使用带有低洗脱抗菌源的微孔过滤器的过滤方法

专利名称：使用带有低洗脱抗菌源的微孔过滤器的过滤方法
技术领域：
本发明涉及一种使用流体过滤装置对流体，主要是液体进行过滤的方法。该过滤装置具 有流体入口，流体出口，以及位于入口与出口之间、贯穿微孔过滤器的流体通路，该微孔过 滤器具有适合的孔径，可通过物理粒径分离来过滤细菌或细菌和病毒。该过滤装置还包括抗 菌源，将抗菌物质添加至流体通路中的流体，该流体通路是指位于流体入口与微孔过滤器的 入口表面之间的通路。
背景技术：
典型地，用于消除饮用水中的微生物的家庭式水净化设备有两种方式化学灭活或机械 过滤。
如果是化学灭活，通常使用卤化介质，如氯或碘。例如，在使用碘源的水净化器械中， 碘和碘化物从树脂释放到水中，从而使微生物灭活，通常，是在水流过该装置时，在相对较 短的接触时间和停留时间内完成的。灭活效果是接触和停留时间与卤化介质浓度的乘积。为 了达到一定的微生物灭活效果，接触和停留时间越短，卤化介质所需的浓度就越高。这种高 浓度的卤素被用户从水中吸收，将导致水的味道和气味变异，长期使用也可能危害健康。为 了避免这种负面影响，剩余的碘和碘化物通常在最后的处理步骤，即水被释放使用之前，用
碘清除剂去除。活性碳，例如颗粒状活性碳(GAC),常被用作清除剂，此外，活性碳也可用 银或铜来处理，以增加抗菌的效果。由于碘是相当昂贵的物质，减少碘的使用更为可取。
另一方面，无卤素的机械过滤器，通过粒径分离，可以用于微生物的净化。例如，本技 术领域中公知的陶瓷过滤器，这种过滤器可用于水过滤，无需添加碘或氯。例如，市面上有 售的，JP陶瓷有限公司和Fairey工业陶瓷有限公司(FICL)生产的陶瓷过滤器。
在现有技术中，已经公开了其它无需对水进行卤素处理的系统。例如公告号为 W098/15342和WO98/53901的国际专利申请所指出的初级水系统，公开了带有中空纤维/管 束的流体过滤器，其具有微孔纤维壁，需要进行处理的水可从中流过。由于微孔纤维壁的微 滤和超滤薄膜特性，阻止了微生物流入这些纤维壁中。根据壳体的设计，聚集的微生物、无 机沉淀物和腐植酸可从薄膜表面被冲掉，从而恢复薄膜的过滤性能，以防滤液堆积成"滤饼" 并堵塞薄膜的细孑L。荷兰公司IMTMembranes 和Filtrix⑧也开发出商用的中空纤维膜筒体， 其带有前向冲洗系统。清除及恢复薄膜表面功能的性能，取决于冲洗功率(流速)和滤饼的密度。对薄膜使用寿命来说，最关键的是薄膜上游生物膜的培育，这是通过机械分离来实现 的，但不能使连带着腐植酸的微生物灭活。
已转让给Argonide公司的，专利号为6,838,005的美国专利，公开了另一个无卤素的水 过滤器的例子，该过滤器作为Argonide⑧公司销售的一款产品，注册商品名为Nanoceram 。 在这款产品中，多孔玻璃纤维基质中设有氧化铝纳米纤维，通过使微生物吸附在纳米纤维上 将其过滤掉。微生物和无机沉淀物被带大量正电荷的氧化铝吸引，并永久地停留，不会在过 滤器基质中释放。过滤器的使用寿命取决于流入的水中的污染物水平以及过滤器的性能。
无卤素过滤器的优点在于，它的寿命相对较长，无需再填充或更换卤素源，并且能避免 卤素的味道，以及避免最终释放的水可能对健康造成的影响。然而，这些过滤器有一个普遍 的缺点，就是在过滤器内部形成生物膜，导致薄膜的细孔被堵塞，而且万一薄膜破裂，会造 成大量微生物从生物膜中释放出来的风险。
如果将抗菌源与微孔过滤器相结合，就能避免此类生物膜的形成，例如由Koczur和Garcia 申请的，专利号为5,518,613的美国专利；由Deutsch和Iafe申请的，专利号为4,769,143的 美国专利；以及由Hughes申请的，公告号为W094/27914的国际专利申请所公开的过滤器， 在这些过滤器中，微生物在薄膜过滤器的上游被杀死。然而，在过滤器内杀死微生物需要释 放大量抗菌剂，尤其是这种小型手持式过滤器，对时间、过滤器功能有严格的限制。

发明内容
因此，本发明的目的在于改进现有技术的过滤器， 一方面通过避免了或至少大幅度地降 低了微生物在过滤器内繁殖的风险，另一方面通过提供了一种持久耐用的过滤器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种使用本发明所述的流体过滤装置对流体， 主要是液体，进行过滤的方法。该过滤装置具有流体入口，流体出口，以及位于入口与出口 之间、贯穿微孔过滤器的流体通路，该微孔过滤器具有适合的孔径，可通过物理粒径分离来 过滤细菌或细菌和病毒。该过滤装置还包括抗菌源，将抗菌物质添加至流体通路中的流体， 该流体通路是指位于流体入口与微孔过滤器的入口表面之间的通路。该流体过滤装置设有流 经该装置的设计流量，该设计流量确保流经该装置的流体有适当的过滤，在流出口流出净化 的流体。抗菌源，例如卤素源，配置为以低洗脱率释放抗菌物质，在流体以设计流量流经该 装置的时间内，该洗脱率不足以充分杀死流体中的所有微生物，但是足以长期防止生物膜的 形成。例如，在流体以设计流量流经该装置的时间内，该洗脱率小于减少4个数量级的微生 物所必须的洗脱率。
在这一点上公认的是，通常，用于过滤微生物的装置不能过滤掉所有的微生物，而仅仅将微生物过滤到一定的程度， 一般被称为"减少数量级"，指定过滤器入口流体的污染物等级 与过滤器出口流体的污染物等级之比为IO个数量级。例如，污染物减少4个数量级相当于污 染物减少了 99.99%,而污染物减少5个数量级相当于污染物减少了 99.999%。
术语"设计流量"指的是过滤装置的典型流速。对于便携式吸管来说，如本发明所述的 装置，设计流量是以一个人的典型吸入量为基础的。对于家庭式重力型过滤器，设计流量取 决于压强、微孔过滤器中的阻力以及装置中可能存在的其他介质，其中，压强是通过流体入 口与微孔过滤器之间典型的预知的高度差计算得到的。设计流量可以明确限定在一个狭小的 流量水平范围内，但也可以包括一个相当宽的流量值范围。这取决于所讨论的装置及其使用 方式。
根据本发明，抗菌源，例如卤素源，被配置为以一定洗脱率释放抗菌物质，该洗脱率小 于，甚至远远小于，在流体以设计流量流经该装置的时间内，为减少流体中4个数量级，3 个数量级，甚至仅2个数量级的微生物所必须的洗脱率，但该洗脱率足以阻止生物膜的形成， 例如，在流体以设计流量流经该装置的时间内，该洗脱率至少减少1%， 5%或甚至10%的微 生物，后者对应为l个数量级。如果在一个相对较短时间内，也就是水以正常使用下的设计 流量流经该装置的时间内，微生物必须被杀死，那么为防止生物膜所必须的抗菌物质的释放 量，比抗菌物质所要求的洗脱率要小得多。
特别是，如果过滤器在使用间隙储存了水，在存储期间，持续释放的抗菌物质可阻止生 物膜的形成。
通过阻止生物膜的形成，微孔过滤器的上游或微孔过滤器的入口表面上的滤出颗粒，可 以很容易地被冲出该装置。实验证明，0.1-0,2bar的流压足以将颗粒冲出本发明所述过滤装置 的过滤器。因此，在家庭式过滤器中，重力作用下得到的水压能够通过冲洗来清洁过滤器。 这与现有技术中的筒体形成鲜明对比，在现有技术中，为了去除粘性生物膜，需要相当高的 冲洗压强来通过过滤器。0.2bar的冲洗压强对去除位于微滤或超滤薄膜前面的粘性生物膜， 例如位于中空纤维的孔内的粘性生物膜，是不够有力的。
阻止生物膜形成的另一个优点将从以下论证中得到支持。在过滤器中生物膜的增长可能 会发展成微生物群，万一多孔薄膜破裂，该微生物群会释放大量微生物给最终用户。因此， 由于卤素或其它抗菌剂杀灭了微生物，阻止了生物膜的增长，或仅仅阻止微生物在过滤器中 的生长，降低了过滤器损坏时造成感染的风险。
虽然在上文中将孔径限定为配置用于过滤细菌和病毒，但在本发明的范围内，其他生物
的或非生物的物质可以使用本发明所述的装置进行过滤。例如，本发明所述的装置可以用于
过滤真菌、寄生生物、胶状的杀虫剂或化学品、腐殖酸、气溶胶以及其它来自液体或气体，如空气中的微粒。
术语"过滤细菌和病毒"应当理解为，通过物理粒径分离，抑制细菌或病毒进入或一般 地横穿过微孔过滤器的介质，为了阻止微生物流入并穿过细孔，细孔的尺寸应比微生物更小。 这一原理与市面上有售的NanoCeram 产品不同，在NanoCeram 产品中，颗粒通过电荷 作用，被吸引到过滤器介质内的纳米氧化铝颗粒上。
流体通路被限制为，流体的输送从入口穿过过滤器到达出口。
需要提及的是，权利要求和说明书中使用的单数形式并非将本发明限定为单个装置，而 是也包括复数形式，除非文中清楚指明的除外。 抗菌源
下文将给出低洗脱抗菌源的另一个定义。同样，在这种情况下，假定流体过滤装置设有 一个贯穿该装置的设计流量，该设计流量确保流经该装置的流体有适当过滤，在流出口流出 净化的流体。然而，在这种情况下，抗菌源，例如卤素源，被设置为以一定洗脱率释放抗菌 物质，这意味着在微滤或超滤后，流体中抗菌剂的含量少于依照预定卫生协议的预设限度。 换言之，抗菌剂的释放量和释放速率选择在如此低的水平，就不会违反预定的卫生协议，例 如WHO协议，即使在机械过滤器的下游使用无抗菌清除剂的过滤器。
实验表明抗菌剂，例如碘或氯，可以保持在如此低的水平，使其不违反典型的卫生协议， 但仍然足以阻止生物膜的形成和结垢。这是因为抗菌剂可以在相对较长的时间内作用于微生 物，例如在间隙使用之间的存储期间内。
例如，CDC (疾病控制中心，亚特兰大，美国)建议对年龄在0-3个月的婴儿，每天最 大碘摄取量为0.01毫克/天的固定消耗量。基于假定在该年龄段，水的需求量为0.5升/天， 摄取的水中最大的碘浓度应当不高于0.02毫克/升。因此，理想地，在每升流经该装置的水 中，该抗菌源不能洗脱多于0.02亳克的碘。
作为本发明中的抗菌源，可以有多种选择，例如包含卤素的抗菌物质。这些物质可以以 树脂的形式存在。相对于高剂量树脂，使用低洗脱卤化树脂的优点如下。首先，具有相同卤 素含量的低洗脱卤化树脂，其持续时间比高洗脱树脂更长。由于其剂量低，可以避免使用卤 素清除剂，其卤素不会对消费者的健康造成任何实质影响。即使使用了卤素清除剂，对清除 剂性能的要求也较低。同样，低剂量允许减少树脂和清除剂的用量，相对于现有技术的装置， 这就减少了本发明所述过滤装置的尺寸，重量和成本。
作为一种可选方案，上述的卤素源可以是卤化液体或气体，以适当调整过的洗脱率，从
储液器提供给流经该装置的流体。作为另一种可选方案，卤素源可以是固体介质，例如以片
剂或微粒的形式，以适当的速率溶解在流体通路中。在适合的备选物中，与本发明有关的是具有高含量三氯异氰酸(TCCA)的片剂。优选的是，这种TCCA片剂溶解慢，这就导致了 卤素的低洗脱。作为一种可选方案，具有高洗脱特性的TCCA片剂可被装入一个刚性、多孔 的片剂腔体，其中，流入的水大部分会绕过TCCA片剂腔体，而仅有小部分渗入片剂腔体。 这将导致，与TCCA片剂接触过的、卤化的流入水被绕过TCCA片剂的、剩余的流入水稀释。 例如，当流体流经该装置时，如果该卤素是碘，该洗脱率可以调整至产生一个0.01ppm 到lppm之间的相对量，例如调整至在流体中的浓度约为0.01ppm甚至更少，如1ppm， 0.5ppm 或0.1ppm和0.01ppm之间。如果本发明所述的装置无需碘清除剂，在这种关系中，目标值为 0.01和0.05ppm之间，优选的是大约为0.02ppm。这与需要在较短的接触和停留时间内，使 用卤素杀灭微生物而没有微孔过滤器的装置中，所用的高于4ppm的碘浓度形成对比。至于 氯，其浓度范围和目标值大约比碘高5到10个系数，例如在O.l到0.5ppm之间，优选的是 大约为0.25ppm。
众所周知，全新的碘树脂与长期经受流体流经的碘树脂相比，其产生的碘浓度更高。根 据本发明，上述的范围和目标值指的是树脂的长期值，而不是树脂的初始值。
在一些例子中，流体最初流经该装置时，树脂或其它卤素源所释放的卤素会达到一个顶 峰值，该卤素的顶峰浓度随后可以被过滤器的卤素清除剂去除。可选择地，该清除剂可以设 计为在峰值处被用完，使得一旦越过峰值浓度，并且该树脂或其它类型的卤素源已经进入卤 素释放的准稳定状态，就没有清除剂残留了。
卤素从树脂或其它介质(例如片剂)中的释放，取决于温度、pH值、流速、流体的粘度 和污染程度。然而，由于卤素释放的速率对过滤的性能不起决定性作用，而仅仅起到阻止生 物膜增长的作用，这些参数的影响不是关键的。如上所述，为了得到低卤素浓度，卤素源可 以采用低洗脱的碘树脂。
为了确保微生物不在过滤器内繁殖，以防一些微生物进入薄膜，薄膜材料可以含有抗菌 物质，例如结合在材料自身中的抗菌物质。这些物质有AEGIS Microbe Shield 产品或胶态 微粒银。由Adriansen， Genne禾Q Scharstuhl申请的，公开号为EP114033的欧洲专利申请论述 了 一些可用于中空纤维薄膜的杀菌材料。
多孔过滤器类型
术语"微孔"是指在微米和/或亚微米范围内的细孔，例如，0.01-1微米之间。因此，在 本发明中，该术语并不是将孔径限制在微滤中的微米范围内，而是也指超滤中所使用的细孔。
微滤薄膜(MF)，典型地，具有约为0.1-0.3微米的孔隙度，能够过滤比其细孔大的细菌、
寄生生物和无机微粒。超滤薄膜(UF)，典型地，具有约为0.01-0.04微米的孔隙度，能够过
滤比其细孔大的细菌和其它寄生生物，以及病毒和无机微粒。MF薄膜的流速通常高于UF薄膜。上述数据所述的孔隙度与这种过滤器众所周知的测试方法，即起泡点测量法有关，也与 本发明中提到的参数有关。
以管状或类片状形式存在的微孔薄膜可以设置不同的孔隙度，以用于粒径分离。为了使 微孔能过滤细菌，微孔的孔径可以在0.1微米到0.3微米之间，而为了过滤病毒，则需要更小 的孔径，例如在0.01到0.04微米范围内的细孔。
本发明所述的一种优选的微孔过滤器装置，如果用于过滤细菌，其孔隙度大约为0.1微 米，例如在0.05到0.15微米之间。
典型地，在美国，根据EPA协议，为了对尺寸为20nm-30nm的噬菌体MS2病毒产生4 个数量级的过滤，需要对过滤器进行测试。然而，在对人体有危害的病毒，以及目前普遍存 在于热带国家饮用水中的病毒中，仅脊髓灰质炎病毒有类似的尺寸。其他对人体有害的病毒 一般尺寸都更大，例如轮状病毒，其尺寸大约为70nm。由于地球上的脊髓灰质炎病毒非常稀 少，在许多情况下，都足以使尺寸大于50nm的病毒减少4个数量级。
市面上有售的UF薄膜，可以在低工作压强下输送合理的水流。Prime Water International 产品中设有一个孔隙度为0.02微米的超滤单孔中空管薄膜，基于单孔流量测量，其净化水的 流量为1000升/h m2 bar,其中h指时间，m指平方米面积，bar指压强。市面上有售的INGE AG 产品，可以作为本发明中另一种备选的微孔过滤器，该产品是一个超滤7孔中空管薄 膜，其流量为700升/h m2 bar。例如，尺寸为直径30mmX长250mm的过滤器组件(该尺 寸与市面上销售的LifeStraw 产品一致)，可以具有0.08到0.3m2之间，例如0.08到0.15m2 之间的活性薄膜表面积(平均值为0,2m2)，这取决于过滤器壳体中纤维的外径和数量。
使用本发明所述的过滤器作为重力型过滤器，通常也称为虹吸管过滤器，意味着在O.lbar 每米的压力差下，薄膜面积为O.lm2的筒体的理论流量为10升/小时。
可用于本发明的另一种微孔过滤器的类型是陶瓷型。例如，这些薄膜可以采用单片或多 片的形式，为了提供较大的过滤表面，多片的薄膜被堆叠放置。
为了去除所有上游释放的卤素的味道和气味，本发明所述的过滤装置，可以在流体出口 前设置卤素吸收剂。这类卤素吸收剂有很多，例如市面上有售的碘清除剂。 一种备选的卤素 吸收剂是活性碳，例如颗粒状活性碳(GAC)或者包含在织物中的活性碳，也可以是富含银 的活性碳。在卤素是碘的情况下，另一种可用的卤素吸收剂是Dow Marathon A 产品或 Iodosorb 产品。然而，在理想情况下，卤化介质的洗脱相当低，仅能阻止生物膜的逐步形 成，但在人们饮用前，无需使用卤素吸收剂来减少卤素的浓度。
作为一种可选方案，本发明所述的过滤装置可以包括一个附加的过滤步骤，使用一种吸 引正电荷的超滤或微滤介质，例如Nanoceram⑧产品，如专利号为6,838,005的美国专利所公开的技术方案，尽管实验表明这并不是必须的。
一种优选的方案是，使用一种亲水的多孔聚合物薄膜作为过滤器薄膜。亲水薄膜对液体 的过滤，尤其是水的过滤很有效。常用的聚合物有聚醚砜(PES)，聚偏氟乙烯(PVDF)或 聚丙烯腈(PAN)。
在另一个实施例中，这些薄膜的形状优选为中空纤维管，但也可以用平面薄膜代替。中 空纤维可以是单孔结构或多孔结构(例如7孔)。对于本发明所述的装置，优选的是输入-输 出型过滤器，因为它能确保水流更加集中，以去除过滤器中的残留物。
过滤液体时，使用亲水的中空纤维，而过滤气体时，使用疏水的薄膜更佳。由Adriansen, Genne和Scharstuh申请的，公告号为EP1140333的欧洲专利申请对此进行了论述。而在 Scharstuhl申请的，公告号为WO98/53901的国际专利申请中，揭示了亲水薄膜可以与疏水薄 膜结合使用，以阻止空气积聚到装置中。
在多孔薄膜或多孔薄膜组采用中空纤维/管形式的情况下，流体通路可以设置为，从纤维 内部延伸到纤维外部。作为一种可选方案，卤素吸收剂可以设置在中空纤维之间，该构造节 约了本发明所述的整个过滤装置的大部分空间。
其它可用于本发明的微孔过滤器或电活性过滤器包括
-碳纳米管过滤器，
-树枝状聚合物，
-微米滤网和纳米滤网，
-多金属氧酸盐，
这在下列文章中进行了揭示
-由A. Srivastaval, O.N. Srivastaval，S. Tala-patm, R,Vajtai2禾卩P. M. Ajayan发表的，自然 材料(Nature Materials) 2004年第3期，第610-614页。
-由Cees J.M. van Rijn， Wetze Nijdan发表的，题目为"纳米薄膜(Nanomembranes)"，发 表在纳米科学与纳米技术百科全书(Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology) 2004 年第7巻第47-82页，由H.S. Nalwa编辑，美国科学出版社(American Scientific Publishers) 出版。
陽"纳米材料和水净化机遇与挑战(Nanomaterials and Water Purification: Opportunities and
Challenges)",纳米颗粒研究期刊(Journal ofNanoparticle Research)第7巻第4-5号/2005年
10月，第331 -342页，由Nora Savage和Mamadou S. Diallo编辑，荷兰施普林格出版社(Publisher
Springer Netherlands )出版。
-由T. Yamase和M.T. Pope发表的，用于纳米复合材料设计的多金属氧酸盐化学), Kluwer学术/会议出版社(Kluwer Academic / Plenum Publishers), 2002年10月。
本发明所述的装置可以由多种抗菌源来构造，如前所述。例如，本发明所述的装置可以 使用卤化树脂作为抗菌源，该卤化树脂可以设置在流体入口和微孔过滤器之间的通路中，使 得流体能流过该树脂腔室。该卤化树脂可以是粒状的树脂。然而，由于卤化树脂是一种相对 较昂贵的抗菌剂，可以使用一种不受粒状卤化树脂约束，或完全不受卤化树脂约束的抗菌源 来代替。如前所述，可以使用许多其他的抗菌物质来代替，例如不含卤化树脂的卤化片剂。 作为另一种可选方案，过滤器介质，或甚至整个装置，都可以不含抗菌树脂。
装置的类型
为了让装置具有存储设备，特别是在过滤器为重力型过滤器的情况下，装置可以在微孔 过滤器和流体出口之间设置一个流体存储容器。为了不造成微生物繁殖的风险，流体存储容 器可以设置一个抗菌内表面。可选地或附加地，也可以将一个污水存储容器连接到入口。
由于本发明的普遍性，其应用有许多种可能性。例如，本发明可用于便携式水过滤装置。 这种便携式水过滤装置可以是饮水吸管，例如，直径在3厘米到6厘米之间(例如大约为3 厘米)并且长度在10厘米到40厘米之间(例如大约为25厘米)的饮水吸管，如众所周知的， 市面上有售的LifeStmw⑧水过滤器。这种饮水吸管特别适合于露营，徒步旅行和军用目的， 以及在农村地区的应急设备和供水援助。
本发明的另一个应用是以重力型过滤器的形式，其中，水或其它液体被注入第一容器， 并流过过滤器进入第二容器，该第二容器被安置在更低的位置，使得重力驱使流体流过过滤 器。驱动液体流过过滤器的力，取决于第一容器中的液体相对于液体过滤器的液面高度。如 果该液体是水且液面比过滤器高2米，则压强为0.2bar。举例来说，在液体是水的情况下， 可以选择0,2到2米之间的高度，对应0.02到0.2&01"的压强。在这一原理下，实现了为新兴 世界提供一种持久耐用，成本低，易于维护的家庭式过滤器。该过滤器工作时无需人工的压 力装置，例如泵，而仅需依靠重力作用。
在一个优选的实施例中，微孔过滤器具有大约0.1-0.3n^的薄膜表面积。此外，当流体入 口压力为0.1bar时，过滤器能够提供大约每小时10升的过滤。这些参数值已经过实验验证。 在更紧密堆叠的薄膜中，家庭式或便携式过滤器中的过滤器面积大约要增大3到10倍。特别 地，如果本发明所述的过滤器装置被用于更大容量的水中，例如，被安装在一个大型设备中 或安装在屋顶之上，其薄膜表面积可以比上面提到的更大。
壳体
在一个优选的实施例中，该装置包括一个具有入口和出口的壳体或筒体，该壳体或筒体含有微孔过滤器和卤素源。该筒体可以即用即弃，并包含在一个可重复使用的壳体中。作为 一种可选方案，该装置包括一个具有可再填充或可更换的卤化树脂的壳体，该卤化树脂与微 孔过滤器分离。
具有中空纤维的壳体，方便地组合在所谓的前向-冲洗结构中。在使用本发明所述的过滤 装置时，滤出的细菌和病毒以及其他颗粒将被聚集到过滤器中，并随时间增加会导致过滤性 能降低。在使用中，由于细孔被堵塞，流速可能下降得很快，这取决于由无机沉淀物引起的 混浊程度，也取决于由其它有机颗粒(如腐植酸)引起的有机污染物(细菌、病毒和寄生生 物)的含量。此时，薄膜需要进行清理或更换，以恢复其性能。为了更新过滤器，本发明所 述的装置包括一个前向冲洗机构。该冲洗机构，实际上，可以通过设置第二流体通路来建立， 该第二流体通路从流体入口，沿着但不穿过多孔过滤器壁体，贯穿微孔过滤器到达第二出口， 该第二出口设有一个阀门系统，用于在开阔状态下实现冲洗的目的。
在特定的实施例中，本发明所述的流体过滤装置包括一个壳体，在该壳体的内部设有微 孔过滤器。该壳体可以设有一个释放抗菌剂的内壁。 一层抗菌涂层可阻止生物膜在壳体内壁 的表面形成。
可选用的涂料种类繁多。例如专利号为6,762,172、 6,632,805、 6,469,120、 6,120,587、 5,959,014、 5,954,869、 6,113,815、 6,712,121、 6,528,472禾卩4,282,366的美国专利所公开的抗 菌有机硅涂料。
另一种可行方案是含银的抗菌涂料，例如含胶态银的抗菌涂料。含有银纳米粒(lnm至 100nm)的胶态银可悬浮于基质中。例如，银胶体能够从具有开放式多孔结构的矿石，如沸 石中释放出来。银还可以嵌埋在基质中，如聚合物表面薄膜。作为一种可选方案，银可以在 塑料成形过程中，典型的如注塑、挤塑或吹塑成形，嵌埋在整个聚合物的基质中。
由Qian申请的专利号为6,924,325的美国专利公开了一种含有陶瓷的银，可用于本发明。 由Souter等人申请的专利号为6,827,874的美国专利，由King申请的专利号为6,551,609的美 国专利分别公开了银在水处理中的应用，众所周知，银增强型颗粒碳可用于净化水。公告号 为EP1647527的欧洲专利申请公开了银涂料在水箱中的应用。
其它可应用于本发明的抗菌金属有铜和锌，它们可单独或同时添加到抗菌涂料中。由 Edwards申请的专利号为4,906,466的美国专利及其参考文献公开了一种含有银和其它金属的 抗菌涂料。
涂料中可以同时或单独地加入二氧化钛。二氧化钛可用作一层由溶胶-凝胶法合成的薄 膜。由于锐钛矿Ti02是一种光催化剂，含二氧化钛的薄膜在暴露于UV光和环境光的外表面
上很有用。同样，二氧化钛纳米晶可以嵌埋在聚合物内。另外，银纳米粒能够与二氧化钛络合以增强其效果。
例如，薄膜涂料的厚度能薄至数微米。涂料可同时或单独地含有活性的季铵化硅烷化合 物，如AEGIS 公司生产的商标为Microbe Shield 的用于空气调节的产品。当作为液体应 用在材料上时，AEGIS 抗菌剂中的活性成分形成一层无色、无味、带正电荷的聚合物涂层， 与经过处理的表面发生化学结合而且几乎无法除去。
从内壁释放的抗菌剂，不仅可在一定的范围内阻止微生物在壁体表面存活，以及阻止生 物膜在壁体上形成，而且也能在一定范围内，阻止生物膜在微孔过滤器的内部和上部的形成。
关于这一点，下面的评论十分重要。当本发明的这类过滤器作为家用的净水过滤器，被 用于农村地区时，该过滤器仅在较短的时间间隔内被重复使用。典型地，水是从水井或附近 的河流中获得，并随后进行过滤的。这在一天中发生很多次，但仅在较短时间内完成。这就 意味着过滤器在大多数时间内是没有水流的。假如过滤器的内壁表面具有抗菌剂，该抗菌剂 并不需要对所有流经过滤器的水释放一定剂量的抗菌物质。只要在过滤的时间间隔内，以一 定洗脱率释放的抗菌剂的含量足以阻止生物膜的形成即可。因此，考虑到这种过滤习惯，即
使从壳体内壁中释放低洗脱的抗菌剂，也足以阻止污垢和生物膜的产生。低洗脱的需求促进 了持久耐用的抗菌壳体的供应。
从壳体内壁中释放抗菌剂，可以由内表面的表面涂层完成，例如，如上所述的释放银的 表面涂层。 一种可选的方案是一个具有表面的内壁，通过该表面，抗菌剂可以从内壁中迁移 出来，例如，由于抗菌剂混合在壁体材料中，或由于抗菌剂设置在壁体后侧的蓄水池中并且 能够迁移穿过壁体并进入壳体的流体中。壳体的内壁可以被配置作为层压板的一部分，该层 压板也含有蓄水池。
术语"壳体"也包括复数个壳体和这些壳体之间的导管，以及具有复数个相互连接的容 器的装置。
在特定的实施例中，本发明所述的装置是一个带有壳体和吸嘴的便携式过滤器，该吸嘴 与第一流体出口连接，用于与人的嘴接触。如果该吸嘴具有抗菌表面，第一个通过吸嘴饮水 的人所带的细菌与吸嘴接触时即被杀死，使得第二个人使用该吸嘴时不会被感染。事实上， 并不是整个吸嘴都需要设置抗菌表面，只要吸嘴的一部分具有抗菌表面，特别是从吸嘴饮水 时与人嘴接触的部分具有抗菌表面就足够了。这种情况下，本发明特别适合于小型水净化装 置，即与市面上有售的、注册商标为LifeStraw 的产品尺寸相当的装置。
通常，如果壳体具有抗菌表面，第一个握持壳体的人所带的细菌或其他微生物，与壳体
接触时即被杀死，使得第二个人接触该壳体时不会被壳体上的微生物感染。同样，即使过滤
器储存在不卫生的地方，也不会成为细菌繁殖的场所。事实上，并不是整个壳体都需要设置抗菌表面，只要壳体的一部分具有该抗菌表面，特别是与手接触的壳体部分具有抗菌表面就 足够了。
在上述其他实施例中，本发明所述的装置用作家庭式过滤器，无需设置与人嘴接触的吸嘴。
本发明所述的流体过滤装置，包括了如前所述的大量可行的实施例。例如，该装置可以 被构造成具有多个组件的组合化装置，或非组合化装置，例如一体化的装置。同样，如前所 述，本发明所述的装置可以包括颗粒状水净化树脂，例如各种类型的颗粒状树脂，或仅一种 类型的颗粒状树脂。在一些实施例中，该装置不包括含有互不相同的颗粒状水净化树脂的第 一组件和第二组件。作为一种可选方案，该装置可以完全不需要颗粒状树脂。仅具有一种树 脂或不含颗粒状树脂，这就意味着不需要防止树脂混合的分离手段，例如， 一种网孔尺寸比 树脂的颗粒尺寸更小的可渗透水的滤网。该过滤装置可以设有吸嘴，用于与人嘴接触，也可 以不设置吸嘴。在使用吸嘴的情况下，吸嘴可以有抗菌表面，但也可以没有抗菌表面。壳体 也可以设置为有一个外部的或一个内部的抗菌表面，或者设置为没有一个内部的或一个外部 的抗菌表面，甚至完全不设置抗菌表面。
在一些实施例中，本发明所述的流体过滤装置，不是以长度小于50cm而且宽度小于80mm 的管状壳体形式。在一些实施例中，本发明所述的流体过滤装置，没有用于吸取经过该装置 的水的吸嘴。在一些实施例中，该装置设有吸嘴，但该吸嘴没有抗菌表面。在一些实施例中， 该装置设有吸嘴和壳体，而两者都无抗菌表面。在一些实施例中，该装置不设置含有互不相 同的颗粒状水净化树脂的第一组件和第二组件，其中，第一组件具有一个第一连接器，且第 二组件具有一个第二连接器，该第一和第二连接器都是管状的，且连接在一起用于限制流体 通过该第一和第二组件。在一些实施例中，该装置不设置第一组件或第二组件，或两者至少 具有一个可渗透水的滤网，其网孔尺寸比树脂的颗粒尺寸更小，可用于防止树脂混合。
冲洗原理
如前所述，在使用本发明所述的装置时，微生物聚集在微孔过滤器的流体上游。这些微 生物可以被释放，并被一股沿着微孔过滤器切线方向的水流冲洗出该装置。从该装置中释放 的冲洗流体的第一部分，含有大部分的微生物，如果被饮用是有危险的。作为一种指示，更 好地是作为一种警告，用于净化流体的第一出口设有一个第一标记，而用于冲洗流体的第二 出口设有一个第二标记，例如不同的颜色，可与第一标记明显区别。
为了提供一个可替代的或附加的警告，冲洗流体本身可以被标记，例如通过颜色，味道
和/或气味。因而，在另一个实施例中，第二出口的上游设置了一个腔体。该腔体聚集了一定
容量的，从入口而来的流体，并对这部分流体添加一种标记物质，使得该容量的流体具有一种特定颜色，当用户打开阀门，释放第二出口的流体时，首先释放的流体是来自该腔体的。 这一容量的流体带有颜色，例如绿色或红色，并提示用户该流体是不能饮用的。除颜色之外， 作为一种可选方案，该流体中可以添加一种物质，赋予流体特殊的味道，例如一点苦味，和/ 或特殊的气味，例如污浊气味。为了将腔体中的流体与流过过滤器的流体隔开，在另一个实 施例中，该腔体包括一个单向阀，用于使该腔体与微孔过滤器隔开。
在前向冲洗时，流体通过流体入口进入，沿着微孔过滤器表面流过，并在经过第二出口 上游的腔体之后，从第二流体出口流出该装置。当第二出口再次关闭时，该腔体被注入新的 流体，这些流体被加入标记物质。该标记物质可以是少量的，从而，在该腔体的流体中逐渐 地积累，直到形成下一个前向冲洗。腔体的容量可以很小，因为它仅仅需要在第二出口打开 时，即时警告用户。这意味着颜色，气味或味道的来源可以是一个很小的来源，例如在腔体 中慢慢溶解的片剂。
优先地，在前向冲洗期间，第一流体出口被关闭，尽管这并不是严格需要的。
如果微孔过滤器，在前向冲洗之前或期间，被反向冲洗，这将是一大优点。反向冲洗是 通过反方向冲压穿过微孔过滤器的净化流体来实现的，例如多次暂停前向冲洗。在另一个实 施例中，该装置设有反向冲洗容器，该容器连接到微孔过滤器的出口侧，用于反向冲洗来自 反向冲洗容器并穿过微孔过滤器的净化流体。
特别是用于家庭式过滤器或便携式过滤器的反向冲洗容器，优选的是一种手动激活的、 柔性的容器，连接到微孔过滤器的出口侧，例如以挤压泵的形式，如有弹力的风箱/球囊。通 过手动按压该柔性的容器，积聚在该容器中的净化流体被压回微孔过滤器中并反向冲洗过滤 器。微生物和其他微小的颗粒也被冲压进入微孔过滤器上游的容积中。随后，这些颗粒通过 前向冲洗从该上游容积中去除。
在特定的实施例中，反向冲洗容器，例如风箱/球囊，以一个封闭式末端结构，连接到微 孔过滤器，也就是说，该容器单独连接到，相对于第一出口的、微孔过滤器的下游侧。
在某些例子中，本发明所述的装置对其适当的使用方式具有清晰的定位。例如，本发明 所述的装置作为水过滤器并且具有环绕着微孔过滤器的类管状壳体时，该装置的适当使用方 式是壳体应垂直放置。如果第一出口位于壳体底部，且反向冲洗容器连接到壳体上部，则存 在一个风险，即空气会取代净化水，被截留在反向冲洗容器内，使得不能进行适当的反向冲 洗。因此，如果反向冲洗容器位于第一出口之下，将是一个优势，因为用于萃取流经第一出 口的水的水平面也将注入反向冲洗容器。
作为一种可选方案，反向冲洗容器可以是，连接到带有第一出口的微孔过滤器的管的一
部分。在这种情况下，净化流体流过该容器，例如风箱/球囊，从而离开第一出口。因此，该柔性的反向冲洗容器将很容易被注满净化流体，至少是注入一部分。
在特定的实施例中，壳体是一个横向尺寸小于6cm的管，且有弹力的反向冲洗被设置在
壳体的外侧，通过抓住壳体四周并在反向冲洗容器上施加压力，来进行手动激活。每当壳体 被人抓住时，反向冲洗被激活，从过滤器的细孔中去除微生物。


下面将引用附图对本发明作更详细的说明，其中
图l是本发明的基本原理图； 图2是冲洗原理图3是一个堆叠的薄膜结构图4是一个Z字形堆叠的薄膜结构图5是一个中空纤维的分布图，纤维之间设有卤素吸收剂；
图6是一个中空纤维的分布图，设有存储容器；
图7是一个重力型过滤器；
图8是重力型过滤器的容器详解图9是一个毛细管过滤器，具有反向冲洗选择功能；
图10是一个片状薄膜过滤器，具有反向冲洗选择功能；
图11是一个柔性的壳体。
具体实施例方式
图1是本发明的基本原理图。流体过滤装置1具有一个流体进口 2和一个流体出口 3。 该流体优选的是液体，但本发明具有普遍性，也可以用于气体、气溶胶或蒸汽。流体进口 2 的下游是腔体4，其中设有抗菌物质5，优选的是卤素。该抗菌源可以是卤化液体或气体，以 适当的洗脱率添加到流经该装置的流体中。然而，优选的是流体流经一个卤化树脂，由箭头 7所示。在向流体中添加卤素的步骤之后，流体通过流体出口 3流出该装置之前，先穿过一 个微孔过滤器8，优选的是一个薄膜。可选择的是，装置1在第三腔体10中还设有卤素吸收 剂9。材料ll，例如细菌、病毒和其他物质被阻挡在薄膜8的壁体12的微孔入口表面。在一 个垂直结构中，如图l所示的装置可以应用重力原理。
腔体4具有抗菌物质5，优选的是卤化物质，例如树脂或片剂，腔体4可以是壳体1的 一个组成部分，或者腔体可以作为一个组件，从壳体的剩余部分中卸下，以用于更换腔体4， 例如在该抗菌源，如树脂或片剂，被用尽的情况下。如果本发明是用作饮水管，类似LifeStraw 商品，则第一出口 3可以设置一个吸嘴。
在图2中，阐述了本发明所述的装置的基本原理，该装置包括有前向冲洗机构。装置1 包括一个第一流体出口3，用作滤出的液体的出口。该第一流体出口3，可选择地，设有一个 阔门，用于调节通过出口3的水流。此外，装置l包括一个第二流体出口 13，第二流体出口 13带有阀门14，冲洗时阀门14可被打开，冲洗流体沿薄膜表面15平行流过，冲走滤出的杂 质ll。如果第一流体出口 3是带有阀门的，则冲洗时该阀门可以被关闭。
在图3中，显示了堆叠的平面薄膜结构的横截面图。薄膜8可以是陶瓷型或微孔聚合物 薄膜型。水流入位于相邻薄膜8的入口壁之间的微孔过滤器，然后流出该微孔过滤器并进入 位于相邻薄膜8的出口壁之间的容积6内。由于薄膜8紧紧地安装在周围的围绕物上，从入 口流向出口的水流只能穿过薄膜8。在位于相邻薄膜8的出口壁之间的容积6内，可以设置 卤素吸收剂，例如碘清除树脂。堆叠的薄膜结构可以是冲洗装置原理的一部分，如图2中例 子所示。作为一种可选方案，尽管图中未显示，该堆叠的薄膜可以是曲形的。更进一步，可 以用成对的螺旋形薄膜来代替。
在图4中，显示了一种不同的堆叠的薄膜结构，其中薄膜8以Z字形堆放。如果薄膜是 一种可折叠的微孔薄膜8，该薄膜在被安装入壳体之前，被折叠成类似口琴的形式，这会很 方便。该Z字形堆叠的薄膜结构，可以是可冲洗装置原理的一部分，如图2中的例子所示。
在图5a中，显示了一个组合的中空纤维16的结构。多个中空纤维16被安置在壳体40 中，流体7可以流过一个带有抗菌剂的腔体5，例如卤化树脂5，然后流入纤维16，再流过 纤维壁并通过纤维16之间的空隙流出过滤器，如箭头所示。在纤维16之间的空隙中，可选 择设置一个卤素吸收剂9，用于在过滤装置1释放出流体之前，吸收流体中残留的卤素。抗 菌物质5，例如所述的卤化树脂，可以包含在一个可再填充的腔体4中。中空纤维16是贯穿 设置的，这意味着其末端不是闭合的。如果阔门14被打开，如图5b所示，流体将寻找最简 易的路径流出阀门14。残留在纤维内的生物材料和其他材料，将被流体的水流冲出纤维16。
图6a和6b显示了与图5类似的原理。然而， 一个存储容器17围绕在薄膜的四周，用于 在释放使用前吸收水或其它滤出的流体。该存储容器在重力型过滤器中尤为有用，其中，水 在被使用之前，有充足的时间流经过滤器。例如，水可以在晚上流经过滤器，并在存储容器 中积累，以在第二天使用。
在一个实施例中，存储容器17是由柔性的材料制成的并且被安置于围绕管状壳体40。
通过抓住壳体的周围和容器40，即可在容器上施加压力。如果与此同时，第一出口 3被关闭，
容器17中的净化流体将被压回到纤维16之间的空隙中，并穿过纤维壁形成反向冲洗。反向
冲洗将去除纤维16内侧的颗粒和微生物，随后，微生物和颗粒可以在前向冲洗机构中通过打开的阀门14被冲洗出来，如图6b所示。
图7显示了一个重力型过滤器20，它带有输送容器21，用于将水输送到处更低位置的过 滤装置22。容器21具有把手23，使得容器21的运输更容易。容器21的较低部分包括带有 抗菌物质的腔体24，优选的是含低洗脱卤化物质的腔体24，例如含有氯化的片剂。可选择的 是，容器21可以包括可更换或可清洁的预过滤器，用于从水中过滤较大的颗粒。
容器21的卤化物质腔体24，通过柔性导管25与过滤装置22连接。过滤装置22包括配 置了前向冲洗的多孔中空纤维单元，例如具有0.04微米或0.02微米的最大孔径。除了具有陶 门27的净化水出口 26之外，过滤装置还包括具有冲洗阀门29的冲洗水出口 28，打开阀门 29可实现冲洗的目的。
图8更详细地说明了输送容器21。预过滤器插入物30在其上层末端具有流体入口，可 拆装插入容器21中。可将一个圆筒状的替换过滤器放置在预过滤器插入物30中，图中未显 示。容器21带有孔31,用于将容器21挂在墙壁的钩子或钉子上。容器21的把手23具有一 个U形截面，可以将过滤装置22的、合适的插入物塞入把手23，以便于运输和存储。
图9显示了本发明的另一个实施例。微孔过滤器1包括多个微孔毛细管16，水或其它流 体可通过流体入口 2进入该毛细管。水流过毛细管16进入位于较低一端的输出腔体45，在 前向冲洗情况下，水可以通过位于第二流体出口 13处的阀门14,被释放出来。如果位于第 二出口 13处的阔门14被关闭，水压会驱使水穿过毛细管管壁43，并进入毛细管之间的间隙 44中。从间隙44中，水也可以通过具有阀门46的第一出口 3，被释放使用。此外，过滤装 置1具有累积净化水的容器42。由于容器42的位置比第一出口 3更低，水从第一出口 3释 放之前，容器42被注入净化水。容器42由可压縮的材料制成，例如聚合物球囊/风箱，可被 手动挤压。当第一出口 3被阀门46关闭，并且在容器42上施加压力，压力会驱使容器中的 水通过毛细管管壁43并退回到毛细管16中。这种反向冲洗将微生物和其他颗粒冲压到毛细 管细孔之外，远离毛细管16的内部表面。随后的或同时的前向冲洗通过第二出口 13，去除 过滤装置1中的微生物和颗粒。
为了提供适当的水流通过过滤装置1，位于毛细管16的开放性出口末端48与第二出口
13之间的输出腔体45，是由弯曲的壁体49形成，例如半球状的壁体。这种形状的优点是产
生适当的水流，没有大量急流，也可用于位置接近于壳体40的那些毛细管。这与现有技术中
的平直末端边沿形成对比，后者会限制通过最外边毛细管的水流，从而形成不均匀的水流，
这是非常不利的，尤其是在前向冲洗情况下。同样地，输入腔体47具有可弯曲的腔壁49'，
使得形成适当的水流进入最外边的毛细管中。
作为一种可选方案，输出腔体45可被单向阀50划定界限，允许水，优先地让水从毛细管16进入输出腔体45，但它会阻止水流回毛细管16。在前向冲洗情况下，输出腔体45被注 入来自毛细管的、未过滤的水。当输出阀门14被关闭，水被保留在输出腔体45内。这些水 慢慢溶解片剂51，该片剂51逐渐使输出腔体45内的水着色，直到下一次前向冲洗开始。在 下一次前向冲洗时，首先释放的一部分水有特定颜色，并警告用户这些水不能被使用。作为 着色片剂的替代物，颗粒状的制剂、输出腔体内部表面上的涂料、或者结合在输出腔体的壁 体材料中，可迁移到输出腔体的壁体内表面上的着色剂，都可用来替代着色片剂。更进一步， 着色剂可以由赋予味道的制剂和/或赋予气味的制剂来代替。单向阀门50会阻止所添加的赋 予颜色、味道或气味的制剂，接触到毛细管16中的液体。
图IO中显示了可代替的实施例。液体经上层的流体入口2，进入第一腔体5'，在液体通 过过滤器或薄膜57进入输入腔体47之前，抗菌物质从第一腔体5'释放到液体中。这种抗菌 物质可以是卤素，优选的是碘或氯，来自第一腔体5'中的抗菌源。液体从输入腔体47，通 过单向阔门50，进入输出腔体45，与上述图9的实施例类似。如果第二输出阀门14被关闭， 液体从出口3被释放使用之前，会穿过微孔薄膜8，例如一个陶瓷薄膜，进入输出蓄水池53。 同样，在这种情况下，容器42被用于通过微孔薄膜8的反向冲洗。由一个流体密封隔墙56 将输出腔体与输出蓄水池53分隔开。此外，该输出蓄水池53中可以含有卤素吸收剂。
可选地或附加地，对于第一腔体5'，通过输入腔体的壁体55的释放，抗菌物质可被添加 至输入腔体47的液体中，例如通过壳体40内壁上的涂料，或通过可迁移地结合在壳体40的 壁体材料中的抗菌剂。作为另一个可选方案，或另一个附加方案，通过抗菌物质从蓄水池54 迁移穿过输入腔体的壁体55'，可将抗菌物质添加至输入腔体47的液体中。从内壁55， 55'中 释放的抗菌剂，可以设置在一定的范围，使之仅能阻止微生物在壁体55， 55'的表面存活，以 及阻止生物膜在壁体上形成，但也可以设置在一定的范围，包括以一定洗脱率释放抗菌剂， 为流体提供充足的抗菌剂，使之阻止生物膜在微孔过滤器52之内和之上的形成。
图lla和llb说明了本发明所述的另一个实施例。在该实施例中，壳体40具有两个刚性 的部件40a和40b，两者之间设有一个柔性的、可弯曲的部件40c。过滤时，液体7通过流体 入口2流进该装置，并作为净化液体58通过流体出口 3被释放出来。壳体40内的微孔过滤 器也是可弯曲的，并跟随壳体40弯曲。由于与圆柱形的偏离，当壳体弯曲时，壳体的柔性部 件40c趋于减少壳体内部的容积。当流体出口 3被阀门46关闭，且壳体被弯曲时，如图llb 所示，壳体内部容积减少，将液体压回通过过滤器并流出流体入口之外。这种方式是为实现 反向冲洗目的而设置的一种简单排列。
权利要求
1、一种用于流体过滤的方法，该方法包括-提供流体过滤装置(1)，所述的流体过滤装置(1)具有流体入口(2)和流体出口(3)以及位于流体入口与流体出口之间、贯穿微孔过滤器(8)的流体通路，所述的微孔过滤器(8)具有适合的孔径，通过物理粒径分离将微生物，例如细菌和病毒，从流体中过滤出来；-提供抗菌源(5)，所述的抗菌源(5)配置为以一定洗脱率将抗菌物质添加至流体通路的流体中，防止生物膜的形成，所述流体通路指位于流体入口与微孔过滤器之间的通路；-提供设有设计流量的流体过滤装置，所述的设计流量确保流经该装置的流体有适当的过滤，在流体出口流出净化的流体；其特征在于包括-将抗菌源设置为以一定洗脱率释放抗菌物质，在流体以设计流量流经该装置的期间内，所述洗脱率小于减少流体中4个数量级的微生物所必须的洗脱率。
2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括以一定洗脱率释放抗菌物质，在流体以设计流量流经该装置的期间内，所述洗脱率小于减少流体中3个数量级的微生物所必须的洗脱率。
3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述方法包括以一定洗脱率释放抗菌物质，在流体以设计流量流经该装置的期间内，所述洗脱率小于减少流体中2个数量级的微生物所必须的洗脱率。
4、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法包括将抗菌源设置为以一定洗脱率释放抗菌物质,这意味着经微滤后，流体中抗菌剂的含量少于依照官方卫生协议预定的限量。
5、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述抗菌源包括卤素源，并且所述抗 菌物质包括卤素。
6、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法包括将卤素源设置为以一定洗脱率释 放抗菌物质，当流体以设计流量流经该装置时，如果所述抗菌物质是碘，将洗脱率调节至 产出的浓度少于lppm，如果所述抗菌物质是氯，则将洗脱率调节至产出的浓度少于 10ppm。
7、 根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述方法包括对洗脱率进行调节，当流体以设 计流量流经该装置时，如果所述抗菌物质是碘，将洗脱率调节至产出的浓度少于0.1ppm， 如果所述抗菌物质是氯，则将洗脱率调节至产出的浓度少于0.5ppm。
8、 根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于当流体以设计流量流经该装置时，如果所述抗菌物质是碘，浓度高于0.01ppm，如果所述抗菌物质是氯，则浓度高于0.1ppm。
9、 根据权利要求1-8的其中之一所述的方法，其特征在于所述抗菌源是设置在树脂腔体(4)中的卤化树脂(5)，所述树脂腔体(4)位于流体入口 (2)与微孔过滤器(8)之间的通 路中，使流体流经所述树脂腔体。
10、 根据权利要求1-8的其中之一所述的方法，其特征在于所述抗菌源不含卤化树脂。
11、 根据权利要求1-8的其中之一所述的方法，其特征在于所述装置不含颗粒状抗菌树脂。
12、 根据权利要求11所述的方法，其特征在于所述装置不含抗菌树脂。
13、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述微孔过滤器包括微滤薄膜。
14、 根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述微滤薄膜具有在0.05微米到0.4微米之间的孔隙度。
15、 根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述微滤薄膜具有在0.05微米到0.15微米 之间的孔隙度。
16、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述微孔过滤器包括超滤薄膜，所述超滤薄膜的孔径适合于过滤病毒。
17、 根据权利要求16所述的方法，其特征在于所述超滤薄膜具有小于0.04微米的孔隙度。
18、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述微孔过滤器包括固态微孔陶瓷壁，所述固态微孔陶瓷壁具有贯穿壁体的流体通路，将流体入口与流体出口分隔开。
19、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述微孔过滤器包括亲水性微孔聚 合物壁(8)，所述亲水性微孔聚合物壁(8)具有贯穿壁体的流体通路，将流体入口 (2) 与流体出口 (3)分隔开。
20、 根据权利要求18或19所述的方法，其特征在于所述微孔过滤器包括堆叠的微孔聚合 物或陶瓷薄片(8)，在所述薄片之间形成有流体管道(6)，以及贯穿薄片微孔壁的流体 通路，所述薄片将流体入口 (2)与流体出口 (3)分隔开。
21、 根据权利要求I9所述的的方法，其特征在于所述微孔过滤器包括中空微孔聚合物纤维(16)，所述中空微孔聚合物纤维(16)具有贯穿纤维壁的流体通路，所述纤维壁将流体 入口 (2)与流体出口 (3)分隔开。
22、 根据权利要求19所述的的方法，其特征在于所述微孔过滤器包括复数个中空微孔聚合 物纤维(16)，所述中空微孔聚合物纤维(16)具有贯穿纤维微孔壁的流体通路，所述纤 维壁将流体入口 (2)与流体出口 (3)分隔开。
23、 根据权利要求22所述的方法，其特征在于所述微孔聚合物纤维(16)具有从中空的纤维内部贯穿纤维微孔壁的流体通路，所述流体通路将流体入口 (2)与流体出口 (3)分隔开，并在纤维之间设置卤素吸收剂(9)。
24、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述装置包括位于微孔过滤器(8， 16)的微孔壁与流体出口 (3)之间的卤素吸收剂(9)。
25、 根据权利要求23或24所述的方法，其特征在于所述卤素吸收剂(9)是1odosorb⑧产 品或Dow Marathon A 产品。
26、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述装置包括活性碳树脂，所述活 性碳树脂设置在微孔过滤器与流体出口之间的流体通路中。
27、 根据权利要求26所述的方法，其特征在于所述活性碳是富含银的活性碳。
28、 根据上述的权利要求1至24的其中之一所述的方法，其特征在于所述装置不含卤素吸 收剂。
29、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述流体是水。
30、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述方法包括设置带有壳体(40) 或筒体的装置，所述壳体(40)或筒体具有入口 (2)和出口 (3)，并含有微孔过滤器(8) 和抗菌源(5)。
31、 根据权利要求30所述的方法，其特征在于所述筒体是即用即弃的，并包含在可重复使 用的壳体内。
32、 根据权利要求30或31所述的方法，其特征在于所述装置包括具有可再填充或可更换 的抗菌源的壳体，所述抗菌源与微孔过滤器分离。
33、 根据上述的权利要求30至32的其中之一所述的方法，其特征在于所述壳体(40)具 有带抗菌源的内壁，所述抗菌源用于从所述内壁的表面释放抗菌剂。
34、 根据权利要求33所述的方法，其特征在于所述抗菌源是所述内壁表面的涂层。
35、 根据权利要求33所述的方法，其特征在于所述抗菌源结合在所述内壁的材料中。
36、 根据权利要求35所述的方法，其特征在于所述抗菌源包含在所述内壁后面的蓄水池中， 所述内壁被设置为使抗菌物质穿过内壁迁移到内壁的表面。
37、 根据上述的权利要求33至36的其中之一所述的方法，其特征在于所述抗菌物质含有 银。
38、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述装置包括多孔陶瓷结构或多孔 中空聚合物纤维，其孔径适合于过滤细菌，而且所述装置包括位于微孔过滤器下游的 Nanoceram⑧过滤器。
39、 根据上述的权利要求1至37的其中之一所述的方法，其特征在于所述装置不含吸引正 电荷的超滤或微滤介质，例如Nanoceram⑧产品。
40、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述装置具有第二流体通路，所述第二流体通路从流体入口 (2),沿着但不穿过多孔过滤器壁体(8)，延伸到第二出口 (13， 28)，所述第二出口设有阀门(14， 29)系统，用于在开阀状态下实现前向冲洗目的。
41、 根据权利要求40所述的方法，其特征在于所述第一出口 (3， 22)设有第一标记，而 所述第二出口 (13， 28)设有第二标记，所述第二标记与第一标记有明显区别。
42、 根据权利要求40或41所述的方法，其特征在于所述方法包括在第二出口 (13)的上 游设置腔体(45)，所述腔体包括单向阀门(59)，所述单向阀门将腔体与微孔过滤器(16) 分隔开，并在所述腔体中提供着色剂(51)，用于使腔体中的流体着色，以警告消费者不 要使用从第二出口 (13)流出的流体。
43、 根据权利要求40、 41或42所述的方法，其特征在于所述方法包括在第二出口 (13) 的上游设置腔体(45)，所述腔体包括单向阀门(50),所述单向阀门将腔体与微孔过滤 器分隔开，其中，在所述腔体中提供赋予气味的制剂(51)或赋予味道的制剂(51)，用 于给腔体中的流体赋予气味和/或味道，以警告消费者不要使用从第二出口 (13)流出的 流体。
44、 根据上述的权利要求40至43的其中之一所述的方法，其特征在于所述装置具有柔性 的、可手动挤压的反向冲洗容器(42)，所述反向冲洗容器(42)连接到微孔过滤器(16， 52)的出口侧，用于使净化的流体从反向冲洗容器(42)，通过微孔过滤器(16)，进行 反向冲洗。
45、 根据权利要求44所述的方法，其特征在于所述反向冲洗容器(42)以封闭式末端结构 连接到微孔过滤器(16， 52)。
46、 根据权利要求45所述的方法，其特征在于所述方法包括为所述装置提供清晰的定位， 以实现恰当的使用，在所述定位中，反向冲洗容器(42)位于第一出口 (3)之下。
47、 根据上述的权利要求43至46的其中之一所述的方法，其特征在于所述方法包括将壳 体(40)设置为一个横截面小于6cm的管，所述反向冲洗容器沿着壳体的外侧，通过抓 住壳体四周并向容器施加压力，手动激活反向冲洗。
48、 根据权利要求47所述的方法，其特征在于所述反向冲洗容器是连接微孔过滤器与第一 出口的管的一部分。
49、 根据权利要求44所述的方法，其特征在于所述方法包括为壳体(40c)的至少一部分 提供具有弹力的壁体，并在壁体上施加压力，用于压迫净化的反向冲洗流体，使之从微 孔过滤器的出口侧穿过微孔过滤器。
50、 根据权利要求49所述的方法，其特征在于所述方法包括将微孔过滤器和壳体(40， 40a， 40b， 40c)设置为有弹力、可弯曲的管状过滤器，并使过滤器和壳体一起弯曲，用于压迫净化的反向冲洗流体，使之从微孔过滤器的出口侧穿过微孔过滤器。
51、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述装置在微孔过滤器与流体出口 之间设有流体存储容器，所述流体存储容器具有抗菌的内表面。
52、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述装置是便携式装置。
53、 根据权利要求52所述的方法，其特征在于所述装置的尺寸为，直径在2厘米到6厘米 之间，长度在10厘米到40厘米之间。
54、 根据权利要求53所述的方法，其特征在于所述装置是带有吸嘴的饮水吸管，所述吸嘴 用于与人的嘴接触。
55、 根据权利要求54所述的方法，其特征在于所述吸嘴，或吸嘴的至少一部分，优选的是 从吸嘴饮水时，用于与人的嘴接触的部分，具有抗菌表面。
56、 根据上述的权利要求1至52的其中之一所述的方法，其特征在于所述装置不设置用于 与人的嘴接触的吸嘴。
57、 根据上述的权利要求1至52的其中之一所述的方法，其特征在于所述装置是重力型液 体过滤器(21， 22)。
58、 根据权利要求57所述的方法，其特征在于所述过滤器是重力型过滤器(21， 22)，其 工作压强是0.01bar和0.2bar。
59、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述微孔过滤器具有0.1 m2-0.5m2 的薄膜表面积。
60、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于在入口压强为O.lbar时，将所述装 置设置为提供每小时6升-10升的过滤。
61、 根据上述的任一权利要求所述的方法，其特征在于所述微孔过滤器的材料含有抗菌物 质。
62、 根据上述的权利要求1至59的其中之一所述的方法，其特征在于所述方法包括将过滤 装置用于露营时对水进行净化。
63、 根据上述的权利要求1至59的其中之一所述的方法，其特征在于所述方法包括将过滤 装置用于军事行动时对水进行净化。
64、 根据上述的权利要求1至59的其中之一所述的方法，其特征在于所述方法包括将过滤 装置用于在紧急情况下对水进行净化。
65、 根据上述的权利要求1至59的其中之一所述的方法，其特征在于所述方法包括将过滤 装置用于在农村地区对水进行净化。
全文摘要
一种使用流体过滤装置对流体，主要是液体，进行过滤的方法，该过滤装置具有流体入口和流体出口，以及位于入口与出口之间、贯穿微孔过滤器的流体通路，该微孔过滤器具有适合的孔径，可通过物理粒径分离来过滤细菌或细菌和病毒。该过滤装置还包括抗菌源，将抗菌物质添加至流体通路的流体中，该流体通路是指位于流体入口与微孔过滤器的入口表面之间的通路。该流体过滤装置设有流经该装置的设计流量，该设计流量确保流经该装置的流体有适当的过滤，在流出口流出净化的流体。抗菌源，例如卤素源，配置为以低洗脱率释放抗菌物质，在流体以设计流量流经该装置的时间内，该洗脱率不足以充分杀死流体中的所有微生物，但是，该洗脱率足以长期阻止生物膜的形成。
文档编号B01D29/66GK101677701SQ200880015199
公开日2010年3月24日 申请日期2008年3月8日 优先权日2007年3月9日
发明者米凯尔·韦斯特高·凡德森 申请人:韦斯特高有限公司