专利名称：一种过滤介质及其制备方法、滤芯和净水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种去除水中苯胺的过滤介质及其制备方法、使用该过滤介质的滤芯 和净水装置。
背景技术：
工业和农业的迅速发展导致水资源遭到严重破坏，工业废水排放到江河、湖泊中， 农药、杀虫剂等大量使用以及生活垃圾和生活废水的肆意排放，这些都造成地下水和地表 水的水质变差，导致水中产生很多对人体有害的物质。水污染越来越成为影响人们生活的 严峻问题。苯胺是苯分子中的一个氢原子为氨基取代而生成的化合物。结构式为 苯胺是最简单的一级芳香胺。苯胺是无色油状液体，熔点为-6. 3°C，沸点为 184°C，密度为1.02173，加热至370°C分解。苯胺能够稍溶于水，易溶于乙醇、乙醚等有机溶 剂。暴露于空气中或日光下变为棕色。可用水蒸气蒸馏，蒸馏时加入少量锌粉以防氧化。提 纯后的苯胺可加入10 15ppm(百万分之一)的NaBH4,以防氧化变质。苯胺在水中则可以 长期稳定存在。苯胺是一种重要的化工原料，广泛应用于纺织、印染、橡胶、塑料、造纸、油漆、燃 料、农药、特种纤维、医药、军工、离子交换树脂、陶器上釉等工业领域。这些工业领域所排放 物会污染地表水或者地下水，因此水中会有苯胺存在。苯胺是有毒性的，主要表现为(1) 引起高铁血红蛋白血症、溶血性贫血和肝、肾损害；(2)急性中毒时，患者口唇、指端、耳廓 紫绀，有头痛、头晕、恶心、呕吐、手指发麻、精神恍惚等；(3)重度中毒时，皮肤、粘膜严重青 紫，呼吸困难，抽搐，甚至昏迷，休克。出现溶血性黄疸、中毒性肝炎及肾损害。饮用苯胺超 标的水或者长期饮用含一定量苯胺的水，会使血红蛋白失去携氧能力，造成组织缺氧以及 使红细胞内的珠蛋白度性，红细胞脆性增加，产生贫血。常规的水处理工艺对苯胺的去除效果很差，已有的生化法处理时间太长，占地面 积大，培养菌很麻烦，液膜法结构复杂使用不便；化学氧化法也是装置复杂，成本高；单一 用活性炭吸附，效率也不高。目前还没有一种制备方法能够制备出对苯胺有很好去除效果的过滤介质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于去除水中苯胺的过滤介质的制备 方法，利用该制备方法制备的过滤介质用于去除水中的苯胺时，去除率高。为了解决以上的技术问题，本发明采用以下的技术方案一种用于去除水中苯胺的过滤介质的制备方法，包括如下步骤
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a)将包含超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的原料 混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的重量比为220 420 80 120 80 120 60 130 50 130 ；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。优选地，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的重 量比为350 360 110 120 80 90 60 70 120 130。发明人发现，所述 超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的重量比在这个范围内时， 制备的过滤介质对苯胺的去除率有明显的提高。所述超高分子量聚乙烯为重均分子量大于100万的聚乙烯，优选使用重均分子量 为250 400万的聚乙烯。超高分子量聚乙烯可从国内生产厂家得到，如北京东方石油化 工有限公司助剂二厂可提供M-I (分子量为150士50万)、M-II (分子量为250士50万)、 M-III (分子量为350 士 50万)、M-IV(分子量为大于400万)等规格的产品。超高分子量 聚乙烯的一个作用是粘结和形成过滤介质骨架的作用，另外利用超高分子量聚乙烯通过压 制，烧结得到的过滤介质，容易形成微孔，可以起到吸附水中苯胺的作用。超高分子量聚乙 烯的粒径为89 104微米。活性炭是一种多孔性物质，它具有如蜂窝状的孔隙结构、巨大的比表面积、特异的 表面官能团、稳定的物理和化学性能，是优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体。根据原料来 源不同活性炭可分为木质活性炭，如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等；矿物质原料活 性炭，如各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如废橡 胶、废塑料等制成的活性炭。其中以椰壳材质为来源的活性炭强度较高、吸附性能较好。优 选活性炭的比表面积不低于500平方米/克，更优选不低于1000平方米/克。活性炭可以高效吸附水中的杂质，尤其是医用活性炭，作为通过国家相关药品监 督标准的产品，杂质含量更低，表面积更大，吸附效果也更好。选用医用活性炭可以保证过 滤介质直接用于饮用水的处理。另外，采用粒径为89 104微米的医用活性炭，对苯胺的 吸附效果会更佳。分子筛是一种具有立方晶格结构的硅酸盐化合物，主要由硅铝通过氧桥连接组成 空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均勻的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。此外 还含有电价较低而离子半径较大的金属离子和化合态的水。由于水分子在受热过程中连续 地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又由许多直径相同的微孔 相连，这些微小的空穴直径大小均勻，能比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部，而把比孔 道大的分子排斥在外，因而能把形状直径大小不同的分子、极性程度不同的分子、沸点不同 的分子、饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。常用的分子筛型号有A 型钾 A (3A)，钠 A (4A)，钙 A (5A)；X 型钙 X(IOX)，钠 X(13X)；Y 型钠 Y，钙 Y。沸石制成的分子筛称之为沸石分子筛。发明人发现沸石分子筛对于水中苯胺具有 强大的吸附和截留作用。优选地，沸石分子筛粉的粒径为53 61微米。腐植酸(Humic Acid，简称HA)是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及一系列的化学过程和积累起来的一类有机物质。它是由芳香族及其多种 官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能。优选使用粒 径为61 74微米的腐殖酸。腐殖酸粉采用常用的腐殖酸粉即可，本发明对腐殖酸粉没有 特殊的要求。发孔剂选择偶氮二甲酰胺、食品级碳酸氢铵、草酸中的至少一种。作为优选，发孔 剂为偶氮二甲酰胺或食品级碳酸氢铵。其中，食品级碳酸氢铵也称食用级碳酸氢铵，与工业 级碳酸氢铵相区别。虽然工业级碳酸氢铵也有发孔的作用，但是它可能会含有对健康有害 的杂质，不宜用作饮用水过滤介质的生产原料。发孔剂是一类易分解产生大量气体而引起 发孔作用的物质，其中偶氮类化合物、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、磺酰腈类化合物、草酸 等是其典型的代表。压制压力可以选择为0.4 l.OMPa，烧结温度为200 250°C，烧结时间为120 150分钟，冷却至40 60°C即可以脱模。虽然本发明对于上述制备方法中步骤a)中所用的几种原料进行了较为详尽的描 述，但是本发明不局限于此种理论或者另外的任何理论。对于在制备过程中它们之间的具 体的化学变化、结构的变化尚不能确定。此几种原料经过上述的工艺处理制备出的过滤介 质，可以有效去除水中的苯胺，并且有协同作用，可以将水中的苯胺充分吸收。在本发明中，对于混合步骤，可以认为任何不会显著改变粉体粒径和粒度分布的 低剪切混合器或搅拌器都是适用的，比如具有钝的叶轮叶片的搅拌器、滚筒式混合器、螺旋 式搅拌器等，转速要视混合器的类型而定，但以避免扬起粉尘为宜。混合后的粉体填装入预先设计好的模具中，通过加压将其压实，压力一般不大于 IMPa，且与所用模具的材质相适应；模具可以由铝、铸铁、钢或任何适当的能承受相应压力 和温度的材料制造。可以在模具内表面涂敷脱模剂，可选用硅氧烷油或任何其他的几乎不 会吸附到过滤介质上的市售脱模剂，也可以使用铝箔等脱模纸。本发明还提供了以下技术方案一种使用了上述过滤介质的滤芯。本发明还提供了以下技术方案一种净水装置，包括上述的过滤介质或者滤芯。相对于现有技术，本发明的优点在于所提出的技术方案能够去除水中的苯胺，去 除率达到96%以上，从而达到改善水质的目的，并且方法简单，制备过滤介质的原料来源广 泛，成本低。本发明所提供的技术方案，特别适用于被苯胺污染的水的处理。
具体实施例方式为能进一步理解本发明，下面结合实施例对上述的技术方案做进一步的阐述和说 明。实施例1本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉220g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-III型产品，其分子量为350万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉90g，所述医用活性炭的粒径为89 104微米，利用140目
5和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的医用活性炭粉；(3)称取沸石分子筛粉120g，所述沸石分子筛粉的粒径为53 61微米，利用220 目和270目的筛子进行筛选即可以得到53 61微米的沸石分子筛粉。(4)称取腐殖酸粉130g，所述腐殖酸粉的粒径为61 74微米，利用200目和220 目的筛子进行筛选即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)称取食品级碳酸氢铵120g，纯度达到99. 99%以上；(6)将上述五种粉末放入机械搅拌器中搅拌10分钟混合均勻；(7)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 6MPa的液压压力下压制，在200°C温度 下烧结150分钟；(8)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。实施例2本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉420g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-II型产品，其分子量为250万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉80g，所述医用活性炭的粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的医用活性炭粉；(3)称取沸石分子筛粉100g，所述沸石分子筛粉的粒径为53 61微米，利用220 目和270目的筛子进行筛选即可以得到53 61微米的沸石分子筛粉。(4)称取腐殖酸粉80g，所述腐殖酸粉的粒径为61 74微米，利用200目和220 目的筛子进行筛选即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)称取偶氮二甲酰胺50g，纯度达到99. 99%以上；(6)将上述五种粉末放入机械搅拌器中搅拌8分钟混合均勻；(7)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 75MPa的液压压力下压制，在250°C温度 下烧结120分钟；(8)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。实施例3本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉350g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-II型产品，其分子量为250万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉120g，所述医用活性炭的粒径为89 104微米，利用140 目和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的医用活性炭粉；(3)称取沸石分子筛粉80g，所述沸石分子筛粉的粒径为53 61微米，利用220 目和270目的筛子进行筛选即可以得到53 61微米的沸石分子筛粉。(4)称取腐殖酸粉70g，所述腐殖酸粉的粒径为61 74微米，利用200目和220 目的筛子进行筛选即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)称取草酸120g，纯度达到99. 99%以上；(6)将上述五种粉末放入机械搅拌器中搅拌8分钟混合均勻；
(7)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 75MPa的液压压力下压制，在220°C温度 下烧结120分钟；(8)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。实施例4本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉360g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-II型产品，其分子量为250万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉110g，所述医用活性炭的粒径为89 104微米，利用140 目和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的医用活性炭粉；(3)称取沸石分子筛粉90g，所述沸石分子筛粉的粒径为53 61微米，利用220 目和270目的筛子进行筛选即可以得到53 61微米的沸石分子筛粉。(4)称取腐殖酸粉60g，所述腐殖酸粉的粒径为61 74微米，利用200目和220 目的筛子进行筛选即可以得到61 74微米的腐殖酸粉。(5)称取草酸130g，纯度达到99. 99%以上；(6)将上述五种粉末放入机械搅拌器中搅拌8分钟混合均勻；(7)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 75MPa的液压压力下压制，在220°C温度 下烧结120分钟；(8)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。实施例1 4中所用原料的对照表如表1所示。表 1
原料名称 实施例超过分子 量聚乙烯活性炭沸石分 子筛粉腐殖酸 粉发孔剂实施例1220g90g120g130g130g实施例2420g8 OgIOOg80g50g实施例3350g120gBOg70g120g实施例4360gIlOg90g60g130g实施例5取实施例1 4所得多微细孔的管状滤芯1，2，3，4，内衬两层无纺布，外包两层 无纺布，再在外层裹上聚丙烯多孔网，滤芯两端粘接上连接端盖，放置于不锈钢或塑料壳体 内，用于处理饮用水，经检测，该结构滤芯对饮用水中的苯胺的去除效果好，如表2所示。非 常适合家庭终端饮用水处理的需要。表2使用滤芯处理前后的水单位mg/L (毫克/升)
7 从表3可以看出，利用本发明的滤芯进行去除水中的苯胺取得了很好的效果。另外对处理前后的水也进行了其他项目的测试，测试结果如表3所示。表3使用滤芯处理前后的水 从表3可以看出，利用本发明的滤芯在去除苯胺的同时，对浑浊物和细菌微生物 的也有很好的去除效果。相对于现有技术，本发明的优点在于所提出的技术方案能够去除水中的苯胺，去 除率达到96%以上，从而达到改善水质的目的，并且方法简单，制备过滤介质的原料来源广 泛，成本低；另外，在去除水中苯胺的同时，也可以去除水中的浑浊物和细菌微生物，尤其是 对细菌微生物的去除率也较高。本发明所提供的技术方案，特别适用于被苯胺污染的水的处理。以上对本发明所提供的过滤介质及其制备方法以及由该过滤介质制成的滤芯进 行了详细介绍。本说明书中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对 于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式
及应用范围上可能在实施过 程中会有改变之处。因此，本说明书记载的内容不应理解为对本发明的限制。
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权利要求
一种用于去除水中苯胺的过滤介质的制备方法，包括如下步骤a)将包含超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的重量比为220～420∶80～120∶80～120∶60～130∶50～130；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、沸 石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的重量比为350 360 110 120 80 90 60 70 120 130。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粒径为 89 104微米。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭为医用活性炭，其粒 径为89 104微米。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述沸石分子筛粉的粒径为 53 61微米。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述腐殖酸粉的粒径为61 74 微米。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，发孔剂为偶氮二甲酰胺、食品级 碳酸氢铵、草酸中的至少一种。
8.根据权利要求1 6中任一项所述的制备方法得到的过滤介质。
9.使用权利要求7所述过滤介质的滤芯。
10.一种净水装置，包括使用权利要求7所述的过滤介质或者权利要求8所述的滤芯。
全文摘要
本发明公开了一种用于去除水中苯胺的过滤介质的制备方法，包括如下步骤a)将包含超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、沸石分子筛粉、腐殖酸粉和发孔剂的重量比为220～420∶80～120∶80～120∶60～130∶50～130；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。本发明还公开了一种利用此制备方法制备的过滤介质、利用此过滤介质的滤芯和净水装置。相对于现有技术，本发明的优点在于所提出的技术方案能够去除水中的苯胺，去除率达到96％以上，从而达到改善水质的目的，并且方法简单，制备过滤介质的原料来源广泛，成本低。
文档编号C02F1/28GK101898123SQ20091014799
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者周奇迪 申请人:周奇迪