用于保障终端饮用水的化学稳定性和生物稳定性的过滤介质、滤芯以及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种保障终端饮用水的化学稳定性和生物稳定性的过滤介质及其制 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] 终端饮用水水质化学稳定性、生物稳定性的问题，大多由供水管网、二次供水产 生。二次供水常见设施有管网、水池、屋顶水箱、水管、水塔、水泵、水表和水龙头等。我们饮 用的自来水大都是三四天前自来水厂生产的。在这过程中，细菌的侵入、繁殖、甚至出现塞 式摇蚊（红虫），从而造成水生物稳定性差和化学稳定性差的问题：生物稳定性差会导致细 菌、微生物超标又有异味；化学稳定性差会导致"黄水"、"红水"、"白浊水"、"黑水"等。二次 供水设施中沉积的有机物如土臭素、挥发性有机氨、重金属、铁、锰、烷烃类、脂类、多环芳烃 等使水产生异臭、异味。
[0003] 因此，供水管网、二次供水设施中形成的生物膜及腐蚀的脱落下来并溶解造成自 来水的浊度、色度、嗅味与味道上升及细菌微生物、有毒害重金属、环境激素类超标等问题 是造成供水水质问题的主要原因，美国专家称之为"将是21世纪对世界各国供水行业的极 大挑战。"
[0004] 现有技术采用压缩空气和水联合冲洗洁净供水管网、二次供水设施这种冲洗方式 的作用有限；用消毒剂对微生物的灭活作用也有限；改造更换管网、二次供水设施耗资巨 大。
【发明内容】
[0005] 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 质可以保障终端饮用水的化学稳定性和生物稳定性，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。
[0006] 本发明提供了一种保障终端饮用水的化学稳定性和生物稳定性的过滤介质的制 备方法，包括以下步骤：
[0007] a)将超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、13X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、木质医用活性炭粉、13X分子筛粉和发孔剂的重量比为 200 ~300:100 ~150:100 ~150:50 ~120 ;
[0008] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却；
[0009] 所述压制压力为0? 4MPa~IMpa;所述烧结温度为200°C~300°C;所述烧结时间 为90~120min;所述冷却温度为40~60°C。
[0010] 优选的，还包括累托石粉，所述累托石粉与所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用 活性炭粉、13X分子筛粉和发孔剂的重量比为100~150:200~300:100~200:100~ 200:50 ~100。
[0011] 优选的，还包括重晶石粉。
[0012] 优选的，所述重晶石粉与所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、13X分子 筛粉和发孔剂的重量比为80~150:200~300:100~200:100~200:50~100。
[0013] 优选的，还包括蛭石粉。
[0014] 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保障终端饮用水的 化学稳定性和生物稳定性的过滤介质。
[0015] 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。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 与现有技术相比，本发明提供了保障终端饮用水的化学稳定性和生物稳定性的过 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、木质医用活性炭粉、13X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、木质医用活性炭粉、13X分 子筛粉和发孔剂的重量比为200~300:100~150:100~150:50~120 ;b)将步骤a)所 得的混合物在模具中压制、烧结、冷却；所述压制压力为〇. 4MPa~IMpa;所述烧结温度为 200°C~300°C;所述烧结时间为90~120min;所述冷却温度为40~60°C。本发明在上述 原料的协同作用下，可以保障终端饮用水的化学稳定性和生物稳定性，对水中的色、嗅、味 以及重金属去除率高、方法简单，适用于受其污染的饮用水，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 饮用水中重金属的去除率在97. 6%以上；对于颜色和气味的去除效果好；对于水中摇蚊等 生物的去除率为99. 7%以上。
【具体实施方式】
[0019] 本发明提供了一种保障终端饮用水的化学稳定性和生物稳定性的过滤介质的制 备方法，包括以下步骤：
[0020] a)将超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、13X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、木质医用活性炭粉、13X分子筛粉和发孔剂的重量比为 200 ~300:100 ~150:100 ~150:50 ~120 ;
[0021] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却；
[0022] 所述压制压力为0? 4MPa~IMpa;所述烧结温度为200°C~300°C;所述烧结时间 为90~120min;所述冷却温度为40~60°C。
[0023] 本发明首先将超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、13X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、木质医用活性炭粉、13X分子筛粉和发孔剂的重 量比为 200 ~300:100 ~150:100 ~150:50 ~100;优选为 220 ~280:110 ~140:110 ~ 140:55 ~95;更优选为 230 ~270:115 ~135:115 ~135:60 ~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89ym~104ym，更优选的粒 径为92ym~100ym。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，可以起到吸附水中硝酸盐的作用。
[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。
[0026] 本发明优选采用木质活性炭，木质活性炭较煤质类活性炭比重小，具有更多的中 孔。在本发明中，所述活性炭的比表面积优选不低于500m2/g，更优选不低于1100m2/g。活 性炭可以高效的吸附水中的有机物、重金属、异色异味，尤其是医用活性炭，作为国家相关 药品监督标准的产品，杂质含量低，表面积大，吸附效果更好，对颜色和气味的吸附尤佳。本 发明采用的医用活性炭的粒径优选为89~124ym，更优选为92~120ym。
[0027] 在本发明中，分子筛是一种结晶型的铝硅酸盐，具有晶体的结构和特征，表面为固 体骨架，内部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。由 于孔穴的结晶性质，分子筛的孔径分布非常均一。分子筛依据其晶体分布孔穴的大小对分 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。因而被形象的称 为分子筛。沸石分子筛在可以用于气体和液体的干燥、纯化、分离和回收，被其吸附的物质 可以解吸，沸石分子筛用后可以再生。商品沸石分子筛也叫钠X型沸石分子筛，本发明