一種濾芯和含有該濾芯的凈水杯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于戶外用品領(lǐng)域，尤其涉及一種濾芯和含有該濾芯的凈水杯。所述濾芯由四層過濾層組成，由上至下分別為負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層，有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇材料復(fù)合濾層，殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層以及陶瓷堿性球濾層。含有上述濾芯的便攜式可加熱凈水杯結(jié)構(gòu)包括上下兩個杯體，體積小巧，凈水能力強，使用方便，完全能夠在減輕人們負(fù)重的前提下，滿足人們對潔凈飲水的需求。
【專利說明】一種濾芯和含有該濾芯的凈水杯
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于戶外用品領(lǐng)域，尤其涉及一種濾芯和含有該濾芯的凈水杯。
【背景技術(shù)】
[0002]水作為人類的生命之源，有著不可替代的作用，而水質(zhì)污染卻日益嚴(yán)重。我國70%的河流湖泊遭到不同程度的污染，3億多人的飲水呈現(xiàn)不安全的狀態(tài)。而如今隨著生活水平的提高，越來越多的人們選擇走出家門，去戶外感受大自然的獨特魅力。當(dāng)人們進(jìn)行戶外活動時，往往會出現(xiàn)自帶飲水不足的狀況，在極端自然災(zāi)害應(yīng)急情況下，由于條件限制，人們不能將野外的水源完全潔凈后飲用，不能有效地隔離水中的細(xì)菌、重金屬離子等對人體有害的物質(zhì)，易造成人們飲水后生病，嚴(yán)重時危及生命安全。國內(nèi)外眾多的凈水杯產(chǎn)品中，濾芯材料一般選用粒狀活性炭等一種或幾種活性材料，將這些材料直接經(jīng)簡單組合后裝在凈水器內(nèi)，這樣做雖然可以去除重金屬、農(nóng)藥、有機物，卻不能有效滅菌，因為細(xì)菌會在這類吸附材料上富集繁殖，為了滅菌，需要對活性材料進(jìn)行滲銀或加氯、加碘處理，這樣會帶來二次污染，并且工藝復(fù)雜；目前凈水杯的濾芯選用KDF作為濾料以達(dá)到滅菌的目的，但KDF在使用過程中容易板結(jié)成塊，使壓損增大，從而影響水的流速和凈水效果，而且出水的銅、鋅離子濃度增加較多。而凈水器中如果添裝多孔陶瓷濾芯或經(jīng)燒結(jié)的多孔高分子材料，中空纖維濾膜等，雖然可以阻隔部分細(xì)菌，卻不能有效地去除重金屬、農(nóng)藥、有機物等有害物質(zhì)；有些濾芯采取多級處理，使用多種材料以彌補前述濾芯的缺陷，但這種濾芯的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高昂。不僅如此，凈水杯杯體結(jié)構(gòu)比較簡單，多是有加壓裝置和濾芯簡單組合而成，即使有的杯子設(shè)計流量檢測方法，但是方法比較粗糙?？傮w來說，現(xiàn)在的凈水杯并不理想。如何在復(fù)雜，尤其是緊急的情況下實現(xiàn)野外水凈化，一直是目前研究的熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供了一種濾芯和含有該濾芯的凈水杯。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，體積小巧，凈水能力強，使用方便，完全能夠在減輕人們負(fù)重的前提下，滿足人們對潔凈飲水的需求。`
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種濾芯，所述濾芯由四層過濾層組成，由上至下分別為負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層、有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇材料復(fù)合濾層、殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層和陶瓷堿性球濾層。
[0005]優(yōu)選的，所述的負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層制備方法如下:
a.取物質(zhì)的量比為1:0.25:1:0.67:60的硅酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、乙二胺四乙酸鈉和水配成溶液并攪拌，按質(zhì)量比為3:2:1將上述溶液、正庚烷和浙青基活性炭纖維氈混合并攪拌反應(yīng)4飛h，室溫靜置25~30h后干燥，取干燥后固體用3(T35°C乙醇沖洗3~4次后干燥；
b.將a步驟所得產(chǎn)物利用真空浸潰加熱分解的方法使其載銀，載銀質(zhì)量為介孔分子篩活性炭纖維質(zhì)量的4.8飛.4%，然后加工至f 1.5cm厚的濾膜，即得負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層。
活性炭纖維有超過一半的碳原子位于其內(nèi)表面和外表面，一般比表面積可達(dá)1000mVg以上，構(gòu)型以微孔為主，具有強度高、耐高溫、不易粉化、洗脫速度快、加工成型好、耐酸堿腐蝕、再生性能好、對環(huán)境友好等特點。載銀介孔分子篩的活性炭纖維具有吸附和滅菌的雙重功能，且分子篩可以提高載銀活性炭纖維的耐水沖刷性能。
[0006]所述的真空浸潰加熱分解的步驟如下:
先將a步驟所得產(chǎn)物置于真空環(huán)境中，然后在真空環(huán)境下與AgN03溶液混合，攪拌或靜置f5h后，在24(T270°C下烘干焙燒制得，載銀質(zhì)量為介孔分子篩活性炭纖維質(zhì)量的
4.8^6.4%的負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維。
[0007]優(yōu)選的，所述的有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇凈水材料復(fù)合濾層制備方法如下:
a.將天然沸石進(jìn)行酸洗刻蝕后，然后與質(zhì)量為天然沸石質(zhì)量9%~16%的聚合氯化鋁混合升溫至32(T350°C，用燒蝕工藝處理；
b.向每克a步驟所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量濃度為r5g/L的十六烷基三甲基溴化銨3~4mL，瓶裝密封后放入振蕩速度為10(Tl20r/min的恒溫水浴振蕩器中，在35飛(TC進(jìn)行離子交換反應(yīng)1.5~2.5h ；
c.將b步驟所得的 產(chǎn)物用去離子水浸泡、沖洗，然后放入馬弗爐中復(fù)焙燒失:溫度20(T240°C，時間1.5^2h,自然冷卻后得到粉末狀有機離子負(fù)載沸石；
d.將c步驟所得的產(chǎn)物按4:1的質(zhì)量比與納米金屬簇凈水材料混合均勻，然后在200~220°C壓制為1.5~2mm厚，截面直徑7(T75mm的圓柱體，將所得圓柱體裝入層狀網(wǎng)格即得有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇凈水材料復(fù)合濾層。
[0008]天然沸石具有大的比表面積和可交換的層間陽離子，因而具有較好的吸附和離子交換性能，而負(fù)載有機離子的沸石對有機物的吸附能力大大增加。納米金屬簇凈水材料又稱納米KDF，既有豐富的孔道和大的比表面積，又有強氧化還原性的活性組分。水中的余氯、有害重金屬離子等污染物被其吸附到濾料的表面和孔道中，在納米銅鋅金屬簇的作用下，有害重金屬離子如Pb，Cd, Cr被還原成不溶于水的金屬，余氯被還原成氯離子，有機污染物等在這些微原電池上發(fā)生反應(yīng)，被氧化降解為無害物質(zhì)。反應(yīng)過程中產(chǎn)生的電位變化，有很好的抑菌作用，可以抑制負(fù)載有機離子的沸石中細(xì)菌滋生。
[0009]酸洗刻蝕是將刻蝕材料浸泡在酸性腐蝕液內(nèi)進(jìn)行腐蝕的技術(shù)，主要通過稀釋的酸在較為平整的天然沸石上刻出絨面，從而增加光程，減少光的反射，它是一種純化學(xué)刻蝕。
[0010]優(yōu)選的，所述的殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層制備方法如下:
a.將麥飯石浸泡于0.1~0.3 mo I/L的HCl溶液24 h，過濾后用離子水洗至中性并干燥，粉碎至60— 80目；
b.用體積分?jǐn)?shù)為1%~3%的醋酸溶液溶解脫乙酰度為90%的殼聚糖，制成0.01g/mL的殼聚糖溶液；
c.將a步驟所得產(chǎn)物與b步驟 所得產(chǎn)物混合至糊狀，在100~120°C條件下干燥，粉碎至180~200目后，在200~220°C壓制為1.5~2cm厚的圓柱體，將所得圓柱體裝入層狀網(wǎng)格即得殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層。[0011]殼聚糖具有很強的吸附能力，殼聚糖不僅可以吸附鎂、鉀，而且可以吸附鋅、鈣、汞和鈾，殼聚糖的吸附能力的大小取決于其脫乙酰度，脫乙酰度越大，吸附能力越強，殼聚糖對許多物質(zhì)具有螯合吸附作用，其分子中的氨基和與氨基相臨的羥基與許多金屬離子(如Hg2+、Ni2+、Cu2+、Pb2+、Ca2+、Ag+等)能形成穩(wěn)定的螯合物，麥飯石是一種對生物無毒、無害并具有一定生物活性的復(fù)合礦物或藥用巖石，主要化學(xué)成分是無機的硅鋁酸鹽，對細(xì)菌具有很強的吸附作用，其用水浸泡后，可以溶出鉀、鈉、鈣、鎂、硅、錳、鈦、磷等人體并經(jīng)特殊處理和成型焙燒制成，同時麥飯石可以調(diào)節(jié)人體的酸堿平衡，使水體PH在8.3左右，并能補充人體必須的鋅鋰，碘，硒等二十多中微量元素，還可調(diào)節(jié)生物體微循環(huán)，提高人體的免疫能力；
堿性陶瓷球由電氣石、高嶺土及貝殼粉等多種天然礦物質(zhì)、光催化劑、晶體材料組成?？梢哉{(diào)節(jié)人體的酸堿平衡，使水體PH在7.3左右。同時能補充人體必須的鋅鋰，碘，硒等二十多中微量元素，還可調(diào)節(jié)生物體微循環(huán)，提高人體的免疫能力起到保健作用。
[0012]含有上述濾芯的凈水杯，包括螺紋連接的上、下杯體，上杯體頂部與杯蓋螺紋連接，杯蓋頂部設(shè)有頂蓋，頂蓋包括打氣裝置，打氣裝置通過杯蓋上的通氣孔與上杯體連通，上杯體底部設(shè)有濾芯，濾芯上設(shè)有氣密芯，上杯體和下杯體通過氣密芯和濾芯連通，濾芯下端與加熱裝置連接。
[0013]工作時，人們將杯蓋與上杯體分離，裝入野外水，將杯蓋與上杯體結(jié)合，在將頂蓋與杯蓋連接，使用頂蓋的打氣裝置將空氣通過通氣孔打入上杯體，空氣將上杯體內(nèi)的野外水壓過濾芯，使其流入下杯體，同時進(jìn)入下杯體的空氣通過氣密芯流回上杯體，形成氣體流動回路。氣密芯僅能夠使下杯體的空氣流回上杯體，不能使下杯體的凈化水流回上杯體內(nèi)。凈化完畢后，將上杯體和下杯體分離，飲用下杯體內(nèi)的凈化水即可。
[0014]優(yōu)選的，所述的頂蓋頂部中心固設(shè)有指南針，頂蓋頂部還設(shè)有半環(huán)形凹槽，頂蓋兩端與半環(huán)形拉環(huán)兩端連 接，半環(huán)形拉環(huán)與半環(huán)形凹槽間隙配合，頂蓋與半環(huán)形拉環(huán)連接處的外壁上設(shè)有凸臺，杯蓋上設(shè)有直徑上小下大的階梯孔槽，階梯孔槽上兩端設(shè)有凹槽，凹槽與凸臺間隙配合。
[0015]指南針方便戶外人員辨認(rèn)方向，半環(huán)形拉環(huán)方便凈水杯的拿取或與背包繩索的掛接。頂蓋與杯蓋結(jié)合安裝時，將凸臺與凹槽間隙配合后，繼續(xù)下按頂蓋，將凸臺處放置于杯蓋階梯孔槽底部，然后轉(zhuǎn)動頂蓋，使得凸臺與凹槽不在同一豎直平面，這樣使得杯蓋上階梯孔槽的直徑較小處阻擋凸臺，限制頂蓋上移。
[0016]優(yōu)選的，所述的濾芯下端還設(shè)有溫度傳感器，上杯體內(nèi)頂端設(shè)有距離傳感器，上杯體內(nèi)壁上設(shè)有數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置與設(shè)置在上杯體外壁上的顯示裝置連接，溫度傳感器和距離傳感器分別與數(shù)據(jù)處理裝置連接。
[0017]優(yōu)選的，加熱裝置包括內(nèi)置電池和加熱電阻，上杯體上設(shè)有USB接口，USB接口輸出端與內(nèi)置電池連接，內(nèi)置電池分別與加熱電阻、數(shù)據(jù)處理裝置、溫度傳感器、顯示裝置和距離傳感器連接。
[0018]優(yōu)選的，所述的內(nèi)置電池外設(shè)有防水殼體。
[0019]人們可以通過USB接口使用外界電源對內(nèi)置電池進(jìn)行充電，內(nèi)置電池對加熱電阻、數(shù)據(jù)處理裝置、溫度傳感器、顯示裝置和距離傳感器供給電能。溫度傳感器測量下杯體內(nèi)凈化水溫度，當(dāng)溫度較低時，溫度傳感器傳遞信號至數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置控制加熱電阻加熱凈化水，當(dāng)水溫達(dá)到100°c時，溫度傳感器傳遞信號至數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置控制加熱電阻停止加熱凈化水；距離傳感器測量上杯體內(nèi)裝入野外水的體積高度，并傳遞信號至數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置換算，得出此次過濾水的體積，由于濾芯的使用壽命有限，過濾一定體積的水后需要更換，數(shù)據(jù)處理裝置結(jié)合濾芯已經(jīng)過濾的水體積和其壽命，將濾芯的剩余壽命即濾芯還能過濾多少水的體積顯示在顯示裝置上，提醒人們及時更換濾芯。同時，水溫的數(shù)據(jù)也通過數(shù)據(jù)處理裝置傳遞給顯示裝置，并被顯示裝置顯示。人們飲用下杯體內(nèi)加熱完畢的水即可。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點:
I)本發(fā)明中濾芯的活性炭纖維是有機碳纖維經(jīng)活化處理后形成的一種新型吸附材料，與傳統(tǒng)活性炭相比，活性炭纖維有超過一半的碳原子位于其內(nèi)表面和外表面，一般比表面積可達(dá)1000m2/g以上，以微孔為主，具有強度高、耐高溫、不易粉化、洗脫速度快、加工成型好、耐酸堿腐蝕、再生性能好、對環(huán)境友好等特點。
[0020]2)本發(fā)明濾芯的納米金屬簇凈水材料又稱納米KDF，一種結(jié)合了多孔吸附材料和KDF優(yōu)點的新型凈水材料。其比表面積和孔隙率是KDF的100倍以上，納米金屬簇凈水材料的凈水原理與KDF—致。但同樣用量的納米金屬簇濾料和KDF比較發(fā)現(xiàn)，前者的去除效果是后者的數(shù)倍至數(shù)十倍。且有很強的除菌作用。
[0021]3)本發(fā)明濾芯的殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層，將殼聚糖與麥飯石結(jié)合制成，有較好的抗菌活性，能抑制微生物滋生，能有效地去除水中異色、重金屬、鹵代烴和鹵素等一些雜質(zhì)，并且可以改善飲用水的口感，長期飲用含殼聚糖麥飯石濾芯處理的凈化水能起到一定保健作用；
4)本發(fā)明凈水杯的結(jié)構(gòu)簡單輕巧、使用靈活方便、凈水效果好、使用壽命長、方便攜帶、功能全面，能有效去除水中的異味、異色、泥沙等懸浮物和膠體、重金屬、余氯、農(nóng)藥、有機物、藻類和細(xì)菌等微生物，適用于外出旅游和災(zāi)害事故等情況下的應(yīng)急凈水設(shè)備。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明凈水杯的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明凈水杯頂蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明凈水杯杯蓋結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明凈水杯上杯體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明凈水杯上杯體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明凈水杯加熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明凈水杯上杯體與加熱裝置連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為本發(fā)明凈水杯上杯體與加熱裝置連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖9為本發(fā)明頂蓋、杯蓋和上杯體連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖10為本發(fā)明 濾芯結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。[0024]如圖1-10所示，所述凈水杯包括螺紋連接的上杯體I和下杯體2，上杯體I頂部與杯蓋3螺紋連接，杯蓋3頂部設(shè)有頂蓋4，頂蓋4包括打氣裝置12，打氣裝置12通過杯蓋3上的通氣孔13與上杯體I連通，上杯體I底部設(shè)有濾芯7，濾芯7上設(shè)有氣密芯6，上杯體I和下杯體2通過氣密芯6和濾芯7連通，濾芯7下端與加熱裝置連接，加熱裝置包括內(nèi)置電池14和加熱電阻16，濾芯7下端還設(shè)有溫度傳感器15，上杯體I內(nèi)頂端設(shè)有距離傳感器17，上杯體I內(nèi)壁上設(shè)有數(shù)據(jù)處理裝置18，數(shù)據(jù)處理裝置18與設(shè)置在上杯體I外壁上的顯示裝置8連接，溫度傳感器15和距離傳感器17分別與數(shù)據(jù)處理裝置連接。上杯體I外壁上還設(shè)有USB接口 22，USB接口 22的輸入端與內(nèi)置電池14連接，內(nèi)置電池14分別與加熱電阻16、數(shù)據(jù)處理裝置18、溫度傳感器15、顯示裝置8和距離傳感器17連接，內(nèi)置電池14外設(shè)有防水殼體。所述的頂蓋4頂部中心固設(shè)有指南針9，頂蓋4頂部還設(shè)有半環(huán)形凹槽10，頂蓋4兩端與半環(huán)形拉環(huán)5兩端連接，半環(huán)形拉環(huán)5與半環(huán)形凹槽10間隙配合。所述的頂蓋4與半環(huán)形拉環(huán)5連接處的外壁上設(shè)有凸臺11，杯蓋3上設(shè)有階梯孔槽，階梯孔槽的21處直徑小于20處直徑，階梯孔槽上兩端設(shè)有凹槽19，凹槽19與凸臺11間隙配合。
[0025]一種濾芯，所述濾芯由四層過濾層組成，由上至下分別為負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層，有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇材料復(fù)合濾層，殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層以及陶瓷堿性球濾層。
[0026]負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層制備方法如下:
a.取物質(zhì)的量比為1:0.25:1:0.67:60的硅酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、乙二胺四乙酸鈉和水配成溶液并攪 拌，按質(zhì)量比為3:2:1將上述溶液、正庚烷和浙青基活性炭纖維氈混合并攪拌反應(yīng)5h，室溫靜置28h后干燥，取干燥后固體用33°C乙醇沖洗3次后干燥；
b.將a步驟所得產(chǎn)物利用真空浸潰加熱分解的方法使其載銀，載銀質(zhì)量為介孔分子篩活性炭纖維質(zhì)量的6.4%，然后加工至1.5cm厚的濾膜，即得負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層。
所述的真空浸潰加熱分解的步驟如下:
先將a步驟所得產(chǎn)物置于真空環(huán)境中，然后在真空環(huán)境下與AgN03溶液混合，攪拌或靜置5h后，在270°C下烘干焙燒制得，載銀質(zhì)量為介孔分子篩活性炭纖維質(zhì)量的6.4%的負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維。
[0027]所述的有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇凈水材料復(fù)合濾層制備方法如下:
a.將天然沸石進(jìn)行酸洗刻蝕后，然后與質(zhì)量為天然沸石質(zhì)量16%的聚合氯化鋁混合升溫至350°C，用燒蝕工藝處理；
b.向每克a步驟所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量濃度為5g/L的十六烷基三甲基溴化銨3mL，瓶裝密封后放入振蕩速度為llOr/min的恒溫水浴振蕩器中，在45°C進(jìn)行離子交換反應(yīng)2h ；
c.將b步驟所得的產(chǎn)物用去離子水浸泡、沖洗，然后放入馬弗爐中復(fù)焙燒失:溫度220°C，時間2h，自然冷卻后得到粉末狀有機離子負(fù)載沸石；
d.將c步驟所得的產(chǎn)物按4:1的質(zhì)量比與納米金屬簇凈水材料混合均勻，然后在220°C壓制為2mm厚，截面直徑75mm的圓柱體，將所得圓柱體裝入層狀網(wǎng)格即得有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇凈水材料復(fù)合濾層。
[0028]酸洗刻蝕是將刻蝕材料浸泡在酸性腐蝕液內(nèi)進(jìn)行腐蝕的技術(shù)，主要通過稀釋的酸在較為平整的天然沸石上刻出絨面，從而增加光程，減少光的反射，它是一種純化學(xué)刻蝕。[0029]所述的殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層制備方法如下:
a.將麥飯石浸泡于0.2 mol/L的HCl溶液24 h，過濾后用離子水洗至中性并干燥，粉碎至70目；
b.用體積分?jǐn)?shù)為2%的醋酸溶液溶解脫乙酰度為90%的殼聚糖，制成0.01g/mL的殼聚糖溶液；
c.將a步驟所得產(chǎn)物與b步驟所得產(chǎn)物混合至糊狀，在120°C條件下干燥，粉碎至200目后，在220°C壓制為2cm厚的圓柱體，將所得圓柱體裝入層狀網(wǎng)格即得殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層。
[0030]所述的堿性陶瓷球濾層可采用現(xiàn)有技術(shù)中的堿性陶瓷球材料制成2cm厚的圓柱體，并將所得圓柱體裝入層狀網(wǎng)格即得所述的堿性陶瓷球濾層。
[0031]使用時，將杯蓋3與上杯體I分離，在上杯體I內(nèi)裝入野外水，將杯蓋3與上杯體I螺紋連接，將頂蓋4的凸臺11與杯蓋3上階梯孔槽上凹槽19間隙配合后，繼續(xù)下按頂蓋4，將凸臺11處放置于杯蓋3階梯孔槽底部，然后轉(zhuǎn)動頂蓋4，使得凸臺4與凹槽19不在同一豎直平面(如圖1所示)，這樣使得杯蓋3上階梯孔槽的直徑較小的21處阻擋凸臺11，限制頂蓋4上移。通過打氣裝置12將空氣通過通氣孔13打入上杯體1，空氣將上杯體I內(nèi)的野外水壓過濾芯7，使其流入下杯體2，同時進(jìn)入下杯體2的空氣通過氣密芯6流回上杯體1，形成氣體流動回路。氣密芯6僅能夠使下杯體2的空氣流回上杯體I,不能使下杯體2的凈化水流回上杯體I內(nèi)。通過USB接口 22，人們可用外界電源對內(nèi)置電池14進(jìn)行充電，內(nèi)置電池14對加熱電阻16、數(shù)據(jù)處理裝置18、溫度傳感器15、顯示裝置8和距離傳感器17供給電能。溫度傳感器15測量下杯體I內(nèi)凈化水溫度，當(dāng)溫度較低時，溫度傳感器15傳遞信號至數(shù)據(jù)處理裝置18，數(shù)據(jù)處理裝置18控制加熱電阻16加熱凈化水，當(dāng)水溫達(dá)到100°C時，溫度傳感器15傳遞信號至數(shù)據(jù)處理裝置18，數(shù)據(jù)處理裝置18控制加熱電阻16停止加熱凈化水；距離傳感器17測量上杯體I內(nèi)裝入野外水的體積高度，并傳遞信號至數(shù)據(jù)處理裝置18，數(shù)據(jù)處理裝置18換算，得出此次過濾水的體積，由于濾芯7的使用壽命有限，過濾一定體積的水后需要更換，數(shù)據(jù)處理裝置`18結(jié)合濾芯7已經(jīng)過濾的水體積和其壽命，將濾芯7的剩余壽命即濾芯7還能過濾多少水的體積顯示在顯示裝置8上，提醒人們及時更換濾芯。同時，水溫的數(shù)據(jù)也通過數(shù)據(jù)處理裝置18傳遞給顯示裝置8，并被顯示裝置8顯示。人們飲用下杯體內(nèi)加熱完畢后的水即可。
[0032]指南針9方便戶外人員辨認(rèn)方向，半環(huán)形拉環(huán)5方便凈水杯的拿取或與背包繩索的掛接。
[0033]取河水樣，檢測到其中的污染物如下:
1.固體懸浮物:泥沙等肉眼可見物；
2.微生物:細(xì)菌、大腸桿菌；
3.重金屬:萊、神、鉛、絡(luò)等；
4.有機物農(nóng)藥2，4一D;
5.水樣pH約為6.5左右。
[0034]使用本發(fā)明對上述河水樣過濾后，其水質(zhì)測定結(jié)果如下:
1.水質(zhì)澄清，無肉眼可見物；
2.細(xì)菌去除率92%，大腸桿菌去除率95%；3.汞去除率89%，砷去除率92%，鉛去除率90%。鉻去除率87%；
4.2,4—D 去除率 83%
水樣PH約為8.0左右，偏堿性；
水質(zhì)中檢測出溶出的鉀、鈉、鈣、鎂、硅、錳、鈦、磷等礦物質(zhì)元素。
[0035]由此可得，使用本發(fā)明對河水樣過濾后的凈化水，完全達(dá)到國家一級水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)，可安全飲用 。
【權(quán)利要求】
1.一種濾芯，其特征在于，所述濾芯由四層過濾層組成，由上至下分別為負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層、有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇材料復(fù)合濾層、殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層和陶瓷堿性球濾層。
2.權(quán)利要求1所述的一種濾芯，其特征在于，所述的負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層制備方法如下: a.取物質(zhì)的量比為1:0.25:1:0.67:60的硅酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、乙二胺四乙酸鈉和水配成溶液并攪拌，按質(zhì)量比為3:2:1將上述溶液、正庚烷和浙青基活性炭纖維氈混合并攪拌反應(yīng)4~5h，室溫靜置25~30h后干燥，取干燥后固體用3(T35°C乙醇沖洗3~4次后干燥； b.將a步驟所得產(chǎn)物利用真空浸潰加熱分解的方法使其載銀，載銀質(zhì)量為介孔分子篩活性炭纖維質(zhì)量的4.8飛.4%，然后加工至f 1.5cm厚的濾膜，即得負(fù)載含銀的介孔分子篩活性炭纖維濾層。
3.如權(quán)利要求1所述一種濾芯，其特征在于，所述的有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇材料復(fù)合濾層制備方法如下: a.將天然沸石進(jìn)行酸洗刻蝕后，然后與質(zhì)量為天然沸石質(zhì)量9%~16%的聚合氯化鋁混合升溫至32(T350°C，用燒蝕工藝處理； b.向每克a步驟所得產(chǎn)物中加入質(zhì)量濃度為r5g/L的十六烷基三甲基溴化銨3~4mL，瓶裝密封后放入振蕩速度為10(Tl20r/min的恒溫水浴振蕩器中，在35飛(TC進(jìn)行離子交換反應(yīng)1.5~2.5h ； c.將b步驟所得的產(chǎn)物用去離子水浸泡、沖洗，然后放入馬弗爐中復(fù)焙燒失:溫度20(T240°C，時間1.5^2h`,自然冷卻后得到粉末狀有機離子負(fù)載沸石； d.將c步驟所得的產(chǎn)物按4:1的質(zhì)量比與納米金屬簇凈水材料混合均勻，然后在200~220°C壓制為1.5~2mm厚，截面直徑7(T75mm的圓柱體，將所得圓柱體裝入層狀網(wǎng)格即得有機離子負(fù)載沸石及納米金屬簇凈水材料復(fù)合濾層。
4.如權(quán)利要求1所述一種濾芯，其特征在于，所述的殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層制備方法如下: a.將麥飯石浸泡于0.1~0.3 mo I/L的HCl溶液24 h，過濾后用離子水洗至中性并干燥，粉碎至60— 80目； b.用體積分?jǐn)?shù)為1%~3%的醋酸溶液溶解脫乙酰度為90%的殼聚糖，制成0.01g/mL的殼聚糖溶液； c.將a步驟所得產(chǎn)物與b步驟所得產(chǎn)物混合至糊狀，在100~120°C條件下干燥，粉碎至180~200目后，在200~220°C壓制為1.5~2cm厚的圓柱體，將所得圓柱體裝入層狀網(wǎng)格即得殼聚糖麥飯石復(fù)合濾層。
5.含有權(quán)1-4任一所述濾芯的凈水杯。
6.如權(quán)利要求5所述凈水杯，其特征在于:所述凈水杯包括螺紋連接的上、下杯體，上杯體頂部與杯蓋螺紋連接，杯蓋頂部設(shè)有頂蓋，頂蓋包括打氣裝置，打氣裝置通過杯蓋上的通氣孔與上杯體連通，上杯體底部設(shè)有濾芯，濾芯上設(shè)有氣密芯，上杯體和下杯體通過氣密芯和濾芯連通，濾芯下端與加熱裝置連接。
7.如權(quán)利要求6所述的凈水杯，其特征在于:所述的頂蓋頂部中心固設(shè)有指南針，頂蓋頂部還設(shè)有半環(huán)形凹槽，頂蓋兩端與半環(huán)形拉環(huán)兩端連接，半環(huán)形拉環(huán)與半環(huán)形凹槽間隙配合，頂蓋與半環(huán)形拉環(huán)連接處的外壁上設(shè)有凸臺，杯蓋上設(shè)有直徑上小下大的階梯孔槽，階梯孔槽上兩端設(shè)有凹槽，凹槽與凸臺間隙配合。
8.如權(quán)利要求6所述的凈水杯，其特征在于:所述的濾芯下端還設(shè)有溫度傳感器，上杯體內(nèi)頂端設(shè)有距離傳感器，上杯體內(nèi)壁上設(shè)有數(shù)據(jù)處理裝置，數(shù)據(jù)處理裝置與設(shè)置在上杯體外壁上的顯示裝置連接，溫度傳感器和距離傳感器分別與數(shù)據(jù)處理裝置連接。
9.如權(quán)利要求6或8所述的凈水杯，其特征在于:加熱裝置包括內(nèi)置電池和加熱電阻，上杯體上設(shè)有USB接口，USB接口輸出端與內(nèi)置電池連接，內(nèi)置電池分別與加熱電阻、數(shù)據(jù)處理裝置、溫度傳感器、顯示裝置和距離傳感器連接。
10.如權(quán)利要求9所述的一種的凈水杯，其特征在于:所述的內(nèi)置電池外設(shè)有防水殼 體。
【文檔編號】A45F3/16GK103864242SQ201410092959
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】高鏡清, 巴坤, 孫偉南, 李逸, 賀露露, 唐浩, 朱松鋒, 鄒超, 張瑞芹 申請人:鄭州大學(xué)