包含氮和硫的过滤介质的制作方法_3

文档序号:8343852阅读:来源:国知局
(下文中称为"氯胺")来自饮 用水源的消毒。在一个实施例中,在如本文所公开使水性溶液与包含碳、硫和氮的载体接触 之后,所得水性溶液包含减少量的氯胺。
[0071] 在一个实施例中,使用本公开的载体制备的过滤介质具有用于除去氯胺的高容量 (例如,基于每体积活性的除氯胺材料所除去的氯胺的量计,至少〇. lg/cc、0. 2g/cc)。该容 量,进而水的流通量,是用于设计具有可接受地长的使用寿命的过滤器的关键。
[0072] 碳块样品的容量被报告为在流出物中的氯胺的浓度升高超过0.5mg/L之前所获 得的流通量。在一个实施例中,在4. 8秒EBCT下运行时,活性的除氯胺材料具有大于200、 250、300或甚至350加仑的容量。在一个实施例中,在3. 3秒EBCT下运行时,活性的除氯胺 材料具有大于175、200、250或甚至300加仑的容量。
[0073] 在设计过滤介质中,还有利的是具有能够与所关注污染物快速反应的介质。已发 现,使用本文所公开的载体制成的过滤介质提供快速反应速率,因此得到用于除去氯胺的 良好性能且空床接触时间低至3至5秒。空床接触时间被定义为以加仑计的过滤器体积除 以以加仑/秒计的水流速。快速且有效地除去氯胺的能力是减小过滤器所需尺寸的关键。 在许多应用中,空间是受限的,因此使过滤器体积"小型化"是得到顾客认可的关键。空间 受限的应用包括冷藏机过滤器、水龙头过滤器端部、厨房的工作台面的过滤器、用于便携式 和家用透析系统的过滤器、重力流装置(储罐)和进入点家用过滤器。因此,本文所公开的 介质可扩展对于顾客而言从水除去氯胺是可行且所需的应用的范围。目前,用于上述应用 的氯胺过滤器在容量方面太大或太低而对于广泛的使用者而言不实用。
[0074] 如本文所公开的活性氯胺材料可用于除去下列应用的水性流中的氯胺:适合家庭 或商业使用的使用点或进入点过滤器,以及用于透析水的过滤器。
[0075] 本公开的实施例包括但不限于下列:
[0076] 实施例1. 一种液体过滤装置,所述液体过滤装置包括:用于处理含氯胺液体的 容器,其中所述容器包含活性的除氯胺材料,并且其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和 硫,并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量%。
[0077] 实施例2. -种液体过滤装置,所述液体过滤装置包括:用于处理含氯胺液体的容 器,其中所述容器包含活性的除氯胺材料,并且其中所述活性的除氯胺材料为碳基载体与 包含含硫成分的化合物的反应产物,其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和硫,并且所述 活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量%。
[0078] 实施例3. -种液体过滤装置,所述液体过滤装置包括用于液体的流体导管,其将 流体入口流体地连接至流体出口;以及设置在所述流体导管中的过滤介质;其中所述过滤 介质包含活性的除氯胺材料,并且其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和硫,并且所述活 性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量%。
[0079] 实施例4. 一种液体过滤装置,所述液体过滤装置包括用于液体的流体导管,其将 流体入口流体地连接至流体出口;以及设置在所述流体导管中的过滤介质;其中所述过滤 介质包含载体,其中所述载体为活性的除氯胺材料,并且所述活性的除氯胺材料为碳基载 体,所述碳基载体包含(i)所述碳基载体的表面与(ii)具有式[(:]'[幻'的盐的热反应产 物,其中[C]为阳离子,[A]为阴离子,并且X和y独立地为至少1 ;并且进一步地,其中所述 盐包含至少一个硫原子和至少一个氮原子。
[0080] 实施例5.根据实施例4所述的液体过滤装置,其中所述活性的除氯胺材料包含 碳、氮和硫,并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量%。
[0081] 实施例6.根据前述实施例中任一项所述的液体过滤装置,其中基于XPS表面分 析,至少0. 2质量%的所述活性的除氯胺材料包含处于高于0的氧化态的硫。
[0082] 实施例7.根据前述实施例中任一项所述的液体过滤装置,其中所述活性的除氯 胺材料包含碳基载体。
[0083] 实施例8.根据实施例7所述的液体过滤装置,其中所述碳基载体是活性炭。
[0084] 实施例9.根据前述实施例中任一项所述的液体过滤装置,其中所述活性的除氯 胺材料基本上不含金属。
[0085] 实施例10.根据前述实施例中任一项所述的液体过滤装置,其中所述活性的除氯 胺材料包含(i)所述碳基载体的表面与(ii)含氮化学物质和含硫化学物质的热反应产物。
[0086] 实施例11.根据实施例10所述的液体过滤装置,其中所述含氮化学物质和所述含 硫化学物质是相同的化合物。
[0087] 实施例12.根据实施例11所述的液体过滤装置,其中所述含氮化学物质和所述含 硫化学物质为具有式[C] +yJArxy的盐,其中[C]为阳离子,[A]为阴离子,并且X和y独立 地为至少1 ;并且进一步地,其中所述盐包含至少一个硫原子和至少一个氮原子。
[0088] 实施例13.根据实施例12所述的液体过滤装置,其中所述阳离子选自:按根及其 烷基化或芳基化的衍生物、胍镶、咪唑键、吗啉鐘、苯胺键、硫代吗啉键、吩噻嗪鐵、R比啶 I翁以及它们的组合。
[0089] 实施例14.根据实施例12-13中任一项所述的液体过滤装置,其中所述阴离子选 自:硫酸根、硫酸氢根、亚硫酸根、亚硫酸氢根、硫代硫酸根、多硫根、氨基磺酸根、连多硫酸 根、硫氰酸根以及它们的组合。
[0090] 实施例15.根据前述实施例中任一项所述的液体过滤装置,其中所述活性的除氯 胺材料包含CN pSp其中p和r独立地大于0。
[0091] 实施例16.根据前述实施例中任一项所述的液体过滤装置,其中所述活性的除氯 胺材料包含超过2. 0质量%的硫。
[0092] 实施例17.根据前述实施例中任一项所述的液体过滤装置,其中在4. 8秒EBCT 下,所述活性的除氯胺材料具有大于200加仑的容量。
[0093] 实施例18. -种用于从水性溶液中除去氯胺的方法,所述方法包括:提供包含氯 胺的水性溶液以及使所述水性溶液与活性的除氯胺材料接触,其中所述活性的除氯胺材料 包含碳、氮和硫,并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量%。
[0094] 实施例19. 一种用于从水性溶液中除去氯胺的方法,所述方法包括:提供包含氯 胺的水性溶液以及使所述水性溶液与活性的除氯胺材料接触,其中所述活性氯胺材料为碳 基载体并且包含(i)所述载体的表面与(ii)具有式[(:]'[幻'的盐的反应产物,其中[C] 为阳离子,[A]为阴离子,并且X和y独立地为至少1,并且进一步地,其中所述盐包含至少 一个硫原子和至少一个氮原子。
[0095] 实施例20.根据实施例19所述的方法,其中所述活性的除氯胺材料包含碳、氮和 硫,并且所述活性的除氯胺材料中的硫和氮的总和为至少4. 0质量%。
[0096] 实施例21.根据实施例19-20中任一项所述的方法,其中在氯胺的除去过程中,基 于所述活性的除氯胺材料的总质量计,所述活性的除氯胺材料中至少0. 2质量%的硫处于 高于〇的氧化态。
[0097] 实施例22.根据实施例19-21中任一项所述的方法,其中所述活性的除氯胺材料 包含碳基载体。
[0098] 实施例23.根据实施例22所述的方法,其中所述碳基载体是活性炭。
[0099] 实施例24.根据实施例19-23中任一项所述的方法,其中所述活性的除氯胺材料 基本上不含金属。
[0100] 实施例25.根据实施例19-24中任一项所述的方法,其中所述活性的除氯胺材料 包含(i)含碳固体的表面与(ii)含氮化学物质和含硫化学物质的热反应产物。
[0101] 实施例26.根据实施例25所述的方法,其中所述含氮化学物质和所述含硫化学物 质是相同的化合物。
[0102] 实施例27.根据实施例26所述的方法,其中所述含氮化学物质和所述含硫化学物 质为具有式[C] +yJArxy的盐,其中[C]为阳离子,[A]为阴离子,并且X和y独立地为至少 1 ;并且进一步地,其中所述盐包含至少一个硫原子和至少一个氮原子。
[0103] 实施例28.根据实施例27所述的方法,其中所述阳离子选自:按根及其烷基化或 芳基化的衍生物、胍铺、咪唑键、吗啉键、苯胺儀、硫代吗啉輸、吩噻嗪铺、啦啶鎌以及它 们的组合。
[0104] 实施例29.根据实施例27-28中任一项所述的方法,其中所述阴离子选自:硫酸 根、硫酸氢根、亚硫酸根、亚硫酸氢根、硫代硫酸根、多硫根、氨基磺酸根、连多硫酸根、硫氰 酸根以及它们的组合。
[0105] 实施例30.根据实施例19-29中任一项所述的方法,其中所述
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