用于去除饮用水中硝酸盐的过滤介质、滤芯以及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种去除饮用水中硝酸盐的过滤介质及其制备方法，由该过滤介质构 成的滤芯、净水装置和饮水机。
【背景技术】
[0002] 硝酸盐污染，来源于工业污水、生活污水及一些金属矿排放的污水，农业不合理使 用化肥、污水灌溉及污水渗漏等，使地下水受到严重的硝酸盐污染。
[0003] 美国国立卫生研宄院的一份报告中指出，饮用水中硝酸盐浓度升高可能会导致很 多健康问题，严重的会导致癌症。近来有证据表明，从饮用水中摄取过量的硝酸盐可能会增 加患阿尔茨海默病和糖尿病的风险。
[0004] 引用受硝酸盐污染的水会严重危害人们身体健康、水中的硝酸盐在人与动物的胃 肠道及唾液里被微生物转化为亚硝酸盐，导致缺氧而患高铁血红蛋白症，严重的会导致死 亡。还可能导致蓝婴儿症及癌症等，我国新的饮用水国家标准规定硝酸盐限值为l〇mg/L。
[0005] 自来水厂传统的砂滤、微滤水处理工艺对硝酸盐的处理效果不好，不能有效的去 除硝酸盐；离子交换方法繁琐，置换饱和后的冲洗水难以处理；反渗透法使用麻烦，费水费 电，成本高，排放的浓缩液不易处理，易造成二次污染；而生物法不适用于终端引用水处理。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明解决的技术问题是提供一种过滤介质及其制备方法，该过滤介 质对饮用水中的硝酸盐的去除率高，并且方法简单。还提供了由这种过滤介质构成的滤芯、 净水装置以及饮水机。
[0007] 本发明提供了一种去除饮用水中硝酸盐的过滤介质的制备方法，包括以下步骤：
[0008] a)将超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂的重量比为 200 ~300:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;
[0009] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却；
[0010] 所述压制压力为0. 4MPa~IMpa ;所述烧结温度为220°C~240°C ;所述烧结时间 为90~120min ;所述冷却温度为40~60°C。
[0011] 优选的，还包括长石粉，所述长石粉与所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭 粉、5A分子筛粉和发孔剂的重量比为100~150:200~300:100~200:100~200:50~ 100〇
[0012] 优选的，还包括重晶石粉。
[0013] 优选的，所述重晶石粉与所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛 粉和发孔剂的重量比为80~150:200~300:100~200:100~200:50~100。
[0014] 优选的，还包括磷灰石粉。
[0015] 本发明提供了根据上述权利要求所述的制备方法得到的用于去除饮用水中硝酸 盐的过滤介质。
[0016] 本发明提供了一种滤芯，由上述权利要求所述的过滤介质构成。
[0017] 本发明提供了一种净水装置，包括上述权利要求所述的过滤介质或者上述权利要 求所述的滤芯。
[0018] 本发明提供了一种饮水机，包括上述权利要求所述的净水装置。
[0019] 与现有技术相比，本发明提供了一种去除饮用水中硝酸盐的过滤介质的制备方 法，包括以下步骤：a)将超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂混 合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂的重 量比为200~300:100~200:100~200:50~100 ;b)将步骤a)所得的混合物在模具中 压制、烧结、冷却；所述压制压力为〇. 4MPa~IMpa ;所述烧结温度为220°C~240°C ;所述 烧结时间为90~120min ;所述冷却温度为40~60°C。本发明在上述原料的协同作用下， 制备得到的过滤介质对水中硝酸盐的去除率高，方法简单，适用于受其污染的饮用水，免除 元素硝酸盐对人体产生的伤害，使用简便，成本低，另外由于使用的是滤芯，不是粉体，所以 无需后续处理，适合家庭终端饮水处理。经检测该过滤介质对饮用水中硝酸盐的去除率在 97. 6%以上。
【具体实施方式】
[0020] 本发明提供了一种去除饮用水中硝酸盐的过滤介质的制备方法，包括以下步骤：
[0021] a)将超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂的重量比为 200 ~300:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;
[0022] b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制、烧结、冷却；
[0023] 所述压制压力为0· 4MPa~IMpa ;所述烧结温度为220°C~240°C ;所述烧结时间 为90~120min ;所述冷却温度为40~60°C。
[0024] 本发明首先将超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂混 合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木质医用活性炭粉、5A分子筛粉和发孔剂的重 量比为 200 ~300:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;优选为 220 ~280:110 ~190:110 ~ 190:55 ~95 ;更优选为 230 ~270:120 ~180:120 ~180:60 ~90。
[0025] 在本发明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量优选为100万~700万，更优选 为200万~600万，最优选为250万~400万。优选的粒径为104 μπι~124 μπι，更优选的 粒径为106 μπι~120 μπι。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型（分子量为150±50万）、M-II型（分子量为250±50 万）、M-III型（分子量为350±50万）、M-IV型（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，因为超高分子量聚乙烯 的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流动，所以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，可以起到吸附水中硝酸盐的作用。
[0026] 在本发明中，活性炭是一种多孔性物质，具有蜂窝状的孔隙结构，较大的比表面 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 据原料来源的不同活性炭优选分为木质活性炭、矿物质原料活性炭和其他原料制成的活性 炭等。其中，所述木质活性炭优选包括椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭；所述矿物质原料 活性炭优选包括各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭 优选包括废橡胶、废塑料制成的活性炭。本发明优选使用以椰壳材质为来源的活性炭，其强 度较高、吸附性能好，更优选为以椰壳材质为来源的医用活性炭。在本发明中，所述活性炭 的比表面积优选不低于500m 2/g，更优选不低于1000m2/g。活性炭可以高效的吸附水中的有 机物、尤其是医用活性炭，作为用过国家相关药品监督标准的产品，杂质含量低，表面积更 大，吸附效果也更好，并且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。本发 明采用的医用活性炭的粒径优选为74~89 μ m，更优选为76~86 μ m。
[0027] 在本发明中，分子筛是一种结晶型的铝硅酸盐，具有晶体的结构和特征，表面为固 体骨架，内部孔穴可起到吸附分子的作用。孔穴之间有孔道互相连接，分子有孔道经过。介 孔分子筛粉通过对物质的范德华力的物理吸附，其晶孔内部有很强的极性和库伦场，对极 性分子和不饱和分子表现出强烈的吸附能力。并且分子筛的孔径分布非常均一，只有分子 直径小于孔穴直径的物质才可能进入分子筛晶穴内部。本发明对于分子筛的种类和来源并 无限制，沸石分子筛在化学工业中作为固体吸附剂，可用于气体和液体干燥、存化、分离和 回收，被其吸附的物质可以解吸，沸石分子筛用后可以再生。孔径介于2nm~50nm的分子 筛成为介孔分子筛，孔径介于微孔和大孔之间，具有巨大表面积和三维孔道结构，孔道结构 高度有序，孔径单一分布，孔径尺寸可在较宽范围内变化，具有优异的吸附性能和较高的热 稳定性。在催化、吸附、分离等领域有广泛的应用价值。对残留在水中的硝酸盐的物理化学 吸附作用较好。本发明人发现，5A分子筛由于