一种高分子纤维活动滤芯自动滤水器及滤水方法与流程

1.本发明涉及一种滤水器，特别是涉及一种高分子纤维活动滤芯自动滤水器及滤水方法，本发明主要应用于家庭自来水过滤。


背景技术：

2.干净卫生的生活水对人体的健康十分重要，但同时能保留水中有益的金属元素也是人们的追求目标。现在大部分家庭自来水的过滤方式是膜过滤或者通过固定滤芯过滤，水通过过滤材料孔隙的同时，铁锈，砂，杂质等大部分都过滤下来，水得到净化的时亦有相当部分堵塞在孔隙中，对连续的过滤和清理带来极大的困难。通过膜过滤的纯净水，水中的钙镁离子大部分被留下而没有进入水中，导致水中钙镁离子含量较少，不利于人们健康。而且膜过滤成本较高，也不适合家庭应用。
3.中国发明专利申请201711439642.1公开了一种净水pp滤芯提供矿泉水的恒压净水器，包括净水器箱体、进水口、恒压阀和微滤膜滤芯，净水器箱体的一侧设有进水口，进水口处的水管上设有恒压阀，恒压阀的另一端与微滤膜滤芯连接，微滤膜滤芯、pp熔喷滤芯、颗粒碳滤芯、压缩碳滤芯连接，超滤膜滤芯和聚酯纤维过滤芯依次连接，聚酯纤维过滤芯的另一端与出水口连接。该技术净水器箱体内设置有六级过滤芯，虽然可以有效的过滤掉自来水杂质、细菌、有机物等物质，净水效果好，但经过六道滤芯，长期使用代理的滤芯替换，清洗复杂，过滤成本高，不利于家庭使用。
4.中国实用新型专利cn201720943635.4公开了一种自来水用净水装置，包括箱体，箱体设有内腔、进水口和出水口，进水口连接玻璃纤维过滤器，出水口连接反渗透过滤器，反渗透过滤器连接水泵，内腔内设有活性炭过滤器，活性炭过滤器将内腔分割为第一腔室和第二腔室，第一腔室内安装有亚硫酸钙盒并连通进水口，第二腔室连通出水口。虽然该技术能解决现有自来水内含有铁锈、细菌、余氯等有害物质，其出水可以实现直接饮用，但是从上面技术措施可见，该技术涉及玻璃纤维过滤、反渗透过滤、活性炭过滤、亚硫酸钙处理，工艺复杂，处理成本高，清洗困难，也不适合家庭使用。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种过滤效果好，成本低，尤其是反冲洗滤芯便利，无需拿出滤芯冲洗的高分子纤维活动滤芯自动滤水器，其过滤水的色度和悬浮物+与纯净水相当，而钙镁离子含量与矿泉水相当。
6.本发明目的通过如下技术方案实现：
7.一种高分子纤维活动滤芯自动滤水器，包括第一进水口、第二进水口、冲洗管、高分子纤维颗粒、箱体和出水口；箱体上分别设有第二进水口和出水口，箱体顶端或底端设有第一进水口；第一进水口通过设置在箱体空腔中的冲洗管连通到箱体的底部或顶部，冲洗管上或与冲洗管连通的空心结构上设有多个小孔，冲洗管内径为小孔的直径的5-200倍；箱体空腔中填充高分子纤维颗粒；高分子纤维颗粒为棉球状，在箱体空腔中的自由堆积量占
空腔容积的50-95％，高分子纤维颗粒在水中的浸润密度为0.9-1.4g/cm3。
8.为进一步实现本发明目的，优选地，所述的高分子纤维颗粒由聚酯，丙纶或腈纶材料的纤维经过缠绕成颗粒状，然后经过热处理，冷却后形成棉球状；或者是所述的高分子纤维颗粒由聚酯，丙纶或腈纶材料的纤维经过胶粘剂粘接形成。
9.优选地，所述的热处理是将缠绕成颗粒状的高分子纤维材料放入密封箱中通入200-260℃热风，使得纤维部分粘连成型。
10.优选地，所述的缠绕是将多根高分子纤维加入设有转轴的箱体中，通过转轴带动高分子纤维旋转成型。
11.优选地，所述的第一进水口、第二进水口和出水口中任意一个或者多个设有阀门。
12.优选地，所述的箱体及箱体中的腔体水平截面为长方形或者圆形；所述的第二进水口设置在箱体的上端或下端；所述的出水口设置在箱体的下端或上端。
13.优选地，所述的冲洗管的内径为2-80mm，所述的冲洗管从上到下不同方向均匀设有多个小孔；与冲洗管连通的空心结构为空心圆球形，空心结构设置在箱体中部。
14.优选地，所述的小孔的直径为0.1-2mm。
15.应用所述的高分子纤维活动滤芯自动滤水器的滤水方法：关闭第一进水口，直接来源于自来水管的自来水从第二进水口进入箱体，高分子纤维颗粒在自来水的作用力下充满整个箱体空腔，高分子纤维颗粒相互缠绕或者粘连在一起，形成一个整体滤芯结构，自来水通过该滤芯结构实现悬浮物、铁锈、微细沙砾，少量的氯化物和少量金属离子的过滤，需要时从出水口放出。
16.优选地，需要冲洗滤芯时，关闭第二进水口，将第一进水口连通至自来水管上，自来水进入冲洗管，通过设置在箱体空腔中的冲洗管连通到箱体的底部或顶部冲洗管上或与冲洗管连通的空心结构上设有多个小孔，冲洗管内径为小孔的直径的5-200倍，利用自来水的压力，水流从小孔中冲出射程达到5-7米，自来水冲刷悬浮状态的高分子纤维颗粒，冲洗5-30分钟，将高分子纤维颗粒清理较干净，冲洗物从出水口排出滤水器外，实现高分子纤维颗粒滤芯的循环使用。
17.与现有技术相比，本发明具有如下优点：
18.1)不用人工清洗滤芯；本发明主要通过高分子纤维颗粒对自来水进行过滤，高分子纤维颗粒活动填充箱体的空腔中，高分子纤维颗粒在水中的浸润密度为0.9-1.4g/cm3，使得高分子纤维颗粒悬浮在整个空腔中，而第一进水口通过设置在箱体空腔中的冲洗管连通到箱体的底部或顶部冲洗管上或与冲洗管连通的空心结构上设有多个小孔，冲洗管内径为小孔的直径的5-200倍，保证冲洗时，利用自来水的压力，水流从小孔中冲出射程达到5-7米，水可以较大的冲击力冲刷到悬浮状态的高分子纤维颗粒表面，由于高分子纤维颗粒是悬浮状，即使高分子纤维颗粒相互缠绕和粘连成整体滤芯，但高分子纤维本身的疏水性，缠绕和粘连的力度较小，再水压的作用下就基本分散成单体颗粒，水压可以冲洗到高分子纤维颗粒各个面，冲洗5-30分钟就可以保证高分子纤维颗粒清理较干净，将悬浮物冲洗干净后排出滤水器外，实现高分子纤维颗粒滤芯的循环使用。
19.2)过滤效果好；本发明利用高分纤维颗粒自由堆积在箱体空腔中，高分纤维颗粒在箱体空腔中的自由堆积量占空腔容积的50-95％，高分子纤维颗粒在水中的浸润密度为0.9-1.4g/cm3，在自来水进水压力作用下高分子纤维颗粒悬浮在整个空腔中，纤维颗粒相
互之间缠绕或者粘连，形成一个整体滤芯结构，流经滤芯的水中杂质，包括悬浮物，铁锈，细小沙砾等很容易被吸附，而且形成的整体滤芯结构使得自来水流经的路径更长，过滤效果更好，经测试，在3-5秒内就可以经水中98.6％的固体杂质截留，实施例测试结果可见，在色度和悬浮物两个指标，应用本发明的过滤水与纯净水基本一致，说明本发明对杂质的过滤效果非常好。
20.3)有益物质保留量大；本发明利用高分子纤维颗粒作为滤芯，纤维之间的间隙完全可以通过锌、钙等对人体有益的离子。
21.4)滤芯一次使用时间长；本发明的滤芯由于形成一个整体缠绕结构，对自来水的杂质容量大，滤芯一次使用10-30天都不用进行冲洗。
22.5)不用更换滤芯；本发明的高分子纤维颗粒经过冲洗后既不用拿出来，又不用更换，可以反复使用，如果使用时间长，可以对箱体内壁进行清洗，而不用更换滤芯。
23.6)不耗电；本发明直接利用自来水的流动力使得高分子纤维颗粒在箱体空腔中悬浮，不用其他动力，冲洗滤芯时，也是直接利用自来水的冲击力以及冲洗管内径与小孔的面积差形成的冲洗力，不用其他动力，不用电能。
附图说明
24.图1为本发明高分子纤维活动滤芯自动滤水器的结构示意图。
25.图中示出：第一进水口1、第二进水口2、冲洗管3、高分子纤维颗粒4、箱体5、出水口6和小孔7。
具体实施方式
26.为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但本发明的实施方式不限如此。本发明中内径是指管道水平截面空心圆的直径。
27.如图1所示，一种高分子纤维活动滤芯自动滤水器，包括第一进水口1、第二进水口2、冲洗管3、高分子纤维颗粒4、箱体5和出水口6。箱体5的上端设有第二进水口2，箱体5的下端设有出水口6，箱体顶端设有第一进水口1，第一进水口1通过设置在箱体空腔中的冲洗管3连通到箱体5的底部，冲洗管3从上到下不同方向均匀设有多个小孔7(还可是与冲洗管3连通的空心结构上设有多个小孔，空心结构可以是空心球)，冲洗管3内径为小孔的直径的5-200倍；箱体空腔中填充高分子纤维颗粒4；高分子纤维颗粒4为棉球状，在箱体空腔中的自由堆积量占空腔容积的50-95％，优选地，高分子纤维颗粒由聚酯，丙纶或腈纶材料的纤维经过缠绕成颗粒状，然后经过热处理，冷却后形成棉球状；或者是所述的高分子纤维颗粒由聚酯，丙纶或腈纶材料的纤维经过胶粘剂粘接形成。高分子纤维颗粒4在水中的浸润密度为0.9-1.4g/cm3。
28.所述的热处理是将缠绕成颗粒状的高分子纤维材料放入密封箱中通入200-260℃热风，使得纤维部分粘连成型。
29.所述的缠绕是将多根高分子纤维加入设有转轴的箱体中，通过转轴带动高分子纤维旋转成型。第一进水口1、第二进水口2和出水口6中任意一个或者多个设有阀门。箱体5及箱体中的腔体水平截面为长方形或者圆形。
30.第二进水口2可设置在箱体5的上端或下端，出水口6可设置在箱体5的下端或上
端，第一进水口1可设置在箱体顶端或者底端。
31.优选冲洗管的内径为2-80mm，冲洗管从上到下不同方向均匀设有多个小孔；与冲洗管连通的空心结构为空心圆球形，空心结构设置在箱体中部。优选小孔的直径为0.1-2mm。
32.实施例1
33.利用图1的高分子纤维活动滤芯自动滤水器处理广州某小区自来水。冲洗管3从上到下不同方向均匀设有多个小孔7，冲洗管3内径为小孔的直径的10倍，其中冲洗管的内径为5mm，小孔的直径为0.5mm；箱体空腔中填充高分子纤维颗粒4；高分子纤维颗粒4为棉球状，在箱体空腔中的自由堆积量占空腔容积的95％；高分子纤维颗粒由聚酯经过缠绕成颗粒状，然后经过热处理，冷却后形成棉球状，高分子纤维颗粒4在水中的浸润密度为1.05g/cm3。自来水从第二进水口2进入箱体5，高分子纤维颗粒4在自来水的作用力下充满整个箱体5空腔，高分子纤维颗粒4相互缠绕或者粘连在一起，形成一个整体滤芯结构，自来水通过该滤芯结构实现悬浮物、铁锈、微细沙砾，少量的氯化物和少量金属离子的过滤，然后从出水口6放出。对比自来水原水，市售的纯净水、某市售滤水器处理的滤水、本实施例1处理后的出水、连续使用本实施例滤水器10天后冲洗上述滤芯5分钟后的出水(清洗时出水)、冲洗上述冲洗管干净后的出水(清洗后出水)如下表1所示。
34.本实施例滤水器可连续使用10-30天，入需要冲洗滤芯，关闭第二进水口2，将第一进水口连通自来水，对滤芯进行冲洗，很溶液看到整体滤芯结构在自来水亚作用下分散为单个棉球颗粒，冲洗时间一般为10-30分钟，冲洗干净后，滤芯不用拿出来就可以关闭第一进水口，将第二进水口连通自来水实现对自来水过滤处理。表1中清洗后出水就是继续使用滤芯后对出水口出水的测试结果。清洗时出水就是对滤芯冲洗5分钟后在出水口出水的测试结果。测试方法是按照gb5750生活用水标准方法检测，下面实施例2和3的测试方法同实施例1，不一一说明。
35.本实施例可见，将自来水中的杂质及悬浮物清理的时依靠活动滤芯，将粘在滤芯表的杂质及悬浮物清理并带出箱体外也是依靠自来水体系的压力即可，而不需要外加动力。在自来水进水压力作用下高分子纤维颗粒悬浮在整个空腔中，纤维颗粒相互之间缠绕或者粘连，形成一个整体滤芯结构，流经滤芯的水中杂质，包括悬浮物，铁锈，细小沙砾等很容易被吸附，而且形成的整体滤芯结构使得自来水流经的路径更长，过滤效果更好。经测试，在3-5秒内就可以经水中98.6％的固体杂质截留，表1测试结果可见，在色度和悬浮物两个指标，应用本发明的过滤水与纯净水基本一致，说明本发明对杂质的过滤效果非常好，氯化物含量本实施例要优于市售滤水器，而再钙镁离子含量上，本实施例显著优于纯净水，与市售滤水器相当。
36.表1
[0037][0038]
实施例2
[0039]
利用图1的高分子纤维活动滤芯自动滤水器处理广州某小区自来水。冲洗管3从上到下不同方向均匀设有多个小孔7，冲洗管3内径为小孔的直径的10倍，其中冲洗管的内径为20mm，小孔的直径为0.2mm；箱体空腔中填充高分子纤维颗粒4；高分子纤维颗粒4为棉球状，在箱体空腔中的自由堆积量占空腔容积的80％；高分子纤维颗粒由丙纶经过缠绕成颗粒状，然后经过热处理，冷却后形成棉球状，高分子纤维颗粒4在水中的浸润密度为0.91g/cm3。自来水从第二进水口2进入箱体5，高分子纤维颗粒4在自来水的作用力下充满整个箱体5空腔，高分子纤维颗粒4相互缠绕或者粘连在一起，形成一个整体滤芯结构，自来水通过该滤芯结构实现悬浮物、铁锈、微细沙砾，少量的氯化物和少量金属离子的过滤，然后从出水口6放出。对比自来水原水，市售的纯净水、某市售滤水器处理的滤水、本实施例1处理后的出水、连续使用本实施例滤水器10天后冲洗上述滤芯5分钟后的出水(清洗时出水)、冲洗上述冲洗管干净后的出水(清洗后出水)如下表2所示。
[0040]
表2
[0041][0042]
实施例3
[0043]
利用图1的高分子纤维活动滤芯自动滤水器处理广州某小区自来水。冲洗管3从上到下不同方向均匀设有多个小孔7，冲洗管3内径为小孔的直径的10倍，其中冲洗管的内径为30mm，小孔的直径为1.5mm；箱体空腔中填充高分子纤维颗粒4；高分子纤维颗粒4为棉球状，在箱体空腔中的自由堆积量占空腔容积的55％；高分子纤维颗粒由腈纶材料经过缠绕成颗粒状，然后经过热处理，冷却后形成棉球状，高分子纤维颗粒4在水中的浸润密度为1.17g/cm3。自来水从第二进水口2进入箱体5，高分子纤维颗粒4在自来水的作用力下充满整个箱体5空腔，高分子纤维颗粒4相互缠绕或者粘连在一起，形成一个整体滤芯结构，自来水通过该滤芯结构实现悬浮物、铁锈、微细沙砾，少量的氯化物和少量金属离子的过滤，然后从出水口6放出。对比自来水原水，市售的纯净水、某市售滤水器处理的滤水、本实施例1处理后的出水、连续使用本实施例滤水器10天后冲洗上述滤芯5分钟后的出水(清洗时出水)、冲洗上述冲洗管干净后的出水(清洗后出水)如下表3所示。
[0044]
表3
[0045][0046][0047]
本发明冲洗管内径为小孔的直径的5-200倍，保证冲洗时，利用自来水的压力，水流从小孔中冲出射程达到5-7米，水可以较大的冲击力冲刷到悬浮状态的高分子纤维颗粒表面，由于高分子纤维颗粒是悬浮状，即使高分子纤维颗粒相互缠绕和粘连成整体滤芯，但高分子纤维本身的疏水性，缠绕和粘连的力度较小，再水压的作用下就基本分散成单体颗粒，水压可以冲洗到高分子纤维颗粒各个面，冲洗5-30分钟就可以保证高分子纤维颗粒清理较干净，将悬浮物冲洗干净后排出滤水器外，实现高分子纤维颗粒滤芯的循环使用。而且在自来水进水压力作用下高分子纤维颗粒悬浮在整个空腔中，纤维颗粒相互之间缠绕或者粘连，形成一个整体滤芯结构，流经滤芯的水中杂质，包括悬浮物，铁锈，细小沙砾等很容易被吸附，而且形成的整体滤芯结构使得自来水流经的路径更长，过滤效果更好，经测试，在3-5秒内就可以经水中98.6％的固体杂质截留，实施例测试结果可见，在色度和悬浮物两个指标，应用本发明的过滤水与纯净水基本一致，说明本发明对杂质的过滤效果非常好。
[0048]
尤其是本发明利用高分子纤维颗粒作为滤芯，纤维之间的间隙完全可以通过锌、钙等对人体有益的离子；滤芯一次使用10-30天都不用进行冲洗；本发明的高分子纤维颗粒经过冲洗后既不用拿出来，又不用更换，可以反复使用，如果使用时间长，可以对箱体内壁进行清洗，而不用更换滤芯。本发明直接利用自来水的流动力使得高分子纤维颗粒在箱体空腔中悬浮，不用其他动力，冲洗滤芯时，也是直接利用自来水的冲击力以及冲洗管内径与小孔的面积差形成的冲洗力，不用其他动力，不用电能。