水处理滤筒的制作方法

水处理滤筒的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用在具有已被过滤的水的贮水器的便携式水处理装置中的手动操作的重力流动水处理滤筒，该重力流动水处理滤筒包括外壳，该外壳包括限定多个隔室的框架，该隔室包含被松散地布置在所述隔室中的固体颗粒水处理介质。
【专利说明】水处理滤筒

【背景技术】
[0001] 本公开整体涉及水处理，更具体地讲，涉及诸如水罐或水瓶的水处理装置以及用 于在此类水处理装置中处理自来水的水处理滤筒。
[0002] 用于过滤家用自来水的重力给水过滤装置是本领域已知的。例如，美国专利 No. 5, 225, 078 (Polasky等人）公开了一种灌注式罐状过滤器组件，该组件包括致密过滤元 件，该元件包括薄的模制活性炭环形盘以及周边的环形密封元件。


【发明内容】

[0003] 已知的重力给水过滤装置具有流速低且过滤能力有限的过滤器。即，水可流过此 类过滤器介质的速率为不可取地低的，并且就可去除的污染物的类型以及可去除的污染物 的数量两者而言，此类过滤器可从水中去除污染物的类型是有限的。这些过滤器还往往会 较大，因此占据装置容积的相当大一部分。因此，此类过滤器或增加装置的尺寸、或限制装 置的存储容量。另外，此类过滤器通常难以制造和/或造价昂贵，并且无法易于受到调控以 满足特定未过滤的供水的要求。
[0004] 仍需要一种水处理装置以及一种用在水处理装置中的水处理滤筒，其能够克服已 知水过滤器装置的缺点和不足。具体地讲，仍然需要具有流速提高、过滤能力增强的水处理 滤筒的水处理装置。即，希望提供流速高于常规水过滤器的水处理滤筒，并且就可除污染物 类型以及可除污染物总量而言，该水处理滤筒具有增强的过滤能力。此外，还希望提供结构 紧凑、因此占据较少的容器体积的水处理滤筒，并且允许设计更加紧凑的水处理装置。还希 望提供可易于制造、负担得起、并且可根据输入供水的品质而易于受到调控的水处理滤筒， 以满足特定供水的处理要求。
[0005] 在一个实施例中，本公开提供用在具有已被过滤的水的贮水器的便携式水处理装 置中的手动操作的重力流动水处理滤筒。水处理滤筒包括外壳，该外壳被构造为可移除地 布置在水处理装置中。外壳包括限定多个单元或隔室的框架，固体颗粒水处理介质松散地 布置在所述隔室的每个中。
[0006] 在更特定的方面，外壳可包括围绕框架的周边延伸的侧壁，并且外壳可包括与框 架的相对侧相邻布置的保持构件。保持构件用于将水处理介质保持在隔室内，并且不显著 阻碍水流过滤筒。
[0007] 在一个方面，夕卜壳包括入口侧和出口侧，并且外壳可包括与入口侧和出口侧中的 至少一个相邻布置的流量调节构件。例如，流量调节构件可以是布置在外壳的整个出口侧 上方的稀松布、筛网、非织造布料或织造布料。
[0008] 在更特定的方面，流量调节构件可将穿过水处理介质的水流限制为不大于约2升 每分钟每100平方厘米的水处理表面积（21pm/100cm 2)。在另一方面，水处理滤筒以至少约 302升（80加仑）的容量通过NSF标准42。
[0009] 在一个实施例中，流量调节构件可包括纤维非织造材料。流量调节构件还可包括 掺入到纤维非织造材料中的活性炭颗粒。在各种方面，固体颗粒水处理介质可包括离子交 换树脂和活性炭的组合，活性炭可具有至少约30um且不大于约SOOum的平均粒度，和/或 当水处理介质处于其干燥状况时，每个隔室可包含按体积计少于约80%的水处理介质。 [0010] 在其它特定方面，外壳的入口侧可具有至少约20cm2且不大于约250cm2的水处理 表面积，外壳的入口侧与外壳的出口侧之间的距离可限定长度为至少约0.65cm且不大于 约5cm的流动路径，每个隔室可具有至少约0. 25cm3且不大于约IOcm3的体积，外壳可具有 至少约0.005且不大于约0.05的的厚度/横截面积的比率，和/或在3/4英寸（1.9cm)的水 压头下穿过水处理滤筒的水的流速可为至少约0.03升/分钟（Ipm)并且在2英寸（5. Icm) 的水压头下不大于约5. 01pm。 toon] 在其它方面，外壳可以是注塑的热塑性聚合物，或者外壳可由膨胀的偏置粘合膜 形成，由此粘合在一起的一条条的膜在膨胀时形成隔室。每个隔室可具有六边形横截面形 状，从而形成具有蜂窝状结构的框架。
[0012] 在另一个实施例中，本公开提供的水处理滤筒包括外壳和流量调节构件，外壳包 含多个隔室，其中每个隔室包含固体颗粒水处理介质，流量调节构件被布置用于限制水流 过水处理介质。
[0013] 在另一个实施例中，本公开提供的水处理装置包括容器、水处理滤筒、和固体颗粒 水处理介质，容器限定贮水器，水处理滤筒被构造为可移除地布置在贮水器中，其中水处理 滤筒包括外壳，外壳包括限定多个隔室的框架、围绕框架的周边延伸的侧壁、与框架的相对 侧相邻布置的开口稀松布以及被布置用于限制水流过水处理介质的非织造纤维网，至少包 括活性炭和离子交换树脂的固体颗粒水处理介质松散地布置在所述隔室的每个中。
[0014] 例如，本文所述的水处理滤筒的某些实施例的优点包括它具有柔性、多用途和/ 或可适应的设计，所述设计可针对不同的最终应用容易地调节或定制。例如，水处理滤筒可 被容易地构造为用在具有不同尺寸和形状的水处理装置中，水处理介质可被定制以处理包 含不同污染物或具有不同处理要求的供水。另外，在某些实施例中，水处理滤筒可具有高流 速。这允许水处理滤筒具有薄的、薄型或换句话讲紧凑的设计，从而占据水处理装置的较少 体积。因此，水处理装置的尺寸可减小，而不会减小装置的保持容量，或者给定尺寸的装置 可具有更大的储存容量。此外，某些实施例还适于灵活的制造工艺。

【专利附图】

【附图说明】
[0015] 将参照附图对本公开进行进一步描述，其中：
[0016] 图1是根据本发明实施例的水处理滤筒的部分切除的透视图。
[0017] 图2是沿图1的线2-2截取的剖视图。
[0018] 图3是适于接纳根据本发明实施例的水处理滤筒的水罐的透视图。
[0019] 图4是图3的水罐的剖视图，水处理滤筒被安装在水罐中。

【具体实施方式】
[0020] 现在参照附图，其中贯穿若干附图类似标号始终指代类似或对应特征结构或部 件，图1-4示出重力流动水处理滤筒2,其被构造为可移除地布置在手动操作的水处理装置 4(图4)内。在一个方面，水处理装置4是独立式和便携式的。即，装置4没有安装或直接 连接至水源，并且不安装在特定位置处。相反，处理装置4可易于从一个位置移到另一位 置。"重力给水"通常是指允许未过滤的水自由流过水处理滤筒2。即，未过滤的水未被加 压，在水穿过水处理滤筒2时唯一作用于水的压力是由水的来流导致的压力以及由重力导 致的压力。在图示实施例中，水处理装置4为水罐。在其它实施例中，水处理装置可以是例 如玻璃水瓶、水瓶、水杯、水壶或者被构造为接纳适当成形的滤筒的任何容器。
[0021] 参见图1和图2,水处理滤筒2包括壳体6,该壳体具有限定多个单元或隔室10的 内部网格或框架8、围绕框架8的周边延伸的外侧壁12、布置在壳体6的相对侧的第一介质 保持构件14和第二介质保持构件16、分别布置在第一介质保持构件14和第二介质保持构 件16的相对侧的可选的上游流量调节构件28和下游流量调节构件30以及布置在隔室10 内的颗粒水处理介质18。为了进行示意性的说明，图1中将上游流量调节构件28示出为被 部分切除，以更清楚地显示出下面的第一保持构件14、框架8和水处理介质18。
[0022] 在图示实施例中，外壳6具有大致椭圆形形状。可以想到具有其它尺寸和形状（例 如，圆形、正方形或矩形）的外壳。例如，外壳6的尺寸和形状可取决于水处理装置4中的 开口的尺寸和形状。
[0023] 在图示实施例中，框架8包括限定蜂窝状结构的壁或隔断8a，每个隔室10为柱状 或六边形形状。即，在图示实施例中，每个隔室10为略微细长的六边形棱柱的形状。可以 想到具有其它尺寸、形状和结构的框架和隔室。例如，框架8可包括直线网格、由线性隔断 和同心圆形成的网格，或者框架8可具有不规则图案。隔室10可具有开口 11，开口 11的形 状为例如正方形、矩形、三角形、椭圆形、圆形或这些形状的组合。每个隔室10的对应上游 开口和下游开口 11可具有相同的尺寸和形状，或者它们可不同。例如，上游开口可比下游 开口大。另外，隔断8a可包括当水流过隔室10时促进混合或换句话讲形成湍流的特征结 构，从而增加水与颗粒水处理介质18的相互作用。
[0024] 在一个实施例中，外壳6可由合成塑性材料（例如，聚丙烯）形成。外壳6可按照 各种方式形成。在一个实施例中，外壳6可通过热塑性聚合物材料的注塑来形成，或者通过 挤出来形成，由此经由模头挤出热塑性聚合物材料并切割成薄片以生成具有期望的厚度的 外壳。外壳6还可由膨胀的偏置粘合膜来形成。在此工艺中，按照规则的偏置间隔将一条 条的膜粘合在一起，在膜膨胀时形成隔室10。外壳6可通过其它方法制成，例如利用就地成 形热固性材料，通过立体光照型技术、3-D原型设计，或者从塑料坯料进行机加工。
[0025] 固体水处理介质18松散地布置在隔室10中的每个中。特定水处理介质18的选 择不是特别重要，只要其提供期望的功能即可。在一个实施例中，水处理介质18包括颗 粒、粒状或珠状水处理介质。例如，合适的水处理介质包括活性炭或离子交换树脂。合适 的粒状活性炭材料可以商品名150MP购自日本大阪的可乐丽化学公司（Kuraray Chemical Company, Osaka, Japan)。合适的离子交换树脂是购自美国新泽西州西柏林的树脂技术公司 (Resintech，Inc.，West Berlin, NJ，USA)的 WACG(弱酸阳离子交换凝胶）。
[0026] 如图2所示的实施例中所示，水处理介质18可包括活性炭水处理介质20和离子 交换树脂22的组合。活性炭20和离子交换树脂22可在每个隔室10内大致均匀地混合， 或者活性炭20和离子交换树脂22可在每个隔室10内作为一定程度地单独层布置。在特 定实施例中，水处理滤筒2包括入口侧24和出口侧26,并且在每个隔室10内，活性炭颗粒 20主要与水处理滤筒2的入口侧24相邻地布置，离子交换树脂珠22主要与水处理滤筒2 的出口侧26相邻地布置。通过这样布置，穿过隔室10的未过滤的水将首先流过活性炭处 理介质20,然后将流过离子交换处理介质22。
[0027] 在另一个实施例中，水处理滤筒2可包括多个单独层，多个单独层各自包含单种 类型的水处理介质18,并且这些层可彼此组合或叠堆，以形成复合水处理滤筒。这样，可容 易地针对特定最终应用调整处理滤筒2。这是所需的，因为对于给定未过滤水供水，所需的 水处理的类型以及所需的水处理的程度会根据供水品质而变化。
[0028] 在特定实施例中，活性炭可具有至少约20 μ m、至少约30 μ m或至少约40 μ m的平 均粒度以及不大于约800 μ m、不大于约600 μ m、不大于约400 μ m或不大于约200 μ m的平 均粒度。在其它实施例中，离子交换树脂具有至少约60 μ m、至少约100 μ m或至少约200 μ m 的平均粒度以及不大于约1000 μ m、不大于约800 μ m、不大于约600 μ m或不大于约400 μ m 的平均粒度。为了允许离子交换树脂22在水中的膨胀，当水处理介质18处于干燥状况时， 每个隔室10可包含按体积计少于约85%、80%、75%或70%的水处理介质。即，在使用之 前每个隔室10的体积的至少15%、20%、25%或30%可被空着，以允许离子交换树脂在使 用过程中膨胀。离子交换树脂的干燥状况是指水处理介质18处于环境条件下的状况。干 燥状况可包括来自例如空气中的湿气的残余水分。
[0029] 活性炭颗粒20可利用各种技术来制造，并且可被处理以使得它们能够去除存在 于水中的污染物。例如，这些污染物包括消毒相关污染物和消毒副产物（如氯、氯胺、次氯 酸盐、卤代烷（例如三卤甲烷）、亚氯酸盐、氯酸盐和高氯酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐）以及得 自营养物质的自然分解的有机腐殖酸化合物和衍生物。
[0030] 离子交换树脂22可包括大孔树脂或凝胶。离子交换树脂22在化学上被构造为能 够去除（除了别的以外）多价阳离子、重金属、砷化物、含氮化合物（例如硝酸盐）、放射性 核素（例如镭、铅和铅化合物）。更一般地说，离子交换树脂22被构造为对可存在于一般饮 用水或井水中的通常被视为污染物的化合物（可通过此类装置去除）具有亲和力。不同的 离子交换树脂也可组合使用，以选择性地从水中去除不期望的污染物。适当离子交换树脂 的选择将部分地取决于待处理的水的性质和品质。例如，离子交换树脂可用于从水中去除 不期望的金属离子（例如铜、铅或镉），用更无毒的离子（例如钠和钾）置换它们。
[0031] 除了离子交换树脂和活性炭以外，还可使用其它活性介质。例如，这些活性介质可 包括螯合剂以及由无机盐（例如硅铝酸盐和沸石）构成的颗粒。其它活性介质包括颗粒， 该颗粒包含螯合部分以及与特定污染物具有特定相互作用的亲和配体。其它物质具有表面 活性部位（例如路易斯酸）和碱部位，其可提供污染物与所述物质之间的酸碱相互作用或 者氢键合相互作用。
[0032] 除了颗粒水处理介质以外，其它类型的水处理介质还可掺入到水处理滤筒2中。 例如，可使用就地成形介质，例如单块（monoliths)。通过此类介质，每个隔室10可填充有 功能单体和交联单体，并且该单体可利用合适的装置来反应。这样，功能单体将包含化学 上类似于上述颗粒介质中存在的那些部分的功能部分。单块的制造在例如"Monolithic Materials !Preparation, Properties and Applications，'（Journal of Chromatography Library), eds. F. Svec，T. B. Tennikova and Z. Deyl，（2003)( "单块材料：制备、特性和应 用"（色谱库期刊）由F. Svec、Τ· Β· Tennikova和Ζ· Deyl编写（2003年））中有所描述。
[0033] 介质保持构件14、16被布置用于将水处理介质18保持在外壳6的隔室10中。保 持构件14、16并非旨在显著地限制阻止水流过外壳6。因此，水易于流过保持构件14、16,水 处理介质18被固定在隔室10内。为了将水处理介质18保持在隔室10中，保持构件14、16 被布置在外壳6的入口侧24和出口侧26二者整体上方。例如，保持构件14、16可包括稀 松布、筛网、非织造材料（例如纤维介质）或制造材料（例如布料）。稀松布可由例如合成 的亲水性塑性材料（例如，纺粘尼龙，或者由纺粘热塑性纤维网或由合适的短纤维梳理成 网的纤维网制备的水刺纤维网）形成。合适的筛网可由例如热塑性合成材料加工而成，或 者由另一合适的材料（例如金属）织造而成。合适的筛网可通过诸如目尺寸或纤维直径的 某些特征结构（可由本领域技术人员选择）来表征，以将颗粒介质大致保持在隔室10内， 同时仍允许水容易地流过水处理滤筒2。
[0034] 根据水处理滤筒2的一个方面，水处理滤筒2可包括与外壳6的入口侧24相邻布 置的可选的上游流量调节构件28。在图1中，上游流量调节构件28被示出为被部分地切 除，以允许易于看到下面的介质保持构件14、外壳6和水处理介质18。作为另外一种选择 或除此以外，上游流量调节构件28、下游流量调节构件30可与外壳6的出口侧26相邻地设 置。应当理解，在一些实施例中，保持构件14、16之一或二者也可用作流量调节构件28、30。 在这种情况下，应当理解，第一保持构件14和上游流量调节构件28可组合，第二保持构件 16和下游流量调节构件30可组合。即，不需要单独的保持构件14、16和流量调节构件28、 30。例如，流量调节构件28、30可包括稀松布、筛网、非织造材料或布料。在一个实施例中， 流量调节构件28、30可包括纤维非织造材料。
[0035] 在更特定的实施例中，流量调节构件28、30还可包括掺入到纤维非织造材料中的 诸如活性炭颗粒的颗粒。在其它实施例中，保持构件14、16和/或流量调节构件28、30可 包括处理颗粒或其它水处理材料。在特定实施例中，保持构件14、16和/或流量调节构 件28、30可以是颗粒加载的非织造纤维网。例如，合适的处理颗粒包括无机颗粒，例如无 定形娃酸镁（如CM-Ill化妆品微球，购自美国明尼苏达州圣保罗的3M公司（3MCompany， St. Paul MN)或者以Metsorb HMRG购自美国新泽西州纽瓦克的格瑞福科技公司（Graver Technologies Inc, Newark, NJ)的那些。这些纤维非织造材料的构造在PCT公布WO 2010/118112A2(Wolf等人）中有所描述，其整体以引用方式并入本文。这些示例性材料的 粒度和形态可由本领域技术人员调节，以适合于特定最终应用。
[0036] 除了上述颗粒加载的纤维网以外，还可设置其它流量调节构件28、30。例如，可使 用可通过类似于造纸中所采用的那些的工艺制成的湿法成网材料。一种此类湿法成网材料 包括陷于多孔聚合物纤维基质中的颗粒，如PCT公布WO 2011/156255(Damte等人）中所描 述的。另一实例是烧结的聚合物材料，例如美国专利申请公布No. 2011/0006007 (Kuruc等 人）和No. 2012/0009569 (Kshirsagar等人）中所描述的那些。
[0037] 流量调节构件28、30用于限定或控制水穿过水处理介质18的流速，由此可优化水 处理程度。即，可使用一个或多个流量调节构件28、30以限制或减缓水流过水处理介质18， 从而增加水与水处理介质18接触的时间量。在一个实施例中，设置至少一个流量调节构件 28、30,并且流量调节构件将穿过水处理介质18的水流限制为不大于约2升每分钟每100 平方厘米的水处理表面积（21pm/100cm 2)。"水处理表面积"是指隔室10的上游开口的组合 面积。即，如果每个隔室10的上游开口的面积为Icm2，并且水处理滤筒2具有五十个隔室 10,则水处理表面积应当为50cm 2。在一个实施例中，外壳6的入口侧24具有至少约20cm2、 至少约40cm2或至少约60cm 2的水处理表面积以及不大于约250cm2、不大于约200cm2或不 大于约150cm2的水处理表面积。
[0038] 在其它方面，从外壳6的入口侧24到外壳6的出口侧26的距离限定流动路径32， 流动路径32具有至少约0. 2cm、至少约0. 4cm或至少约0. 6cm的长度以及不大于约7cm、不 大于约5cm或不大于约3cm的长度。
[0039] 在另一方面，每个隔室10具有至少约0. 25cm3、至少约0. 5cm3或至少约I. Ocm3的 体积以及不大于约l〇cm3、不大于约7cm3、不大于约4cm 3的体积。在另一方面，流动路径长 度32与隔室的平均横截面积之比为至少约0. 25、至少约0. 5或至少约0. 87,并且流动路径 长度与隔室的平均横截面积之比为不大于约20、不大于约10或不大于约5。在另一方面， 外壳6的厚度/水处理表面积之比为至少约0. 005且不大于约0. 05。
[0040] 在图示实施例中，外壳6包括沿着侧壁12的外周边布置的边缘密封构件或垫圈 34。通过这样布置，当水处理滤筒2被安装在水处理装置2中时，边缘密封构件34接合水 处理装置4的内壁表面36 (图3)以与其形成密封。
[0041] 如图3和图4所示，水处理装置4的内壁表面36包括从壁表面36向内延伸的凸 缘36a。当水处理滤筒2被安装在水处理装置4中时，水处理滤筒2搁在凸缘36a上，水处 理滤筒2的边缘密封构件34与水处理装置4的内壁表面36形成密封。在其它实施例中， 水处理滤筒2可被设计为当它被安装在水处理装置4中时按扣就位，或者水处理装置4和 水处理滤筒2可被设计为使得水处理滤筒2可被简单地按压到水处理装置4中达到水处理 滤筒2紧贴地配合在水处理装置4内，并且边缘密封构件34抵靠水处理装置4的内壁表面 36形成密封。
[0042] 可以想到其它密封构件配置和构造。例如，边缘密封构件可被设置为沿着外壳的 圆周延伸的水平狭槽，其中狭槽设置有由类似硅橡胶的适形材料制成的垫圈。在此实施例 中，边缘密封构件34将搁在凸缘36a上，并且适形垫圈将在水处理滤筒2与水处理装置4 之间形成密封。这样的实施例在边缘密封构件34与水处理装置4的内壁表面36之间提供 有效密封所需的容限方面提供更多灵活性，并且简化制造工艺。
[0043] 在另一个实施例中，边缘密封构件34可沿着水处理滤筒2的外壳6的底表面的周 边设置。例如，底表面可包括0形环或沿着外壳6的底部圆周延伸的狭槽，该狭槽可设置有 由诸如硅橡胶的适形材料制成的垫圈。通过这样布置，边缘密封构件34将搁在凸缘36a上， 并且适形垫圈将与凸缘36a形成密封。
[0044] 水处理装置4的内壁表面36还可包括突出部（未示出），突出部用于在水处理滤 筒2被安装在水处理装置4中时将水处理滤筒2牢固地锁定就位。突出部可设置在与凸缘 36a间隔的位置处，以便在水处理滤筒2被安装在水处理装置4中时提供机械锁，并且水处 理滤筒2将由于突出部与边缘密封构件34之间的接触点所提供的张力而压贴凸缘36a。因 此，凸缘36a与突出部之间的距离将略微大于由外壳6的底表面和边缘密封构件34的顶部 边缘限定的尺寸。
[0045] 在图3所示的实施例中，水处理装置4是水罐。水罐4包括限定贮水器38的容器 44。参见图4,该图示出水处理滤筒2被安装在水罐4中，水处理滤筒2将贮水器38分成位 于水处理滤筒2上方的未处理过的水的防漏贮水器38a以及位于水处理滤筒2下方的处理 过的水的防漏贮水器38b。未处理过的水的防漏贮水器38a可被设计为保持（例如）不大 于约1杯、不大于约2杯或不大于约3杯的未处理水，处理过的水的防漏贮水器38b可被设 计为保持（例如）至少约6杯、至少约8杯、至少约10杯、至少约12杯或至少约14杯的处 理水。因此，在一个方面，处理过的水的防漏贮水器38b是未处理过的水的防漏贮水器38a 的体积的至少约2倍、至少约4倍、至少约6倍、至少约8倍、至少约10倍、至少约12倍或 至少约14倍。
[0046] 为了利用水处理装置4来处理水，将未处理过的自来水40a引导到水处理装置4 的顶部中并进入未处理过的水的防漏贮水器38a中。然后，未处理过的自来水40a进入水处 理滤筒2。随着未处理过的自来水40a穿过水处理滤筒2,有害的污染物被去除。处理过的 水40b离开水处理滤筒2并被收集在处理过的水的防漏贮水器38b中。在图示实施例中， 可通过利用柄部46举起水罐4并倾斜水罐4直至处理过的水从罐口 48倾倒来从水罐4分 配处理过的水。尽管未示出，但将认识到，为了使处理过的水易于从处理过的水的防漏贮水 器38b分配，水处理滤筒2不会阻挡罐口 48。
[0047] 在图4所示的实施例中，水处理滤筒2包括柄部42,以有利于将水处理滤筒2安 装到水处理装置4中，并且有利于将水处理滤筒2从水处理装置4移除。通常，在3/4英寸 (I. 9cm)的水压头下穿过水处理滤筒2的水的流速为至少约0. 03升/分钟（Ipm)并且在2 英寸（5cm)的水压头下为不大于约5. 01pm。在一个实施例中，水处理滤筒2以至少约95升 (25加仑）、至少约114升（30加仑）、至少约132升（35加仑）、至少约151升（40加仑） 或至少约302升（80加仑）的容量通过NSF标准42。即，水处理滤筒2通常被设计为在其 需要被更换之前处理至少该量的水。
[0048] 在一个实施例中，水处理滤筒2被构造为与包含入口和出口开口的单独的托盘或 贮水器（未示出）一起工作。托盘的入口开口被构造为允许水处理滤筒2被插入并配合到 托盘中。这可（例如）利用凸缘36a和/或上述突出部来实现。出口开口被设计为允许已 被过滤的水40b无阻碍地流到处理过的水的防漏贮水器38b中。单独的托盘/贮水器-滤 筒组合可被设计为单个一次性单元，或者它可被设计为使得可在其使用寿命结束时可移除 滤筒，可将新的更换滤筒插入托盘中，由此托盘可重复使用。提供带有单独贮水器的托盘在 允许设计具有压头不同、体积不同的未处理过的水的防漏贮水器的水处理装置4方面提供 灵活性。
[0049] 本领域的普通技术人员可以理解，在不脱离本发明概念的情况下可以对上述实施 例进行各种改变和修改。例如，水处理滤筒可包括定时器或寿命结束指示器。例如，定时器 或寿命结束指示器可以是具有扩散元件的时间条（其中染料随着时间扩散）、从预订时间 间隔开始倒计时的LCD或LED定时器、或者感测多少水流过滤筒的电子或电化学感测装置。 因此，本公开的范围不应限于本专利申请中所述的结构，而只应受权利要求书的文字所述 的结构及其等同结构的限制。
[0050] SM
[0051] 实例 1
[0052] 使用类似于Nida-CoreHl IPP (购自美国明尼苏达州圣保罗的3M公司（3M Company, St. Paul ,MN))的蜂窝结构材料来制备根据本发明的水处理滤筒外壳。使用的材料 为11毫米（mm)厚，带有大约12_直径的单元。将材料冲切成6. 032英寸X 2. 832英寸的 椭圆形（15. 3cmX 5. 08cm)。然后使用热胶将34克/平方米（gsm)尼龙纺粘稀松布（购自 美国俄亥俄州辛辛那提的中西过滤公司（Midwest Filtration,Cincinnati,OH))施加到蜂 窝结构的一个表面上以及蜂窝结构的外周边周围，以在蜂窝结构上形成封闭的底表面。这 样形成将颗粒碳和离子交换材料保持在结构内的隔室。
[0053] 将10克的活性炭（Kuraray PGWH- 150MP，80X325网片，购自日本大阪的可乐 丽化学公司（Kuraray Chemical Company, Osaka, Japan))与 23 克的 C107 离子交换树脂 (300-1600 μ m粒度范围，购自美国宾夕法尼亚州巴拉辛维德的漂莱特公司（Purolite，Bala Cynwyd，PA))和68克的WACG-HP离子交换树脂（粒度范围16-50网片，购自美国新泽西州西 柏林的树脂技术公司（ResinTech，Inc. ,West Berlin，NJ))混合。然后将材料置于ZIPLOC 塑料袋中并用手混合。然后使用68克颗粒混合物填充蜂窝结构的隔室。颗粒材料在隔室 之间大致均匀分布。一旦隔室被填充，就使用热胶将34克稀松布（类似上面所述那个）粘 合到开放顶表面以及蜂窝结构的顶表面的外周边周围，以将颗粒容纳在所述结构内并完成 水处理滤筒的组装。滤筒的水处理表面积为大约96cm 2。
[0054] 利用被调节为2ppm氯和大约IOOppm硬度的测试水进行硬度和氯减重测量。利用 氯漂白剂制备含氯的水以调节至2ppm的氯含量。然后使用该含氯的水来制备硬水溶液。 利用CaCl 2和MgSO4按照4:3重量比来调节硬度水平。注意确保溶液包含少于38. 5克/升 的CaCl2和少于20. 9克/升的MgSO4。通过按照0. 5加仑（1. 89升）递增使最多至50加仑 (189. 27升）的测试水穿过组装的水处理滤筒来测试该水处理滤筒。在25天的周期内进行 测量。每天使2加仑（7. 57升）的测试水穿过给定水处理滤筒，以代表滤筒的日常使用。利 用 Hach Pocket Colorimeter II Test Kit with SwifTest DPD Free Chlorine Reagent Dispener (带有SwifTest DF1D游离氯试剂分配器的Hach袖珍色度计II测试套盒）（购自 美国科罗拉多州拉夫兰的哈希公司（Hach Company,Loveland,CO))通过比色程序测量流入 (倒入）的水和流出（经过滤）的水二者的氯含量。用于此测试的程序是用于饮用水的标 准方法4500-C1 G的修改版本。将IOml待测试的水置于套盒所提供的测试小瓶之一中，用 纸巾擦拭小瓶外部以去除所有指纹等。然后将小瓶置于色度计中，将仪器清空以设定零点。 然后打开小瓶，使用SwifTest分配器将一滴试剂分配到小瓶中。然后将小瓶封盖并用力摇 动3秒，然后置于色度计中。然后从色度计上的读出显示器记录氯含量。
[0055] 利用滴定程序评估流入物和流出物二者的硬度水平。将水硬度缓冲液APHA (无 味）（No. 9205-16或等同物，购自飞世尔科技（Fisher Scientific))逐滴地添加到水样品， 直至pH为约10. 1。然后将钙镁指示剂，Iml的0. 1% (w/v)水性溶液（里卡化工（Ricca Chemical), No. 1830-16或等同物，购自飞世尔科技（Fisher Scientific))添加到测试溶 液，以得到中等酒红色。然后将EDTA滴定剂（0.0100摩尔）（里卡化工（Ricca Chemical)， No. 2700-32或等同物，购自飞世尔科技（Fisher Scientific))逐滴地添加到溶液，直至溶 液的颜色从酒红转变为品蓝。从以下关系确定溶液的硬度：
[0056] 硬度（ppm) = V*l. 035104*1000/70
[0057] 其中V是使用的EDTA滴定剂的体积（ml)。
[0058] 结果总结在表1中。
[0059] 表 1
[0060]

【权利要求】
1. 一种用在具有已被过滤的水的贮水器的便携式水处理装置中的手动 操作的重力流动水处理滤筒，所述水处理滤筒包括： (a) 外壳，所述外壳包括限定多个隔室的框架，其中所述外壳被构造为可移除地布置在 所述水处理装置中；和 (b) 固体颗粒水处理介质，所述固体颗粒水处理介质松散地布置在所述隔室的每个中。
2. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中所述外壳还包括围绕所述框架的周边延伸 的侧壁，并且其中所述外壳包括与所述框架的相对侧相邻布置的介质保持构件，由此水易 于流过所述介质保持构件，并且由此所述水处理介质被所述介质保持构件保持在所述隔室 内。
3. 根据权利要求2所述的水处理滤筒，其中所述外壳包括入口侧和出口侧，并且其中 所述外壳还包括与所述入口侧和所述出口侧中的至少一个相邻布置的流量调节构件。
4. 根据权利要求3所述的水处理滤筒，其中所述流量调节构件是布置在所述外壳的所 述出口侧的整体的上方的稀松布、筛网、非织造材料或布料中的至少一个。
5. 根据权利要求4所述的水处理滤筒，其中所述流量调节构件将穿过所述水处理介质 的水流限制为不大于约2升每分钟每100平方厘米（21pm/100cm 2)的水处理表面积。
6. 根据权利要求5所述的水处理滤筒，其中所述流量调节构件包含掺入有活性炭颗粒 的纤维非织造材料。
7. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中所述水处理滤筒以至少约302升（80加仑） 的容量通过NSF标准42。
8. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中所述固体颗粒水处理介质包括离子交换树 脂和活性炭水处理介质的组合。
9. 根据权利要求8所述的水处理滤筒，其中所述活性炭具有至少约30um且不大于约 800um的平均粒度。
10. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中当所述水处理介质处于其干燥状况时，每 个隔室包含按体积计少于约80%的水处理介质，从而允许所述离子交换树脂在水中膨胀。
11. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中所述外壳的所述入口侧具有至少约20cm2 且不大于约250cm2的水处理表面积。
12. 根据权利要求11所述的水处理滤筒，其中从所述外壳的所述入口侧到所述外壳 的所述出口侧的距离限定流动路径，并且其中所述流动路径为至少约〇. 65cm且不大于约 5cm〇
13. 根据权利要求12所述的水处理滤筒，其中每个隔室具有至少约0. 25cm3且不大于 约IOcm3的体积。
14. 根据权利要求13所述的水处理滤筒，其中所述外壳具有至少约0. 005且不大于约 〇. 05的厚度/横截面积的比率。
15. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中在3/4英寸（1.9cm)的水的压头下穿过所 述水处理滤筒的水的流速为至少约0. 03升/分钟（Ipm)并且在2英寸（5. Icm)的水的压 头下为不大于约5. 01pm。
16. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中所述外壳是由注塑的热塑性聚合物形成 的。
17. 根据权利要求1所述的水处理滤筒，其中每个隔室具有六边形横截面形状，从而形 成蜂窝状结构。
18. -种水处理滤筒，包括： (a) 外壳，所述外壳包含多个隔室，其中每个隔室包含固体颗粒水处理介质；和 (b) 流量调节构件，所述流量调节构件被布置用于限制水流过所述水处理介质。
19. 一种水处理装置,包括： (a) 容器，所述容器限定贮水器； (b) 水处理滤筒，所述水处理滤筒被构造为可移除地布置在所述贮水器中，其中所述水 处理滤筒包括外壳，所述外壳包括限定多个隔室的框架、围绕所述框架的周边延伸的侧壁、 与所述框架的相对侧相邻布置的开口稀松布、以及被布置用于限制水流过所述水处理介质 的非织造纤维网；和 (c) 固体颗粒水处理介质，所述固体颗粒水处理介质至少包括活性炭和离子交换树脂 并松散地布置在所述隔室的每个中。
【文档编号】C02F1/28GK104220383SQ201380019951
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年3月25日 优先权日:2012年4月18日
【发明者】斯蒂芬·M·萨诺茨基, 卡纳安·塞莎德里 申请人:3M创新有限公司