用于去除饮用水中除草剂的过滤介质、滤芯以及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种去除饮用水中除草剂的过滤介质及其制备方法，由该过滤介质构 成的滤芯、净水装置和饮水机。
【背景技术】
[0002] 2013年12月份浙江杭州市城区的自来水被人们发现有异味，超市中的瓶装水、 桶装水一度被抢光，引发市民的恐慌。媒体披露警方方面的信息：两家中国草甘膦生产巨 头-位于杭州的建德市上市公司"新安化工"与桐庐准备上市的"金帆达"，偷排了上万吨的 草甘膦母液。而这种产品在国家危废名录上。草甘膦会影响怀孕动物体内幼崽的成骨，对 人体的肝脏、肾、粘膜、神经、呼吸和心血管系统造成损伤，甚至危及生命。
[0003] 阿特拉津，又名莠去津，是大豆、玉米、高粱、甘蔗等的除草剂。在国内被广泛应用。 它们在环境中相对稳定，半衰期长，且具有较高的渗透性，在生活用水中和饮用水中经常被 检测出。57%的美国水系中存在莠去津和其他除草剂。
[0004] 而这些除草剂在低浓度、长时间影响下会对生物体内分泌系统产生干扰作用。美 国生物学家把40只非洲爪蟾放在含有2. 5ppb莠去津环境中饲养了三年，这含量完全符合 美国环保局规定的饮水中所含莠去津不得超过3ppb的标准。结果其中30只被"化学阉割"， 造成无法生殖等一系列结果；有4只的基因型仍是雄性，但却完全变为了雌性，甚至可以和 其他雄性交配，产下可以孵化的蛙卵；仅仅有6只可以抵抗该除草剂的作用。因此，已经被 世界野生动物基金、美国环保局、日本厚生省列为内分泌干扰物。
[0005] 自来水厂传统的水处理工艺对除草剂的处理效果不好，不能有效的去除除草剂； 而生物法、光催化发和氧化法不适用于饮用水；离子交换方法繁琐，置换饱和后的冲洗水难 以处理；反渗透法使用麻烦，费水费电，成本高，排放的浓缩液不易处理，易造成二次污染。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明解决的技术问题是提供一种过滤介质及其制备方法，该过滤介 质对饮用水中的除草剂的去除率高，并且方法简单。还提供了由这种过滤介质构成的滤芯、 净水装置以及饮水机。
[0007] 本发明提供了一种去除饮用水中除草剂的过滤介质的制备方法，包括以下步骤：
[0008] a)将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂混合，得到混合物， 所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂的重量比为100?300:50? 100:100 ?150:50 ?100 ;
[0009] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却。
[0010] 优选的，还包括长石粉，所述长石粉与所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石 分子筛粉和发孔剂的重量比为100?150:100?300:50?100:100?150:50?100。
[0011] 优选的，还包括海泡石粉。
[0012] 优选的，所述海泡石粉与所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发 孔剂的重量比为80?150:100?300:50?100:100?150:50?100。
[0013] 优选的，还包括轻烧粉。
[0014] 优选的，所述轻烧粉与所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔 剂的重量比为80?150:100?300:50?100:100?150:50?100。
[0015] 本发明提供了根据上述权利要求所述的制备方法得到的用于去除饮用水中除草 剂的过滤介质。
[0016] 本发明提供了一种滤芯，由上述权利要求所述的过滤介质构成。
[0017] 本发明提供了一种净水装置，包括上述权利要求所述的过滤介质或者上述权利要 求所述的滤芯。
[0018] 本发明提供了一种饮水机，包括上述权利要求所述的净水装置。
[0019] 与现有技术相比，本发明提供了一种去除饮用水中除草剂的过滤介质的制备方 法，包括以下步骤：a)将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂混合，得 到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂的重量比为100? 300:50?100:100?150:50?100 ;b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷 却。本发明在上述原料的协同作用下，制备得到的过滤介质对水中除草剂的去除率高，方法 简单，适用于受其污染的饮用水，免除元素除草剂对人体产生的伤害，使用简便，成本低，另 外由于使用的是滤芯，不是粉体，所以无需后续处理，适合家庭终端饮水处理。经检测该过 滤介质对饮用水中草甘膦的去除率为98. 9%以上，对莠去津的去除率为98. 9%以上。
【具体实施方式】
[0020] 本发明提供了一种去除饮用水中除草剂的过滤介质的制备方法，包括以下步骤：
[0021] a)将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂混合，得到混合物， 所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂的重量比为100?300:50? 100:100 ?150:50 ?100 ;
[0022] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却。
[0023] 本发明首先将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子筛粉和发孔剂的重量比为100? 300:50 ?100:100 ?150:50 ?100 ;优选为 120 ?280:60 ?90:110 ?140:55 ?95 ;更 优选为 130 ?270:65 ?85:120 ?130:60 ?90。
[0024] 在本发明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量优选为100万?700万，更优选 为200万?600万，最优选为250万?400万。优选的粒径为104 μπι?124 μπι，更优选的 粒径为106 μπι?120 μπι。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型（分子量为150±50万）、M-II型（分子量为250±50 万）、M-III型（分子量为350±50万）、M-IV型（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，因为超高分子量聚乙烯 的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流动，所以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，可以起到吸附水中除草剂的作用。
[0025] 在本发明中，活性炭是一种多孔性物质，具有蜂窝状的孔隙结构，较大的比表面 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 据原料来源的不同活性炭优选分为木质活性炭、矿物质原料活性炭和其他原料制成的活性 炭等。其中，所述木质活性炭优选包括椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭；所述矿物质原料 活性炭优选包括各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭 优选包括废橡胶、废塑料制成的活性炭。本发明优选使用以椰壳材质为来源的活性炭，其强 度较高、吸附性能好，更优选为以椰壳材质为来源的医用活性炭。在本发明中，所述活性炭 的比表面积优选不低于500m 2/g，更优选不低于1000m2/g。活性炭可以高效的吸附水中的有 机物、尤其是医用活性炭，作为用过国家相关药品监督标准的产品，杂质含量低，表面积更 大，吸附效果也更好，并且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。本发 明采用的医用活性炭的粒径优选为74?89 μ m，更优选为76?86 μ m。
[0026] 沸石分子筛是结晶铝硅酸金属盐的水合物，其化学通式为Mx/m[ (AlO2) x · (SiO2) y] · zH20。M代表阳离子，m表示其价态数，z表示水合数，X和y是整数。沸石分子筛活 化后，水分子被除去，余下的原子形成笼形结构，孔径为3?lOÅ。它具有晶体的 结构和特征，表面为固体骨架，内部的孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之间有孔道相互 连接，分子由孔道经过。依据其晶体内部孔穴的大小对分子进行选择性吸附，也就是吸附 一定大小的分子而排斥较大物质的分子，因而被形象地称为"分子筛"。沸石分子筛按 其孔或通道体系可分为小孔，中孔和双孔沸石三个组别。小孔沸石的孔口属八元环体系， 其最大的自由直径为〇.43nm。优选选择林德A(linde A),毛沸石（erionite),菱沸石 (chabazite)，ΖΚ-5, ΖΚ-4, ΖΚ-21, ZK-22。中孔沸石属十元环体系，其通道开口居于较小的 八元环和较大的十二元环之间，最大的自由直径为〇.63nm。优选为池沸石（Iaumontite)、 ZSM-5、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-48、ZSM-11。双孔主要是具