一种多梯度活性炭烧结滤芯及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及净水器滤芯的【技术领域】，具体地说，涉及一种多梯度活性炭烧结滤芯及其制造方法。所述滤筒包括至少二层滤层，所述滤层为由不同粒度的活性炭粉、不同粒度的KDF滤料和超高分子量聚乙烯粉混合烧结制成的滤层，所述滤层的横截面为若干个内径不同的同轴圆环，所述外侧的滤层粒度大于内侧的滤层粒度。将活性炭粉与KDF滤料混合，按照活性炭粉粒度不同制成各个过滤精度不同的滤层，每一层滤层都带有过滤和去氯的功能，可以有效提升活性炭粉余氯去除效果，沿径向方向由外到内微孔孔径由大到小变化，具有外疏内密的渐紧式结构，实现梯度过滤，可有效提升滤芯容纳水体中颗粒杂质，可提高滤芯过滤精度，可抗污堵延长滤芯使用寿命。
【专利说明】一种多梯度活性炭烧结滤芯及其制造方法
【技术领域】:
[0001]本发明涉及净水器滤芯的【技术领域】，具体地说，涉及一种多梯度活性炭烧结滤芯及其制造方法。
【背景技术】:
[0002]自来水多采用天然河流水、地下水为水源，经常会含有一些胶体、藻类，甚至是工业产生的一些有机物、金属离子等物质。诸多疾病案例证实，饮水水质某些指标超标会引起身体健康损害，于此同时，作为目前最常用的高效低成本的自来水杀菌剂，氯仍被许多国家广泛采用，在管网末端必须保持一定浓度余氯来杀菌灭菌。由于氯的刺激性气味，会使人乏味、恶心感，特别是夏季气温高，细菌繁殖速度快，自来水中需要保持比其他时间更高的余氯浓度，产生的余氯刺激气味也越强。更高浓度的余氯其活性也越高，对自来水铁管、铁质水龙头等具有腐蚀性，常常打开水龙头第一时间会看到红褐色的水流出，这就是因为在余氯存在下铁更容易被氧化而产生红褐色的铁锈，甚至，自来水中余氯结合水中有机物时，产生四氯化碳、二氯乙醇、以及三卤甲烷等，可能伤害中枢机能、肝、肾、致畸以及致癌，煮沸后不能去除。所以从健康饮水角度出发，不管是生活在人口稠密的城市，还是人口相对稀少的农村，对生活用水进行预处理净化都是必要的。现有技术中的活性炭滤芯，滤筒部分常有三种类型的结构:一是所述滤筒部分采用均质的烧结活性炭组成；二是所述滤筒部分采用均质的颗粒活性炭组成；三是所述滤筒由外层烧结活性炭和内层KDF滤料共同组成，采用上述结构的活性炭滤芯，滤筒部分要么是均质的，几乎不具有过滤功能，即使是通过在活性炭滤层的中空部分填上KDF滤料以便于可以对饮水中的有机物、金属离子以及余氯有一定的去除作用，但效果不明显，虽然可以对饮水进行一定程度的净化，但过滤精度较低，杂质容量较小，容易污堵，进而所述的滤芯使用寿命较低。
【发明内容】
:`[0003]本发明要解决的技术问题是，提供一种过滤精度较高，杂质容量较大，且不容易污堵，使用寿命较长的多梯度活性炭烧结滤芯及其制造方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用这样一种多梯度活性炭烧结滤芯，它包括第一塑料端盖、第二塑料端盖、硫化橡胶圈、纤维膜和滤筒，所述滤筒一端与第一塑料端盖连接，另一端与第二塑料端盖连接，所述硫化橡胶圈安装于第一塑料端盖，所述滤筒包括至少二层滤层，所述滤层为由不同粒度的活性炭粉、不同粒度的KDF滤料和超高分子量聚乙烯粉混合烧结制成的滤层，所述滤层的横截面为若干个内径不同的同轴圆环，所述外侧的滤层粒度大于内侧的滤层粒度。
[0005]本发明与现有技术中的多梯度活性炭烧结滤芯相比，具有以下优点:将活性炭粉与KDF滤料混合，按照活性炭粉粒度不同制成各个过滤精度不同的滤层，每一层滤层都带有过滤和去氯的功能，代替现有技术中的过滤与去氯分开的技术方案，可以有效提升活性炭粉余氯去除效果，沿径向方向由外到内微孔孔径由大到小变化，具有外疏内密的渐紧式结构，实现梯度过滤，可有效提升滤芯容纳水体中颗粒杂质，可提高滤芯过滤精度，可抗污堵延长滤芯使用寿命。
[0006]作为优选，所述滤层中的KDF滤料包括KDF55滤料和KDF85滤料，所述KDF滤料为不规则碎屑状，所述KDF滤料占各滤层总质量的1%?30%，通过氧化还原作用使水中的余氯被还原，而消除氯的不愉快味觉和嗅觉。
[0007]作为又一优选，所述KDF滤料占各滤层总质量的5%?20%，效果最佳。
[0008]作为又一优选,所述超高分子量聚乙烯粉为食品级材料,其分子量为200万?600万，粒度为50?300目，起粘合剂的作用，使得滤筒的结构更紧密。
[0009]作为又一优选，所述超高分子量聚乙烯粉的分子量为200万?400万，粒度为100?200目，粘合效果更好，滤筒整体更光滑和精致。
[0010]作为又一优选，所述活性炭粉的碘吸附值为每克600?1800毫克，四氯化碳吸附值大于等于55%，所述活性炭粉的粒度为60?300目，将活性炭粉与KDF滤料协同使用，按GB/T5750.11—2006检测，可处理余氯浓度Ippm?0.2ppm的自来水500升?5000升，余氣去除率可达99%。
[0011]作为又一优选，所述活性炭粉的粒度为120?300目，过滤效果更佳。
[0012]作为又一优选，所述滤筒4包括I级滤层、2级滤层和3级滤层，所述I级滤层的过滤精度为10微米?3微米，所述2级滤层的过滤精度为5微米?I微米，所述3级滤层的过滤精度为3微米?0.5微米,过滤效果更佳。
[0013]作为又一优选，所述I级滤层的粒度为60?200目，所述2级滤层的粒度为100?300目，所述3级滤层的粒度为120?300目，结构设计科学合理，能有效去除水体中大于
0.5微米的泥沙、胶体、细菌、铁锈等污染物，在同等工况下比普通活性炭粉烧结滤芯可延长使用2?5个月。
[0014]为解决上述技术问题，本发明采用这样一种多梯度活性炭粉烧结滤芯的制造方法，它包括以下步骤:
[0015](I)制备中空圆柱形模具，备用；
[0016](2)滤料筛选，筛选碘吸附值为每克600?1800毫克，四氯化碳吸附值大于等于55%,粒度为60?300目的活性炭粉若干,分子量为200万?600万的超闻分子量聚乙烯粉若干，小于等于30目的KDF滤料若干；
[0017](3)滤料分级，按照活性炭粉的粒度、超高分子量聚乙烯粉的分子量和KDF滤料的将步骤2中的滤料分为η个等级(η≥2, η=2, 3, 4...)；
[0018](4)滤料配制，将步骤3中每个等级的滤料分别按质量分数比配制好后混合均匀，加入旋转加热搅拌器中加热至110摄氏度；
[0019](5)装料，将步骤4后的不同等级的滤料按照其活性炭粉粒度从大到小的顺序分别从外到内地径向η梯度地装入步骤I中备好的中空圆柱形模具，在0.1MPa?IOMPa的压力下压实；
[0020](6)烧制，将步骤5后的中空圆柱形模具放入高温烧结炉中烧结30?180分钟，所述高温烧结炉的温度控制在80?280摄氏度，然后自然冷却至50?60摄氏度，脱模，滤筒成型。
[0021](7)整合，在步骤6后的滤筒外侧壁用孔径为5?IOum的纤维膜或熔喷缠绕，滤筒一端用热塑性粘合剂与第一塑料端盖粘合，另一端与第二塑料端盖粘合，在第一塑料端盖的另一侧安装硫化橡胶圈，滤芯成型。
[0022]本发明与现有技术中的多梯度活性炭粉烧结滤芯的制造方法相比，具有以下优点:制造工艺简单，成本较低，制造出的产品过滤精度高，除氯效果好，使用寿命长。
【专利附图】
【附图说明】:
[0023]图1是本发明的一种多梯度活性炭烧结滤芯的结构示意图；
[0024]图2是本发明的一种多梯度活性炭烧结滤芯的实施例截面图之一；
[0025]图3是本发明的一种多梯度活性炭烧结滤芯的实施例截面图之二 ；
[0026]图中所示:1、硫化橡胶圈，2、第一塑料端盖，3、第二塑料端盖，4、滤筒，5、滤层，6、KDF滤料，7、活性炭。
【具体实施方式】:
[0027]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[0028]本发明的一种多梯度活性炭烧结滤芯，它包括第一塑料端盖2、第二塑料端盖3、硫化橡胶圈1、纤维膜和滤筒4，所述滤筒4 一端与第一塑料端盖2连接，另一端与第二塑料端盖3连接，所述硫化橡胶圈I安装于第一塑料端盖2，所述滤筒4包括至少二层滤层5，所述滤层5为由不同粒度的活性炭粉、不同粒度的KDF滤料和超高分子量聚乙烯粉混合烧结制成的滤层5，所述滤层5的横截面为若干个内径不同的同轴圆环，所述外侧的滤层5粒度大于内侧的滤层5粒度。其中，所述滤层5中的KDF滤料包括KDF55滤料和KDF85滤料，所述KDF滤料为不规则碎屑状，所述KDF滤料占各滤层5总质量的1%?30%，更进一步地说，所述KDF滤料占各滤层5总质量的5%?20%,换句话说，所述KDF滤料占组成该滤芯的滤料的总质量的5%?20%,所述超高分子量聚乙烯粉为食品级材料,其分子量为200万?600万，粒度为50?300目。进一步说，所述超高分子量聚乙烯粉的分子量为200万?400万，粒度为100?200目，此效果更佳，所述活性炭粉的碘吸附值为每克600?1800毫克，四氯化碳吸附值大于等于55%，所述活性炭粉的粒度为60?300目，进一步说，所述活性炭粉的粒度为120?300目，本发明的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其滤筒4包括至少二层滤层5，换句话说，所述滤筒4可包括η级滤层5，(η≥2，η=2，3，4…)，将不同粒度的滤料分别加入各个用于制造滤层5的模具空间，粒度最大的滤料装填于I级滤层空间，位于滤筒的最外层，粒度次小的装填于2级滤层空间，粒度更小的装填于3级滤层空间，粒度最小的装填于η级滤层空间，位于滤筒的最内层，由此实现I级滤层到η级滤层填料粒度由大到小的逐级递减，实现过滤精度逐级提高，比如，所述滤筒4包括I级滤层、2级滤层和3级滤层，所述I级滤层的过滤精度为10微米?3微米，所述2级滤层的过滤精度为5微米?I微米，所述3级滤层的过滤精度为3微米?0.5微米。所述I级滤层的粒度为60?200目，所述2级滤层的粒度为100?300目，所述3级滤层的粒度为120?300目，当然，这只是本发明的其中一个实施例，还可有其他实施例。本发明涉及的一种多梯度活性炭粉烧结滤芯的制造方法，它包括以下步骤:1、制备中空圆柱形模具，备用；2、滤料筛选，筛选碘吸附值为每克600?1800毫克，四氯化碳吸附值大于等于55%，粒度为60?300目的活性炭粉若干，分子量为200万?600万的超高分子量聚 乙烯粉若干，小于等于30目的KDF滤料若干；3、滤料分级，按照活性炭粉的粒度、超高分子量聚乙烯粉的分子量和KDF滤料的将步骤2中的滤料分为η个等级(n ≥2，η=2，3，4...);4、滤料配制，将步骤3中每个等级的滤料分别按质量分数比配制好后混合均匀，加入旋转加热搅拌器中加热至110摄氏度；5、装料，将步骤4后的不同等级的滤料按照其活性炭粉粒度从大到小的顺序分别从外到内地径向η梯度地装入步骤I中备好的中空圆柱形模具，在0.1MPa?IOMPa的压力下压实；6、烧制，将步骤5后的中空圆柱形模具放入高温烧结炉中烧结30?180分钟，所述高温烧结炉的温度控制在80?280摄氏度，然后自然冷却至50?60摄氏度，脱模，滤筒4成型。7、整合，在步骤6后的滤筒4外侧壁用孔径为5?IOum的纤维膜或熔喷缠绕，滤筒4 一端用热塑性粘合剂与第一塑料端盖2粘合，另一端与第二塑料端盖3粘合，在第一塑料端盖2的另一侧安装硫化橡胶圈I，滤芯成型。
[0029]实施例一
[0030]所述滤芯它包括第一塑料端盖2、第二塑料端盖3、硫化橡胶圈1、纤维膜和滤筒4，所述滤筒4 一端与第一塑料端盖2连接，另一端与第二塑料端盖3连接，所述硫化橡胶圈I安装于第一塑料端盖2，所述滤筒4包括2层滤层，所述滤层5为由不同粒度的活性炭粉、不同粒度的KDF滤料和超高分子量聚乙烯粉混合烧结制成的滤层5，所述滤层5的横截面为2个内径不同的同轴圆环，所述外侧的滤层5粒度大于内侧的滤层5粒度，以下称为二梯度过滤的高效烧结活性炭粉滤芯。
[0031]二梯度过滤的高效烧结活性炭粉滤芯，见附图2:制备中空圆柱形模具，模腔内径16毫米，模腔外径46毫米，长度200毫米；筛选碘吸附值大于等于1000mg/g、四氯化碳吸附值大于等于55%的优质椰壳活性炭粉80目X 160目；采用三井250万分子量的超高分子量聚乙烯粉；先将活性碳与超高分子量聚乙烯微粉按质量7:3配制；再选择呈不规则碎屑、薄片状粒度小于等于30目的KDF滤料，包括KDF55滤料和KDF85滤料，KDF用量占总滤料质量的8% ;按上述组成比例配料，在旋转加热搅拌器内将混合均匀的粉末物料加热至110°C。再次筛选碘吸附值大于等于1000mg/g、四氯化碳吸附值大于等于55%的优质椰壳活性炭粉120目X 180目；采用三井350万分子量的超高分子量聚乙烯粉；将活性碳与超高分子量聚乙烯粉按微粉质量比13:7配制，按上述组成比例配料，在旋转加热搅拌器内将混合均匀的粉末物料加热至110°C。将上述2种不同粒度的加热混合物料沿模具径向2梯度装填，80目X160目级的混合料装填外层，厚度保持8毫米，120目X 180目级的混合料装填内层，厚度保持7毫米；将混合料压实，进入烧结炉240°C烧结90分钟；出炉冷却至50°C脱模，滤筒4成型；滤筒4外侧壁用孔径为5微米的纤维膜缠绕，滤筒4 一端用热塑性粘合剂与第一塑料端盖2粘合，另一端与第二塑料端盖3粘合，在第一塑料端盖2的另一侧安装硫化橡胶圈I，滤芯成型。
[0032]实施例二
[0033]所述滤芯它包括第一塑料端盖2、第二塑料端盖3、硫化橡胶圈1、纤维膜和滤筒4，所述滤筒4 一端与第一塑料端盖2连接，另一端与第二塑料端盖3连接，所述硫化橡胶圈I安装于第一塑料端盖2，所述滤筒4包括3层滤层5，所述滤层5为由不同粒度的活性炭粉、不同粒度的KDF滤料和超高分子量聚乙烯粉混合烧结制成的滤层5，所述滤层5的横截面为3个内径不同的同轴圆环，所述外侧的滤层5粒度大于内侧的滤层5粒度，以下称为三梯度过滤的高效烧结活性炭粉滤芯。[0034]三梯度过滤的高效烧结活性炭粉滤芯，见附图3:制备中空圆柱形模具，模腔内径16毫米，模腔外径46毫米，长度200毫米；筛选碘吸附值大于等于1000mg/g、四氯化碳吸附值大于等于55%的优质椰壳活性炭粉80目X 160目；采用北京助剂二厂250万分子量的超高分子量聚乙烯粉；将活性碳与超高分子量聚乙烯粉按质量比13:7配制，再选择呈不规则碎屑状粒度小于等于30目的KDF滤料，包括KDF55滤料和KDF85滤料，KDF用量占总滤料质量6% ;按上述组成比例配料，在旋转加热搅拌器内将混合均匀的粉末物料加热至110°C ；筛选碘吸附值大于等于1000mg/g、四氯化碳吸附值大于等于55%的优质椰壳活性炭粉120目X 180目；采用北京助剂二厂250万分子量的超高分子量聚乙烯粉；按活性碳粉与超高分子量聚乙烯粉质量比为17:3 ;选择呈不规则碎屑状粒度小于等于30目的KDF滤料，KDF用量占总滤料质量3% ;按上述组成比例配料，在旋转加热搅拌器内将混合均匀的粉末物料加热至110°C ;筛选碘吸附值大于等于1000mg/g、四氯化碳吸附值大于等于55%的优质椰壳活性炭粉160目X300目，其中大于60目与小于250目的优质椰壳活性炭粉占比不大于40% ;采用三井300万分子量的超高分子量聚乙烯粉；按活性碳粉与超高分子量聚乙烯粉质量比为7:3，按上述组成比例配料，在旋转加热搅拌器内将混合均匀的粉末物料加热至110°C;将上述3种不同粒度的加热混合物料沿模具径向3梯度装填，80目X 160目级的混合料装填I级滤层，厚度保持6毫米；120目X 180目级的混合料装填2级滤层，厚度保持5毫米；160目X300目级的混合料装填3级滤层，厚度保持4毫米；将混合料压实，进入烧结炉220°C烧结100分钟；出炉冷却至60°C脱模，滤筒4成型；滤筒4外侧壁用孔径为5微米的纤维膜缠绕，滤筒4 一端用热塑性粘合剂与第一塑料端盖2粘合，另一端与第二塑料端盖3粘合，在第一塑料端盖2的另`一侧安装硫化橡胶圈1，滤芯成型。
【权利要求】
1.一种多梯度活性炭烧结滤芯，它包括第一塑料端盖、第二塑料端盖、硫化橡胶圈、纤维膜和滤筒，所述滤筒一端与第一塑料端盖连接，另一端与第二塑料端盖连接，所述硫化橡胶圈安装于第一塑料端盖，其特征在于，所述滤筒包括至少二层滤层，所述滤层为由不同粒度的活性炭粉、不同粒度的KDF滤料和超高分子量聚乙烯粉混合烧结制成的滤层，所述滤层的横截面为若干个内径不同的同轴圆环，所述外侧的滤层粒度大于内侧的滤层粒度。
2.根据权利要求1所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其特征在于，所述滤层中的KDF滤料包括KDF55滤料和KDF85滤料，所述KDF滤料为不规则碎屑状，所述KDF滤料占各滤层总质量的1%?30%。
3.根据权利要求2所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其特征在于，所述KDF滤料占各滤层总质量的5%?20%。
4.根据权利要求1所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉为食品级材料，其分子量为200万?600万，粒度为50?300目。
5.根据权利要求4所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉的分子量为200万?400万，粒度为100?200目。
6.根据权利要求1所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其特征在于，所述活性炭的碘吸附值为每克600?1800毫克，四氯化碳吸附值大于等于55%，所述活性炭的粒度为60?300 目。
7.根据权利要求6所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其特征在于，所述活性炭的粒度为120?300目。
8.根据权利要求1所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，所述滤筒4包括I级滤层、2级滤层和3级滤层，所述I级滤层的过滤精度为10微米?3微米，所述2级滤层的过滤精度为5微米?I微米，所述3级滤层的过滤精度为3微米?0.5微米。
9.根据权利要求1所述的一种多梯度活性炭烧结滤芯，其特征在于，所述I级滤层的粒度为60?200目，所述2级滤层的粒度为100?300目，所述3级滤层的粒度为120?300 目。
10.一种多梯度活性炭烧结滤芯的制造方法，其特征在于，它包括以下步骤:(1)制备中空圆柱形模具，备用；(2)滤料筛选，筛选碘吸附值为每克600?1800毫克，四氯化碳吸附值大于等于55%，粒度为60?300目的活性炭若干,分子量为200万?600万的超闻分子量聚乙烯粉若干，小于等于30目的KDF滤料若干；(3)滤料分级，按照活性炭的粒度、超高分子量聚乙烯粉的分子量和KDF滤料的将步骤2中的滤料分为η个等级(η≥2, η=2, 3, 4...)；(4)滤料配制，将步骤3中每个等级的滤料分别按质量分数比配制好后混合均匀，加入旋转加热搅拌器中加热至110摄氏度；(5)装料，将步骤4后的不同等级的滤料按照其活性炭粒度从大到小的顺序分别从外到内地径向η梯度地装入步骤I中备好的中空圆柱形模具，在0.1MPa?IOMPa的压力下压实；(6)烧制，将步骤5后的中空圆柱形模具放入高温烧结炉中烧结30?180分钟，所述高温烧结炉的温度控制在80?280摄氏度，然后自然冷却至50?60摄氏度，脱模，滤筒成型；(7)整合，在步骤6后的滤筒外侧壁用孔径为5?IOum的纤维膜或熔喷缠绕，滤筒一端用热塑性粘合剂与第一塑料端盖粘合，另一端与第二塑料端盖粘合，在第一塑料端盖的另一侧安装硫化橡胶圈，滤芯 成型。
【文档编号】C02F1/28GK103435123SQ201310358743
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月16日 优先权日:2013年8月16日
【发明者】王瑞, 刘朝军 申请人:浙江朝晖过滤技术股份有限公司