用于去除饮用水中铅的过滤介质、滤芯以及制备方法

文档序号:9737392阅读:559来源:国知局
用于去除饮用水中铅的过滤介质、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铅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] 金属铅是蓝白色重金属,质柔软,延性弱,展性强。空气中表面易氧化而失去光泽, 变暗。铅是常见的工业毒物。接触铅的行业和工种有印刷、蓄电池、玻璃、陶瓷、塑料、油漆、 化工、造船、电焊等;铅矿的开采和冶炼也接触大量的铅。铅及其化合物主要以粉尘、烟或蒸 气的形式经呼吸道进入人体,其次是消化道,如果在生产中长期吸入大量的铅蒸气或微细 粉尘,血液中铅含量就会超过正常范围,引起铅中毒。
[0003] 除上述情况外,水中的铅污染也很普遍:自来水中的供水管网中可渗析出铅;水 表、水龙头中会溶出铅。人体内血铅和尿铅的含量可以反映出体内对铅的吸收。铅主要是损 坏骨髓造血系统和神经系统,而且对男性的生殖腺也有一定的损害。婴幼儿的大脑对于铅 的污染比成年人要敏感。铅对儿童智力的发育和行为有不良影响。对儿童骨髓的生长发育 也会造成损害。
[0004] 据调查,我国的深圳市、南京市的儿童,70 %血铅都超标。
[0005] 传统的水处理工艺对铅的处理效果不好,不能有效的去除铅;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 质对饮用水中的铅的去除率高,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铅的过滤介质的制备方法,其特征在于,包括以 下步骤:
[0008] a)将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂混合,得到混 合物,所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂的重量比为200~ 300:50~100:50~100:50~100:50~100;
[0009] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却;
[0010] 所述压制压力为0 · 4MPa~IMpa;所述烧结温度为200°C~240°C;所述烧结时间为 90~120min;所述冷却温度为40°C~60°C。
[0011] 优选的,所述凹凸棒石粉为酸活化的凹凸棒石粉。
[0012]优选的,还包括煅烧水滑石粉,所述煅烧水滑石粉与超高分子量聚乙烯粉、活性炭 粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂的重量比为50~100 : 200~300: 50~100 : 50~100: 50~ 100:50~100〇
[0013] 优选的,还包括改性膨润土粉。
[0014] 优选的,所述改性膨润土粉与超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石 粉和发孔剂的重量比为50~100:200~300:50~100:50~100:50~100:50~100。
[0015] 优选的,还包括珍珠岩矿渣。
[0016] 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铅的 过滤介质。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 与现有技术相比,本发明提供了一种去除饮用水中铅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、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂混合,得到 混合物,所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂的重量比为200 ~300: 50~100: 50~100: 50~100: 50~100; 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~240°C;所述烧结时间为 90~120min;所述冷却温度为40°C~60°C。本发明在上述原料协同作用下,配合特定的烧结 温度、压力和冷却温度,制备得到的过滤介质对水中铅的去除率高,方法简单,适用于受其 污染的饮用水,免除铅对人体产生的伤害,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铅的去除 率在99.8%以上。
【具体实施方式】
[0021] 本发明提供了一种去除饮用水中铅的过滤介质的制备方法,其特征在于,包括以 下步骤:
[0022] a)将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂混合,得到混 合物,所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂的重量比为200~ 300:50~100:50~100:50~100:50~100;
[0023] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却;
[0024] 所述压制压力为0.4MPa~IMpa;所述烧结温度为200°C~240°C;所述烧结时间为 90~120min;所述冷却温度为40°C~60°C。
[0025]本发明首先将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂混 合,得到混合物,所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、硅藻土、凹凸棒石粉和发孔剂的重量 比为200~300: 50~100:50~100:50~100:50~100;优选为210~290:60~90:60~90:60 ~90:60 ~90;更优选为 220 ~280:65 ~85:65 ~85:65 ~85:65 ~85。
[0026] 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。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-Ι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,可以起到吸附水中铅的作用。本发明优选采用粒径为 74~89μπι的超高分子量聚乙烯。
[0027] 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。
[0028] 本发明优选采用粒径为74~104μπι的医用活性炭。
[0029] 活性炭除了具有二维的有效微晶区和不规则的交联碳六角型空间晶格的无定型 结构之外,表面上有多种含氧官能团。可以以很好的吸附铅。
[0030] 硅藻土优选为改性硅藻土。硅藻土是含氧化物很高的硅藻、放射虫或海绵的遗体 组成,硅藻骨架中的氧化硅类似于蛋白石或含水的氧化硅,主要由二氧化硅组成,并含有少 量的三氧化二铁、氧化钙、氧化镁和氧化铝及有机杂质。硅藻土通常呈浅黄色或浅灰色,质 软,多孔而较轻。在我国主要产于吉林、云南腾冲和浙江省嵊州市。
[0031] 硅藻土兼具吸附、助滤和助凝作用使得对于铅的处理效果好。
[0032] 在本发明中,所述凹凸棒石为单斜晶系,其理想化学式为为Mg5(H20)4[Si4010]2 (0H)2,化学成分理论值为MgO 23.83%、Si0256.96%、H20 19.21%;自然界中的凹凸棒石常 有Al3+、Fe3+等类质同象置换,富含Al 3+、Fe3+变种称为铝凹凸棒石和铁凹凸棒石。如江苏省盱 眙县龙王山产的铝凹凸棒石的称为为MgO 12.10%、Si0258.38%、Al2039.5%、Ca0 0.4%、 Ti〇2〇.56%、MnO 0.05%、Fe2〇3+FeO 5.26%、Na20 1·1%、Κ20 1.24%。由于凹凸棒石在结构 中类似于沸石粉的大通道,因此具有良好的吸附和脱色性能,对分解的有机和硫化氢等都 有良好的吸附性能,凹凸棒石粉的吸附性能与矿物中Si0 2的含量有关,含量越高吸附能力 越强。
[0033]凹凸棒石粘土具有链层状结构,在晶体结构中存在一系列晶体孔道,比表面积大, 有很强的物理吸附能力。由于晶体中类质同象置换,存在晶体缺陷和空位,使凹凸棒石带有 层面负电荷,并
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