专利名称：一种过滤介质及其制备方法、滤芯、净水装置和饮水机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种去除水中苯酚的过滤介质及其制备方法、使用该过滤介质的滤 芯、净水装置和饮水机。
背景技术：
工业和农业的迅速发展导致水资源遭到严重破坏，工业废水排放到江河、湖泊中， 农药、杀虫剂等大量使用以及生活垃圾和生活废水的肆意排放，这些都造成地下水和地表 水的水质变差，导致水中产生很多对人体有害的物质。水污染越来越成为影响人们生活的 严峻问题。苯酚简称酚，俗名石炭酸，分子式如下 苯酚为具有特殊气味的无色结晶，暴露于光和空气中易被氧化变为粉红色，然后 再变为深褐色。苯酚微溶于冷水，在65°C以上时可与水混溶，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。 酚有毒性，可以作为防腐剂和消毒剂。在工业上，苯酚的用途很广，是有机合成的重要原料， 大量用于制造酚醛树脂以及其他高分子材料、药物、染料、炸药等。例如，苯酚催化加氢即生 成己醇，如下式所示，可以用来生产尼龙-66。 目前，有些地区的苯酚污染比较严重。苯酚已经被世界野生动物基金会列为环境 荷尔蒙物质。由于它的毒性大，也被我国环保部门和美国国家环保署等多家机构列为优先 控制污染物。当人体摄入一定量时，会出现急性中毒症状，长时间的饮用被苯酚污染的水可 引起头晕、出疹、贫血等各种症状。目前还没有一种能够很好除去水中苯酚并且成本低的过滤介质。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于去除水中苯酚的过滤介质。该过滤 介质成本低，用于去除水中苯酚时，去除率高。另外，本发明还提供用于去除水中苯酚的过滤介质的制备方法。为了解决以上的技术问题，本发明采用以下的技术方案
一种用于去除水中苯酚的过滤介质的制备方法，包括如下步骤a)将包含超高分子量聚乙烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的原料混合， 超高分子量聚乙烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的重量比为200 350 120 240 120 240 120 150 ；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。优选地，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的重量比为 330 340 120 130 140 150 130 140。发明人发现，所述超高分子量聚乙 烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的重量比在这个范围内时，制备的过滤介质对苯酚的 去除率有明显的提高。所述超高分子量聚乙烯为重均分子量大于100万的聚乙烯，优选使用重均分子量 为250 400万的聚乙烯。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-I (分子量为150士50万)、M-II (分子量为250士50万)、 M-III (分子量为350士50万)、M-IV(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，另外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，可以起到吸附水中苯酚的作用。超高分子量聚乙 烯的粒径为89 104微米。活性炭是一种多孔性物质，它具有如蜂窝状的孔隙结构、巨大的比表面积、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 源不同活性炭可分为木质活性炭，如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等；矿物质原料活 性炭，如各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如废橡 胶、废塑料等制成的活性炭。其中以椰壳材质为来源的活性炭强度较高、吸附性能较好。优 选活性炭的比表面积不低于500平方米/克，更优选不低于1000平方米/克。活性炭可以高效吸附水中的杂质，尤其是医用活性炭，作为通过国家相关药品监 督标准的产品，杂质含量更低，表面积更大，吸附效果也更好。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。另外，采用粒径为74 89微米的医用活性炭，效果会更佳。锰矿是提炼锰的重要的矿石矿物，其化学成分为MnO2，理论成分Mn63. 19%, 0 36. 81%。锰矿中还含有碱金属、碱土金属、氧化铁、氧化硅等。锰矿的晶体属于四方晶系、金 红石型结构的氧化物矿物，通常呈铁黑色、条痕黑色等，具有半金属光泽，莫氏硬度为1 2，比重为4. 5 5g/cm3 (克/立方厘米)。本发明中使用的是广西巴马锰矿粉，发明人发现， 当广西巴马锰矿粉和超高分子量聚乙烯、活性炭以及发孔剂按照上述的方法制备出来的过 滤介质，对苯酚的去除率很有效果。优选地，广西巴马锰矿粉的粒径为44 53微米。发孔剂选择偶氮二甲酰胺、食品级碳酸氢铵、草酸中的至少一种。作为优选，发孔 剂为偶氮二甲酰胺或食品级碳酸氢铵。其中，食品级碳酸氢铵也称食用级碳酸氢铵，与工业 级碳酸氢铵相区别。虽然工业级碳酸氢铵也有发孔的作用，但是它可能会含有对健康有害 的杂质，不宜用作饮用水过滤介质的生产原料。发孔剂是一类易分解产生大量气体而引起 发孔作用的物质，其中偶氮类化合物、碳酸氢钠、碳酸氢铵、碳酸铵、磺酰腈类化合物、草酸 等是其典型的代表。压制压力可以选择为0.4 l.OMPa，烧结温度为220 230°C，烧结时间为120 150分钟，冷却至40 60°C即可以脱模。
虽然本发明对于上述制备方法中步骤a)中所用的几种原料进行了较为详尽的描 述，但是本发明不局限于此种理论或者另外的任何理论。对于在制备过程中它们之间的具 体的化学变化、结构的变化尚不能确定。此几种原料经过上述的工艺处理制备出的过滤介 质，可以有效去除水中的苯酚，并且有协同作用，可以将水中的苯酚充分吸收。在本发明中，对于混合步骤，可以认为任何不会显著改变粉体粒径和粒度分布的 低剪切混合器或搅拌器都是适用的，比如具有钝的叶轮叶片的搅拌器、滚筒式混合器、螺旋 式搅拌器等，转速要视混合器的类型而定，但以避免扬起粉尘为宜。混合后的粉体填装入预先设计好的模具中，通过加压将其压实，压力一般不大于 IMPa，且与所用模具的材质相适应；模具可以由铝、铸铁、钢或任何适当的能承受相应压力 和温度的材料制造。可以在模具内表面涂敷脱模剂，可选用硅氧烷油或任何其他的几乎不 会吸附到过滤介质上的市售脱模剂，也可以使用铝箔等脱模纸。本发明还提供了以下技术方案一种使用了上述过滤介质的滤芯。本发明还提供了以下技术方案一种净水装置，包括上述的过滤介质或者滤芯。本发明还提供了 一种包括上述净水装置的饮水机。相对于现有技术，本发明的优点在于所提出的技术方案能够去除水中的苯酚，去 除率达到96%以上，从而达到改善水质的目的，并且方法简单，制备过滤介质的原料来源广 泛，成本低。本发明所提供的技术方案，特别适用于被苯酚污染的水的处理。
具体实施例方式为能进一步理解本发明，下面结合实施例对上述的技术方案做进一步的阐述和说 明。实施例1本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉200g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-III型产品，其分子量为350万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉200g，所述医用活性炭的粒径为74 89微米，利用170目 和200目的筛子进行筛选即可以得到74 89微米的医用活性炭粉；(3)称取广西巴马锰矿粉120g，所述广西巴马锰矿粉的粒径为44 53微米，利用 270目和325目的筛子进行筛选即可以得到44 53微米的广西巴马锰矿粉；(4)称取食品级碳酸氢铵150g，纯度达到99. 99%以上；(5)将上述四种粉末放入机械搅拌器中搅拌10分钟混合均勻；(6)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 6MPa的液压压力下压制，在220°C温度 下烧结150分钟；(7)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。实施例2本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉260g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工有限公司助剂二厂的M-II型产品，其分子量为250万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉240g，所述医用活性炭的粒径为74 89微米，利用170目 和200目的筛子进行筛选即可以得到74 89微米的医用活性炭粉；(3)称取广西巴马锰矿粉240g，所述广西巴马锰矿粉的粒径为44 53微米，利用 270目和325目的筛子进行筛选即可以得到44 53微米的广西巴马锰矿粉；(4)称取偶氮二甲酰胺120g，纯度达到99. 99%以上；(5)将上述四种粉末放入机械搅拌器中搅拌8分钟混合均勻；(6)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 75MPa的液压压力下压制，在230°C温度 下烧结120分钟；(7)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。实施例3本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉330g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-II型产品，其分子量为250万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉130g，所述医用活性炭的粒径为74 89微米，利用170目 和200目的筛子进行筛选即可以得到74 89微米的医用活性炭粉；(3)称取广西巴马锰矿粉140g，所述广西巴马锰矿粉的粒径为44 53微米，利用 270目和325目的筛子进行筛选即可以得到44 53微米的广西巴马锰矿粉；(4)称取草酸140g，纯度达到99. 99%以上；(5)将上述四种粉末放入机械搅拌器中搅拌8分钟混合均勻；(6)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 75MPa的液压压力下压制，在220°C温度 下烧结120分钟；(7)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。实施例4本实施例的具体步骤包括以下步骤(1)称取超高分子量聚乙烯粉340g，所述超高分子量聚乙烯为北京东方石油化工 有限公司助剂二厂的M-II型产品，其分子量为250万，粒径为89 104微米，利用140目 和170目的筛子进行筛选即可以得到89 104微米的超高分子量聚乙烯粉；(2)称取医用活性炭粉120g，所述医用活性炭的粒径为74 89微米，利用170目 和200目的筛子进行筛选即可以得到74 89微米的医用活性炭粉；(3)称取广西巴马锰矿粉150g，所述广西巴马锰矿粉的粒径为44 53微米，利用 270目和325目的筛子进行筛选即可以得到44 53微米的广西巴马锰矿粉；(4)称取草酸130g，纯度达到99. 99%以上；(5)将上述四种粉末放入机械搅拌器中搅拌8分钟混合均勻；(6)装填入直径为50mm管状模具中，在0. 75MPa的液压压力下压制，在220°C温度 下烧结120分钟；(7)自然冷却至50°C然后脱模，即得多微细孔的管状滤芯。
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实施例1 4中所用原料的对照表如表1所示。表 1 实施例5取实施例1 4所得多微细孔的管状滤芯1，2，3，4，内衬两层无纺布，外包两层 无纺布，再在外层裹上聚丙烯多孔网，滤芯两端粘接上连接端盖，放置于不锈钢或塑料壳体 内，用于处理饮用水，经检测，该结构滤芯对饮用水中的苯酚的去除效果好，如表2所示。非 常适合家庭终端饮用水处理的需要。表2使用滤芯处理前后的水单位mg/L (毫克/升)
滤芯40. 10. 0001从表3可以看出，利用本发明的滤芯进行去除水中的苯酚取得了很好的效果。另外对处理前后的水也进行了其他项目的测试，测试结果如表3所示。表3使用滤芯处理前后的水 从表3可以看出，利用本发明的滤芯在去除苯酚的同时，对浑浊物和细菌微生物 的也有很好的去除效果。相对于现有技术，本发明的优点在于所提出的技术方案能够去除水中的苯酚，去 除率达到96%以上，从而达到改善水质的目的，并且方法简单，制备过滤介质的原料来源广 泛，成本低；另外，在去除水中苯酚的同时，也可以去除水中的浑浊物和细菌微生物，尤其是 对细菌微生物的去除率也较高。本发明所提供的技术方案，特别适用于被苯酚污染的水的处理。以上对本发明所提供的过滤介质及其制备方法以及由该过滤介质制成的滤芯进 行了详细介绍。本说明书中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对 于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想在具体实施方式
及应用范围上可能在实施过 程中会有改变之处。因此，本说明书记载的内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种用于去除水中苯酚的过滤介质的制备方法，包括如下步骤a)将包含超高分子量聚乙烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的重量比为200～350∶120～240∶120～240∶120～150；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯、活性炭、广 西巴马锰矿粉和发孔剂的重量比为330 340 120 130 140 150 130 140。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的粒径为 89 104微米。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述活性炭为医用活性炭，其粒 径为74 89微米。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述广西巴马锰矿粉的粒径为 44 53微米。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，发孔剂为偶氮二甲酰胺、食品级 碳酸氢铵、草酸中的至少一种。
7.根据权利要求1 6中任一项所述的制备方法得到的过滤介质。
8.使用权利要求7所述过滤介质的滤芯。
9.一种净水装置，包括使用权利要求7所述的过滤介质或者权利要求8所述的滤芯。
10.一种饮水机，包括权利要求9所述的净水装置。
全文摘要
本发明公开了一种用于去除水中苯酚的过滤介质的制备方法，包括如下步骤a)将包含超高分子量聚乙烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、广西巴马锰矿粉和发孔剂的重量比为200～350∶120～240∶120～240∶120～150；b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。本发明还公开了一种利用此制备方法制备的过滤介质、利用此过滤介质的滤芯、净水装置和饮水机。相对于现有技术，本发明的优点在于所提出的技术方案能够去除水中的苯酚，去除率达到96％以上，从而达到改善水质的目的，并且方法简单，制备过滤介质的原料来源广泛，成本低。
文档编号B01J20/20GK101898116SQ20091013869
公开日2010年12月1日 申请日期2009年5月25日 优先权日2009年5月25日
发明者周奇迪 申请人:周奇迪