用于去除饮用水中布洛芬与氯贝酸的过滤介质、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布洛芬与氯贝酸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] 药品和个人护理用品（PPCPs)包括药品、食品添加剂、个人化妆品等及其代谢转化 产物在内的一系列化学物品，如抗生素、雌激素替代物、布洛芬、漱口水、清洁剂、抗菌皂、防 晒油中遮光剂、杀虫喷雾剂、避孕药、消炎止痛药、杀菌消毒剂、镇静剂、显影剂、降压药、防 腐剂、保健品、洗染发剂、香精、香料、沐浴露、肥皂牙膏、护肤用品等等，多达上百种。
[0003] 大部分PPCPs是水溶性的，持续不断地大量地进入地下水、地表水。饮用水中。 PPCPs具有很强的持久性和蓄积性，对生态系统与人体健康造成危害。我国的长江三角洲、 珠江三角洲、上海、广州等地的河湖水中频繁检测出用作消毒剂的三氯生，同时还检测出非 类固醇类消炎药布洛芬和氯贝酸等酸性药物。2014年5月华南理工大学调研我国的水源中 有60种抗生素以及90种药物残留，浓度均比较高。
[0004] 自来水厂传统的水处理工艺对布洛芬与氯贝酸的去除效果不明显;光催化、电化 学、臭氧机超声技术等操作繁琐、不适合终端深度净水用;R0膜去除效果好，但废水费电，成 本高，排放的浓缩液不易处理，易造成二次污染。
【发明内容】
[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 质对饮用水中的布洛芬与氯贝酸的去除率高，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。
[0006] -种去除饮用水中布洛芬与氯贝酸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、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔剂混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔剂的重量比为 200~300:50~100:100~200:100~200:50~100;
[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~245°C;所述烧结时间为 90~150min;所述冷却温度为40°C~60°C。
[0010] 优选的，所述海泡石粉的为酸活化的海泡石粉。
[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、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔剂的重量比为50~100:200~300:50~100:100~200:100 ~200:50~100。
[0013] 优选的，还包括砂粒。
[0014] 优选的，所述砂粒与超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发 孔剂的重量比为50~100:200~300:50~100:100~200:100~200:50~100。
[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布洛 芬与氯贝酸的过滤介质。
[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布洛芬与氯贝酸的过滤介质的 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、凹凸棒石粉、海泡石粉和发 孔剂混合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔 剂的重量比为200~300:50~100:100~200:100~200:50~100 ;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~245°C; 所述烧结时间为90~150min;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布洛芬与氯贝酸的去 除率高，方法简单，适用于受其污染的饮用水，免除布洛芬与氯贝酸对人体产生的伤害，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布洛芬与氯贝酸的去除率在98.0%以上。
【具体实施方式】
[0020] -种去除饮用水中布洛芬与氯贝酸的过滤介质的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤：
[0021] a)将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔剂混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔剂的重量比为 200~300:50~100:100~200:100~200:50~100;
[0022] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却；
[0023] 所述压制压力为0.4MPa~IMpa;所述烧结温度为200°C~245°C;所述烧结时间为 90~150min;所述冷却温度为40°C~60°C。
[0024]本发明首先将超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔剂混 合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、凹凸棒石粉、海泡石粉和发孔剂的重 量比为 200 ~300:50 ~100:100 ~200:100 ~200:50 ~100;优选为 210 ~290:60 ~90:110 ~ 190:110 ~190:60 ~90;更优选为 220 ~280:65 ~85:120 ~180:120 ~180:65 ~85。
[0025] 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，可以起到吸附水中布洛芬与氯贝酸的作用。本发明优 选采用粒径为74~89μηι的超高分子量聚乙稀。
[0026]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。 [0027]本发明优选采用粒径为74~250μπι的医用活性炭。
[0028]海泡石是一种具层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土矿物。斜方晶系或单斜晶系， 一般呈块状、土状或纤维状集合体。海泡石按照行程的原因分为热液型海泡石和沉积型海 泡石两种类型，通常称为α-海泡石和β海泡石。热液型海泡石由热液直接结晶而成或由火山 玻璃、含镁的矿物经低温热液蚀变而成，常产于富镁的白云质灰岩、白云质大理岩石中；沉 积型海泡石矿床常与碳酸盐、粘土岩共生，由沉积成岩作用生成。热液型海泡石呈长束纤维 状，氧化镁和二氧化硅含量高，氧化铝含量低，为富镁海泡石;沉积型海泡石呈粘土状，但在 显微镜下任然呈纤维状，氧化铝含量高，Mg和二氧化硅含量低，为富铝海泡石。
[0029] 海泡石具有大的比表面积和孔容积，有贯穿整个结构的通道和孔隙，而且海泡石 表面存在三类活性中心：（1)硅氧四面体层中的氧原子，氧原子提供弱的电荷从而进行对吸 附物的吸附；（2)在边缘部位与镁离子配位的水分子，可以与吸附物形成氢键；（3)在四面体 表面，Si-o-Si键断裂而产生的Si-ΟΗ离子团，通过一个质子或一个羟基分子来补偿剩余的 电荷，这些离子团沿纤维轴以5埃的间距分布，其数量取决于纤维的大小和晶体的缺穴。这 些Si-ΟΗ离子团可以与被吸附在海泡石外表面上的分子相互作用，还可以与某些有机试剂 形成共价键。这些活性中心使得海泡石的吸附性能很好，包括吸附非极性或者弱极性的有 机化合物。
[0030] 在本发明中，优选使用粒径为18~150μηι的海泡石粉，更优选使用18~100μπι。其中 粒径小的海泡石粉比表面积大，更容易发挥吸附作用。
[0031] 本发明优选将所述海泡石粉活化处理，更优选经过酸活化。具体为：使用浓度为 0.1~20 %的硫酸在温度为20~100°C浸泡处理1~15h。
[0032]在本发明中，所述凹凸棒