掺入活性炭颗粒和表面碳纳米丝的水过滤器和方法

专利名称：掺入活性炭颗粒和表面碳纳米丝的水过滤器和方法
掺入活性炭颗粒和表面碳纳米丝的水过滤器和方法 发明领域本发明涉及水过滤器，具体地讲涉及使用包含活性炭颗粒和颗粒表面 上碳纳米丝的过滤材料的水过滤器，以及制造和使用这种水过滤器的方 法。更具体地讲，所述水过滤器旨在通过从水流中除去污染物来提供饮用水。发明背景水可包含很多不同种类的污染物，包括例如颗粒、有害化学物质和微 生物有机体如细菌、寄生虫、原生动物和病毒。在很多情况下，必须要将 这些污染物除去后水才能够使用。例如，在许多医疗应用领域和在某些电 子元件的制造过程中，需要使用高度纯净的水。另外一个更为普遍的实施 例是，在水可饮用(即适于饮用)之前，必须将任何有害污染物从水中除 去。尽管已有现代化的水净化方法，但对于普通人而言仍存在风险，对于 婴儿和免疫系统受损的人尤其具有相当大的风险。在美国和其它发达国家中，市政处理水典型包括各种含量的一种或多种以下杂质悬浮固体、化学污染物，如有机物以及重金属；和微生物污 染物，如细菌、寄生虫和病毒。水处理体系故障以及其它问题有时也会导 致未完全除去这些污染物。在其它国家中，由于其中某些国家人口密度不 断增加，水资源日益匮乏，并且没有水处理设施，因此与受污染的水接触 会带来致命的后果。由于饮用水源普遍与人和动物的排泄物非常接近，因 此微生物污染是影响健康的一个主要问题。水生微生物污染，估计每年会 造成大约六百万人死亡，其中有一半是5岁以下的儿童。饮用水中总污染物浓度的减少发生在具有入口点(P0E)和/或使用点 (P0U)水过滤器的市政处理厂和家中。家庭水过滤器中的这种浓度减少通 过机械过滤(即，某些微粒、寄生虫和细菌的尺寸排除)和吸附(即，化 学品、某些微粒、寄生虫、细菌和病毒)。对于家庭水过滤器，浓度减少水平取决于流量、过滤器体积和形状、注入浓度水平、以及过滤介质的俘 获动力学和能力。为了本发明的目的，介质的俘获动力学和能力包括在术 语"俘获效率"中。此外，如果由家庭水过滤器获得的浓度减少量达到各国内或国际组织(如，美国环保署-EPA,国家卫生基金会-NSF，和世界卫生组织_ WHO)在相关测试标准和议定书要求的含量，则该水过滤器可由这些组织注册并标注申请注册号。类似的测试和标准应用于空气过滤 哭6口 0例如，EPA于1987年提出了 "Guide Standard and Protocol for Testing Microbiological Water Purifiers"。该议定书对饮用水处理 系统的性能制定了最低要求，而这些水处理系统设计用于减少公共水源和 个人水源中影响健康的具体污染物。要求供水系统源中流出的水中病毒清 除率为99.99% (或相当于41og),细菌清除率为99.9999% (或相当于 61og)才能够满足要求。按照EPA议定书，在病毒的情况下，流入浓度 应为1x10'个病毒每升，而在细菌的情况下，流入浓度应为lxlO8个细 菌每升。由于大肠杆菌(E. coli，细菌)在供水系统中普遍存在，并且 与其饮用相关的风险，因而将这种微生物在大多数研究中被用作细菌。类 似地，MS-2细菌噬菌体(或简称为MS-2噬菌体)典型地用作病毒去除 的代表性微生物，因为它的大小和形状(即，约26nra和为二十面体)与 很多病毒相似。因此，过滤器去除MS-2噬菌体的能力可证明它去除其它 病毒的能力。关于化学品和颗粒浓度的减少量，存在由NSF制定的类似议定书和/ 或标准。例如，NSF/緒SI标准42包括设计用于减少具体的与美观或非 健康相关的污染物如氯、味道和气味，以及颗粒的P0U和P0E体系的美 观效果。类似地，NSF/ANSI标准53包括设计为减少具体的与健康相关 的污染物，如隐性芽胞虫菌、贾第鞭毛虫、铅、挥发性有机化合物(V0C) 和曱基叔丁基醚(MTBE)的POU和POE体系的健康效果。由于这些要求和提高饮用水质量的总体重要性， 一直需要提供能够从 水流中除去污染物的改进的过滤器和过滤材料，以及需要提供制造和使用 过滤材料的改进方法和掺入过滤材料的过滤器。发明概述如第一实施例所述，提供了一种用于生产饮用水的过滤器。所述过滤 器包括一个具有进水口和出水口的外壳以及排列在该外壳内的过滤材料。 所述过滤材料包含活性炭颗粒和多个设置在活性炭颗粒表面上的碳纳米 丝。过滤器是可操作的以便通过从外壳的进水口流向出水口的液体水流中 除去污染物来提供饮用水。如第二实施例所述，提供了一种用于生产饮用水的方法。所述方法包 括提供一个过滤器，所述过滤器包括一个具有进水口和出水口的外壳以及 排列在外壳内的过滤材料。所述过滤材料包括设置在活性炭颗粒表面上的 多个碳纳米丝。所述方法还包括使水流通过过滤材料以除去污染物，从而 生产饮用水。如第三实施例所述，提供了 一种制造用于生产饮用水的过滤材料的方 法。所述方法包括提供活性炭颗粒，将一种或多种纳米丝前体至少部分地 沉积在活性炭颗粒表面上，在存在碳蒸气的情况下搅拌活性炭颗粒和沉积 的纳米丝前体，然后在存在碳蒸气的情况下，以足以生产包含在颗粒表面沉积的纳米丝前体。如第四实施例所述，提供了 一种制造用于生产饮用水的过滤材料的方 法。所述方法包括提供碳化的碳颗粒，将一种或多种纳米丝至少部分地沉 积在碳化碳颗粒表面上，在存在碳蒸气的情况下搅拌碳化碳颗粒和沉积的 纳米丝前体，在存在碳蒸气的情况下，以足以在碳化碳颗粒表面上产生碳 纳米丝的温度和时间，加热>暖化石友颗粒和沉积的纳米丝前体，然后通过加 热或化学处理碳化颗粒和碳纳米丝来活化碳化碳颗粒来生产包含在颗粒表 面上具有碳纳米丝的活性炭颗粒的过滤材料。用于生产饮用水的过滤器以及制造和使用掺入如本文所述的过滤器中 的过滤材料的方法在从水流中除去污染物方面是有利的。本发明的过滤 器、过滤材料及方法所提供的其它特征和优点将根据以下具体实施方式
来 更充分地理解。附图简述虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护本发明的权利书要求作出结论，但应该相信由下列说明并结合附图可更好地理解本发明，其中

图1是现有技术活性炭颗粒的扫描电镜(SEM)图象； 图2a是如本发明的一种或多种实施例所述的活性炭颗粒的SEM图象；图2b是如本发明的一种或多种实施例所述的活性炭颗粒的另一个 SEM图象；图2c是如本发明的一种或多种实施例所述的活性炭颗粒的高倍放大 SEM图象；和图3是如本发明的一种或多种实施例所述的过滤器的横截面侧视图。发明详述 I.定义本文所用术语"过滤器"和"过滤"分别是指与通过吸附和/或尺寸 排除减少污染物(即，颗粒、化学和微生物污染物)浓度有关的结构和装置。本文所用短语"过滤材料"旨在指过滤颗粒的聚集体或集合。形成过 滤材料的过滤颗粒的聚集体或集合可以是均匀的或不均匀的并且可采用任 何形状或形式。过滤颗粒可以均匀地或非均匀地分布(例如，不同过滤颗 粒的层)在过滤材料内。形成过滤材料的过滤颗粒也无需具有相同的形状 或大小并且可以松散或相互连接的形式提供。例如，过滤材料可包含具有 表面生长纳米丝的活性炭颗粒与活性炭纤维或中孔和碱性活性炭颗粒的组 合，并且这些过滤颗粒可松散締合的形式或者用聚合粘合剂或其它方法部 分地或完全地粘合形成整体结构来提供。本文所用短语"过滤颗粒"旨在指用于形成至少部分过滤材料的独立 构件或条片。例如，纤维、微粒、小珠等在本文都被认为是过滤颗粒。此 外，过滤颗粒的大小可变化，从不可触知的过滤颗粒(例如，非常细的粉 末)到可触知的过滤颗粒。本文所用术语"纳米丝"及其派生词是指横向尺寸(如，直径、宽度或厚度)在纳米(nm)尺度，而纵向尺寸(如，长度)从几纳米至几百微米 (pm)的碳中空或实心结构，其从活性炭颗粒的表面散发和突出。本发明的 纳米丝实例的非限制性列表包括单壁纳米管(SWNT)、双壁纳米管(DWNT)、 多壁纳米管(MWNT)、纳米纤维、纳米带、纳米角、或它们的组合。本文所用术语"污染物"及其派生词可指以下三个种类中的任何一 种颗粒(如，混浊和不溶解的无机颗粒如碳酸钙)、化学品(如，氯、 味道、气味、V0C、石棉、阿特拉津、MTBE、砷和铅)、微生物生物体 (如，细菌、病毒、藻类和寄生虫)、或它们的组合。本文也设想了其它 污染物。本文所用术语"碳化"及其派生词旨在指减少含碳物质中非碳物质的 方法。本文所用术语"活化"及其派生词旨在指使碳化物质更为多孔的方法。本文所用术语"活性颗粒"及其派生词旨在指已经历活化过程的碳颗粒。本文所用术语"沉积"及其派生词是指递送颗粒或一般是物质至基质 内或上的过程。沉积过程的非限制性实例是吸附和搅拌。其它沉积实例包 括电化学沉积、电子束蒸发、热气相沉积、和/或射频磁控管溅射。II.实施例根据如图3所示的一个实施例，提供了用于生产饮用水的过滤器 20。所述过滤器20包括一个具有进水口 24和出水口 26的外壳22。 图3的实施例图示说明了一个圆柱形的实施例。然而，所述外壳22可 以多种形式、形状、尺寸和排列提供，这取决于过滤器的预期用途，如本 领域所已知。例如，所述过滤器可为轴流过滤器，其中将入口和出口设置 成使得液体沿着外壳的轴线流动。作为另外一种选择，所述过滤器可为径 流过滤器，其中所述入口和出口的排列使得流体沿外壳的径向流动。此 外，所述过滤器可既包括轴流又包括径流。在不背离本发明范围的条件 下，所述外壳还可形成为另一结构的一部分。如本领域所知，为了适应过滤器20的流量和预期用途，可以对入口24和出口 26的大小、形状、间距、排列和位置进行选^^。优选地，所 述过滤器20被成形用于住宅或商业饮用水应用。过滤器构型、饮用水装 置、消费者器具和适用于本发明的其它水过滤装置的实施例公开于美国专 利 5, 527,451 、 5,5 36,394 、 5,709,794 、 5,882,507 、 6,103,114、 4,969,996 、 5，431，813、 6,214,224 、 5，957，034 、 6,145,670、 6,120,685 和6， 241， 899中，其内容以引用方式并入本文中。如多个々欠用水实施例 所述，所述过滤器20可被成形为能够适应小于约8L/min水，或小于约 6L/min,或约2L/min至约4L/min的流量。参见图3，所述过滤器20包括排列在外壳22内的过滤材料28。 所述外壳22可包含过滤应用所需那么多的过滤材料28。所述外壳可包 含小于约2kg的过滤材料，或小于lkg的过滤材料，或小于0. 5kg的 过滤材料。过滤材料28中存在的过滤颗粒是活性炭颗粒，其具有多个设 置在所述活性炭颗粒表面上的碳纳米丝。所述过滤颗粒可包括多种形状和 尺寸。例如，所述过滤颗粒可以诸如颗粒、纤维和小珠之类的简单形状提 供。过滤颗粒可以球形、多面体形、圆柱形存在，以及以其它对称、不对 称和不规则的形状提供。此外，所述过滤颗粒还可形成复杂的形式，如纤 维网、筛网、网孔、非织造材料、织造材料以及键合嵌段，其可由或不由 上述简单形式构成。类似于形状，过滤颗粒的尺寸也可不同。用于任何单个过滤器中的过 滤颗粒之间尺寸不需要是均匀的。实际上，期望在单个过滤器中提供具有 不同尺寸的过滤颗粒。过滤颗粒可具有约0. ljam至约10mra的尺寸。在 示例性实施方案中，所述过滤颗粒可具有约0. 2pm至约5mm，约0. 4pm 至约lmni，或约lpm至约500jLim的尺寸。对球形和圆柱形颗粒(如纤 维、小珠等)而言，上述尺寸是指过滤颗粒的直径。对于具有完全不同形 状的过滤颗粒，上述尺寸是指最大尺寸(如，长度、宽度或高度)。过滤颗粒可包括任何合适的活性炭颗粒，或在一些实施方案中，预活 化的碳化碳颗粒。例如且不是为了限制，所述活性炭颗粒可为微孔的、中 孔的或它们的组合。此外，活性炭颗粒可包括木基活性炭颗粒、煤基活性 炭颗粒、泥煤基活性炭颗粒、沥青基活性炭颗粒、焦油基活性炭颗粒、或它们的组合。所述过滤材料28可以松散或互连(如，用聚合物粘合剂或 其它方法部分或全部粘合形成整体结构)的形式提供。具有表面生长的纳米丝的活性炭颗粒具有比无纳米丝的活性炭颗粒更 高的污染物俘获效率。无长丝的活性炭颗粒的扫描电子显微照片(SEM)显 示于图1中，而有表面生长纳米丝的活性炭颗粒的SEM显示于图2a和 2b中。在许多设想过滤器实施例中的一个中，大量的表面生长纳米丝可 产生更多的吸附位点和大量各种污染物的尺寸排除位点。在操作所述过滤 器20的过程中，水流从过滤器20的进水口 24流至出水口 26。当水 流经过过滤材料28时，污染物被除去，以便从过滤器20的出水口 26 提供饮用水。在一个实施例中，这种污染物去除是由于污染物吸附在过滤 颗粒的吸附位点上。根据另一个实施例，提供了一种制造用于生产饮用水的过滤材料28 的方法。所述方法包括提供活性炭颗粒，然后将一种或多种纳米丝前体至 少部分地沉积在所述活性炭颗粒的表面上。所述纳米丝可借助本领域技术 人员已知的任何合适的常规方法来沉积。沉积方法的实例在上述定义部分 提供。在一个实施例中，这些纳米丝前体包含催化剂，并且可以固相、液 相或气相存在。在一个具体的实施例中，所述纳米丝前体包含催化剂，所 述催化剂包括过渡金属的盐。这些过渡金属的盐可包括Fe、 Co、 Mo和 Ni、或它们的混合物。纳米丝前体的实施例包括但不限于硫酸铁 ((Fe2(SOJ3)、氯化铁(FeC丄3)、 二茂铁(Fe (C5H5) 2) 、 二茂钴(Co (C5H5) 2) 、 二 茂镍(Ni(C5H5)2)、氧化铁(Fe力3)、五羰基铁(Fe(CO)》、以及酞菁镍 (C32H16NsNi)。所述方法还包括在存在含碳蒸气的情况下，搅拌所述活性炭颗粒和沉 积的纳米丝前体，然后在存在含碳蒸气的情况下，以足以产生包含颗粒表炭颗粒和沉积纳米丝。根据所述方法，在加热环境如炉子或反应器中，含 碳蒸气接触活性炭颗粒和沉积的纳米丝前体并与之反应。如果活性炭颗粒 和沉积纳米丝以固定的构型排列，例如在固定床流动反应器内，则含碳蒸 气将可能仅接触颗粒的顶层或暴露在蒸气中的颗粒的顶部表面。这可能限 制在活性碳颗粒表面上产生的碳纳米丝的量，因为不是所有固定活性炭颗粒的表面都可暴露在含碳蒸气中。与固定构型相对比，搅拌或流化所述活 性炭颗粒和沉积纳的米丝前体将确保含碳蒸气接触活性碳和沉积前体的更 多表面区域，从而在活性碳颗粒表面上产生更多的碳纳米丝。适于搅拌活 性炭颗粒的反应器可包括但不限于流化床反应器、旋转床反应器、包括搅 拌或混合组件的常规固定床反应器等。含碳蒸气可包括有效提供所需反应产物的任何含碳蒸气。在一个实施 例中，含碳蒸气可包括乙炔、苯、二曱苯、乙烯、曱烷、乙醇、 一氧化 碳、樟脑、萘、或它们的混合物。温度、时间和气氛等反应条件可变化， 并且不同的组合适于促进所需的反应。在一个实施方案中，温度可从约40CTC至约1500°C变化。在示例性实施例中，温度范围可包括小于约 120(TC,小于约IOO(TC,或小于约800°C的上限，和大于约400°C,大 于约500°C,大于约600°C,或大于约700°C的下限。在另一个实施例 中，反应时间为约2分钟至约10小时。在示例性实施例中，反应时间 为约5分钟至约8小时，约10分钟至约7小时，或约20分钟至约 6小时。在一个实施方案中，在所述方法的初始阶段，所述納米丝前体可在活 性炭颗粒表面上的表面上产生纳米颗粒。例如，硫酸铁将在活性炭颗粒表 面上分解并产生Fe纳米颗粒。当含碳蒸气被引到催化剂颗粒上以建立碳 纳米丝时，这些纳米颗粒将催化碳纳米丝的形成。此外，所述方法还可包括一种载气用于将含碳蒸气递送至碳颗粒的表和纳米丝前体的载气。载气可以是惰性的或还原性的，并且在一个实施例 中，它可包含少量蒸气。这种载气的典型和非限制性实例为氮。氩和氦是 载体的两种其它实例。然而，本文还设想了许多其它合适的载气。炉子中 载气的面速度为约lcm/h.g(即，厘米每小时和每克活性炭颗粒)至约 35 0cm/h. g，并且在示例性实施例，约2cm/h. g至约180cm/h. g，约 4cm/h. g至约90cm/h. g，或约20cm/h. g至约40cra/h. g。根据本发明的另 一个实施例，本文描述了 一种制造用于生产饮用水的 过滤材料28的可供选择方法。所述方法包括提供碳化的碳颗粒。如上所 述，碳化颗粒是过滤颗粒，其尚未经历活化步骤。与上述其它方法类似，所述方法还包括至少部分地将一种或多种纳米丝前体沉积在碳化的碳颗粒 的表面上，然后在存在含碳蒸气的情况下，搅拌所述碳化的碳颗粒和沉积 的纳米丝前体。然后在存在含碳蒸气的情况下，以足以在碳化的碳颗粒表 面上产生碳纳米丝的溫度和时间，加热所述碳化的碳颗粒和沉积的纳米丝 前体。另外，所述方法包括活化所述碳化的碳颗粒。在活化过程中，加热 或化学处碳化颗粒和碳纳米丝理制得过滤材料，其包含在颗粒表面上具有 碳纳米丝的活性炭颗粒。碳化的碳可在本领域技术人员熟知的各种处理条件下加热活化。例 如，加热活化可发生在包含蒸气、C02、或它们的混合物的气氛中进行。此 外，活化温度和持续时间可根据使用的过滤颗粒而变化。碳化的碳也可用 本领域技术人员已知的任何合适的化学试剂来化学活化。例如，碳化的碳可用K0H或H3P04处理。活化步骤可在上述方法的任何阶段加入。活化 可用一步或多步进行，并且活性炭颗粒可进行进一步活化。在另一个实施例中，上述方法还可包括清洁步骤，用来清洁碳纳米丝 以及随后在加热步骤后除去任何残余的纳米丝前体。类似于活化，清洁步 骤可加入热处理或化学处理以清洁纳米丝并除去纳米丝前体。可使用任何 清洁方法。在一个化学清洁的实施例中，可使用酸性溶液。在一个示例性 实施方案，在清洁步骤中可使用强酸溶液，例如硝酸或硫酸溶液。设想如 上所述，形成碳纳米丝后利用的活化步骤可作为清洁步骤或部分清洁步 骤。在另一个实施例中，上述方法可包括处理碳化的或活化的碳颗粒然后 在加热步骤之前用还原剂沉积纳米丝前体。在此还原步骤过程中，所述颗粒和沉积的纳米丝前体在存在还原剂的情况下处理以使颗粒表面官能化。 通过使表面官能化，过滤颗粒可提高其对水流中目标污染物的吸附。还原 剂的非限制性实例包括氢、氨或它们的混合物。例如，包含氨的还原剂可 与颗粒表面反应在颗粒表面上生成氮，其中氮可粘结或吸附待过滤的污染 物。III.实验实施例以下的非限制性实例描述了过滤材料，以及根据本发明的 一种或多种 实施例制造过滤材料的方法。实施例1形成具有表面生长纳米丝的活性炭颗粒。 使用二茂铁100g NUCHAR RGC 80x325木基活性炭颗粒(购自MeadWestvaco Corp., Covington, VA )与500mL 10% 二茂铁(Fe (C5H5) 2) 二甲苯溶液混 合。所得吸附有二茂铁的活性炭于室温下干燥过夜。然后将活性炭放入平 管炉Lindberg / Blue M (型号HTF55667C; SPX Corp.; Muskegon, MI)的托盘内。管炉的直径为15. 25cm(6in.)。在0. 12L/s (15f t3/h)的氮 气流中将炉子加热至 800 °C 。 一旦达到所需的炉温，就用 0. 12L/s(15ft3/h)(即，面速度为约23cm/h. g)的氮气流将lOmL/min的 10% 二茂铁二曱苯溶液引入管炉中1小时。在该时段末，让材料在氮气 氛中冷却至室温。所得活性炭颗粒包含表面生长纳米丝。实施例2形成具有表面生长纳米丝的活性炭颗粒。 使用硫酸铁和二茂铁100g微孔椰子活性炭颗粒80x325 (购自Calgon Carbon Corp., Pittsburgh, PA)与lOOmL 20%硫酸铁(Fe2 (S04) 3)去离子水溶液混合。所 得吸附有疏酸铁的活性炭在烘箱中于130°C干燥过夜。然后将活性炭放 入平管炉Lindberg / Blue M (型号 HTF55667C ; SPX Corp.; Muskegon, MI)的托盘内。管炉的直径为15. 25cm(6in.)。 在 0. 12L/s(l5ft7h)的氮气流中将炉子加热至800°C。 一旦达到所需炉溫， 就将活性炭保持在该温度约45分钟。然后，用0. 04L/s(5ftVh)(即， 面速度为约8cm/h. g)的氮气流将4mL/min的10% 二茂铁二曱苯溶液带 入管炉中1小时。在该时段结束时，让材料在氮气氛中冷却至室温。所 得活性炭颗粒包含表面生长纳米丝。注意在本文中未使用类似"具体地讲"、"优选地"、"典型地，，和 "通常"的术语来限制受权利要求书保护的发明的范围或暗示某些特性对 于受权利要求书保护的发明的结构或功能是关键的、必需的或甚至重要 的。更确切地说，这些术语仅旨在突出可以或不可以利用在本发明的特定 实施例中的可供选择的或另外的特征。还应注意，本文使用类似"基本上"和"约"的术语来表示可属于任何定量比较、值、量度或其它表示的 不确定性的内在程度。文献的引用不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术 人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许 多其他的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本 发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种生产饮用水的过滤器，其特征在于包括进水口和出水口的外壳；和排列在所述外壳内的过滤材料，所述过滤材料的特征在于，活性炭颗粒；和设置在所述活性炭颗粒表面上的多个碳纳米丝，其中所述过滤器是可操作的以便通过从所述外壳的进水口流向出水口的液体水流中除去污染物来提供饮用水。
2. 如权利要求1所述的过滤器，其中所述活性炭颗粒包括微孔、中 孑L、或它们的组合。
3. 如前述任一项权利要求所述的过滤器，其中所述活性炭颗粒包括木 基活性炭颗粒、煤基活性炭颗粒、泥煤基活性炭颗粒、沥青基活性 炭颗粒、焦油基活性炭颗粒、或它们的组合。
4. 如前述任一项权利要求所述的过滤器，其中所述活性炭颗粒包括纤 维、球体、不规则形状颗粒、或它们的组合。
5. 如前述任一项权利要求所述的过滤器，其中所述活性炭颗粒具有 0. 1,至10mm的尺寸。
6. 如前述任一项权利要求所述的过滤器，其中所述碳纳米丝包括单壁 纳米管(SWNT)、双壁纳米管(DWNT)、多壁纳米管(MWNT)、纳米丝、 纳米带、纳米角、或它们的组合。
7. 如前述任一项权利要求所述的过滤器，其中所述过滤器被成形为能 够适应最大8L/min水的流量。
8. —种生产饮用水的方法，其特征在于提供根据前述任一项权利要求 所述的过滤器，并且使水流通过所述过滤材料来移除污染物，因此 生产饮用水。
9. 一种制造用于生产饮用水的过滤材料的方法，其特征在于 提供活性炭颗粒；将一种或多种纳米丝前体至少部分地沉积在所述活性炭颗粒的表面 上；在存在含碳蒸气的情况下，搅拌所述活性炭颗粒和沉积的纳米丝前体；和在存在含碳蒸气的情况下，以足以生产包含所述颗粒表面上具有碳 纳米丝的活性炭颗粒的过滤材料的温度和时间，加热所述活性炭颗 粒和所述沉积的纳米丝前体。
10. —种制造用于生产饮用水的过滤材料的方法，其特征在于 提供碳化的碳颗粒；上；在存在含碳蒸气的情况下，搅拌所述碳化的碳颗粒和沉积的纳米丝 前体；在存在含碳蒸气的情况下，以足以在所述碳化的碳颗粒表面上产生 碳纳米丝的温度和时间，加热所述碳化的碳颗粒和所述沉积的纳米丝前体；和通过加热或化学处理所述碳化颗粒和碳纳米丝来活化所述碳化的碳 颗粒，以生产包含所述颗粒表面上具有碳纳米丝的活性炭颗粒的过 滤材料。
全文摘要
本发明公开了一种用于生产饮用水的过滤器(20)，所述过滤器包括一个具有进水口(24)和出水口(26)的外壳(22)，以及排列在所述外壳(22)内的过滤材料(28)。所述过滤材料(28)包含活性炭颗粒和设置在所述活性碳颗粒表面上的多个碳纳米丝。所述过滤器(20)是可操作的以便通过从所述外壳(22)的进水口(24)流向出水口(26)的液体水流中除去污染物来提供饮用水。
文档编号C02F1/28GK101277903SQ200680036553
公开日2008年10月1日 申请日期2006年10月2日 优先权日2005年10月7日
发明者季米特里斯·扬尼斯·科利亚斯, 迈克尔·多诺万·米切尔 申请人:Pur水纯化产品公司