50-120毫米。滤芯体一端与除氯环联接，另一端与带伞形橡胶帽的止回闭门联接。
用军用水壶盛取长江水约0.9升，投入本发明药片1片，摇晃水壶5分钟后，插入滤芯。分别检测水源水、经药片处理水和经滤芯过滤出水的各项水质指标，见下表。
实施例2水处理药片组成成分每片中含量(毫克) 占片重百分比(％)膨润土 200 36.4聚合氯化铝 305.4聚合硫酸铁 100 18.2聚丙烯酰胺 0.5 0.1磷酸二氢钾 407.2磷酸氢二钠 407.2阳离子交换树脂粉 509.1碳酸氢钠 407.2二氯异氰尿酸钠 509.1片重 550.5制片方法同实施例1滤芯构造和制法同实施例1。
用军用水壶盛取轻度污染的河水约0.9升，投入药片1片，摇晃水壶2分钟后，水壶静置放置，待10分钟后插入滤芯，倒出经过净化后的水约0.7升，分别检测原河水和滤芯过滤后出水的水质指标。取出滤芯，倒出壶内剩余脏水，用原河水涮水壶内腔二次，盛水约0.9升，放入滤芯，如此重复制水过程，每次制水过程滤芯不换，操作步骤相同，所改变的条件仅是每次投入一片药片。
测试结果如下表。
实施例3水处理药片组成成分 每片中含量(毫克)占片重百分比(％)膨润土180 30.2聚合硫酸铁203.4聚丙烯酰胺1 0.17海藻酸钠 4 0.67磷酸二氢钾508.4磷酸氢二钠508.4活性炭粉 100 16.8离子交换树脂粉8013.4
碳酸氢钠 50 8.3二氯异氰尿酸钠 20 3.4三氯异氰尿酸 40 6.8片重 595制片方法同实施例1。
滤芯构造和制法同实施例1。
原水为污染程度较重的池塘水，试验测试方法同实施例2，水质结果见下表。
权利要求
1.一种利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的药片，其特征在于该药片各成分的重量百分比为致浊剂10-40％，为膨润土、皂土的一种或两种的混合物，混凝剂4-20％，为聚合硫酸铁、聚合氯化铝的一种或两种的混合物，絮凝剂0.2-1％，为海藻酸钠、聚丙稀酰胺的一种或两种的混合物，pH缓冲剂10-20％，为磷酸盐，吸附剂10-40％，为活性炭粉末、离子交换树脂粉末的一种或两种的混合物，碱度调节剂6-10％，为碳酸氢钠，消毒杀菌剂6-12％，为二氯异氰尿酸钠或二氯异氰尿酸钠与三氯异氰尿酸的混合物。
2.一种利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的滤芯，其特征在于该滤芯包括嘴托、除氯环、滤芯体、带孔堵头与伞状橡胶帽，所述的嘴托从上到下依次由托沿、上凹环和下凹环构成，下凹环内置有橡胶密封圈，除氯环的上端与嘴托的下端相互插接，除氯环的下端与滤芯体的上端相互插接，带孔堵头套在滤芯体的下端，伞状橡胶帽插在带孔堵头的孔中。
全文摘要
本发明涉及一种利用军用水壶从劣质水源中制取饮用水的药片和滤芯，药片由致浊剂、絮凝剂、pH缓冲剂、吸附剂、碱度调节剂和消毒杀菌剂等组成，滤芯包括嘴托、除氯环、滤芯体、带孔堵头与伞状橡胶帽等，嘴托的下凹环内置有橡胶密封圈，除氯环、滤芯体相互插接，带孔堵头套在滤芯体的下端，伞状橡胶帽插在带孔堵头的孔中。采用本发明可从多种劣质水源中获得优质饮用水，并且具有制水速度快，不须外动力，操作简便，携带方便等特点。
文档编号C02F1/00GK1316386SQ0111813
公开日2001年10月10日 申请日期2001年5月18日 优先权日2001年5月18日
发明者李振瑜 申请人:清华大学