專利名稱::用于去除水中賈滴蟲和隱孢子蟲的過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種去除水中賈滴蟲和隱孢子蟲的過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法、使用該過(guò)濾介質(zhì)的濾芯、凈水裝置和飲水機(jī)。
背景技術(shù):
:工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展導(dǎo)致水資源遭到嚴(yán)重破壞,工業(yè)廢水排放到江河、湖泊中,農(nóng)藥、殺蟲劑等大量使用以及生活垃圾和生活廢水的肆意排放,這些都造成地下水和地表水的水質(zhì)變差,導(dǎo)致水中產(chǎn)生很多對(duì)人體有害的物質(zhì)。水污染越來(lái)越成為影響人們生活的嚴(yán)峻問(wèn)題。賈滴蟲和隱孢子蟲通常稱為"二蟲"或"兩蟲","二蟲"容易引發(fā)賈滴蟲病和隱孢子蟲病。賈滴蟲病是一種蘭氏賈滴鞭毛原蟲的小腸感染所致,它可能無(wú)癥狀,也可能引起從間歇性腹部脹氣直至慢性吸收不良等臨床表現(xiàn)。賈滴蟲病的發(fā)病機(jī)理是,賈滴蟲滋養(yǎng)體牢固地吸附于十二指腸和近端空腸的粘膜并分裂繁殖。釋出的蟲體很快轉(zhuǎn)化為對(duì)外界環(huán)境有抵抗力的包嚢,包嚢隨糞排出后經(jīng)糞-口途徑傳播。隱孢子蟲病的發(fā)病機(jī)理尚未確定,推測(cè)是多種因素共同作用的結(jié)果。隱孢子蟲病發(fā)病機(jī)理的一種解釋是,隱孢子蟲體寄生在腸粘膜表面,破壞了腸絨毛正常的功能引起小腸的消化和吸收障礙,從而導(dǎo)致腹瀉。隱孢子蟲蟲體對(duì)腸絨毛破壞還可引起腸道細(xì)菌的大量繁殖。隱孢子蟲蟲體產(chǎn)生的毒素、腸道內(nèi)雙糖酶和其他粘膜酶的丟失與減少,脂肪消化吸收障礙等,都是造成病人腹瀉的原因。城市人群感染賈滴蟲病的原因通常是々大用了以河流湖泊作為源水而沒(méi)有進(jìn)行微過(guò)濾處理的自來(lái)水。在美國(guó),受賈滴蟲感染過(guò)的人口大約有4200萬(wàn)。在亞洲、非洲和拉丁美洲等發(fā)展中國(guó)家和地區(qū),由于衛(wèi)生條件的不夠完善,水傳播型的賈滴蟲病的發(fā)病率則更高。1983年,美國(guó)賈滴蟲病占全部介水傳播疾病的68%;1984年,由于賈滴蟲病的傳播,賓夕法尼亞州中的25萬(wàn)居民被告知在6個(gè)月內(nèi)需要把水燒開(kāi)后再喝。隱孢子蟲病的發(fā)明率在寄生蟲性腹瀉中占首位或者第二位。隱孢子蟲病多發(fā)生在與病人或病牛接觸后的人群,或幼兒園、托兒所等人口較為集中的單位。例如,美國(guó)費(fèi)城一家日托中心,在一次腹瀉爆發(fā)中隱孢子蟲的感染率達(dá)65%。1984年隱孢子蟲病被證實(shí)可介水傳播。1987年,在不到65000人的美國(guó)佐治亞州卡羅爾頓,大約有13000人發(fā)生胃腸炎,經(jīng)過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),39%患者糞檢呈隱孢子蟲卵嚢陽(yáng)性。1993年,威斯康星州密爾沃基市供水系統(tǒng)遭隱孢子蟲感染,8G萬(wàn)人的城市中,超過(guò)40萬(wàn)人發(fā)生了腹瀉。我國(guó)于1987年在南京首次發(fā)現(xiàn)人體攜帶隱孢子蟲的病例。隨后在安徽、福建、內(nèi)蒙古、湖南、山東、徐州和南京等省市都報(bào)道了一些病例。賈滴蟲孢子具有強(qiáng)的繁殖能力,例如當(dāng)一個(gè)人吞食進(jìn)一個(gè)賈滴蟲孢子,這個(gè)孢子在IO天內(nèi)可繁殖到100萬(wàn)個(gè)原蟲,15天內(nèi)繁殖到10億個(gè)。隱孢子蟲病的傳播性也很強(qiáng),只需要很小的活性隱孢子蟲卵嚢即可,甚至一個(gè)隱孢子蟲也可以致病。賈滴蟲和隱孢子蟲具有抗氯性。研究表明自來(lái)水廠傳統(tǒng)的投氯量對(duì)去除賈滴蟲和隱孢子蟲的效果甚微。賈滴蟲和隱孢子蟲的個(gè)體都非常微小,一般的過(guò)濾方法很難把它們捕獲除掉。用臭氧、紫外線、生物膜、逆滲透等技術(shù)方法,雖然對(duì)去除賈滴蟲和隱孢子蟲的去除效果較好,但是設(shè)備太過(guò)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、耗電耗時(shí)間,使用起來(lái)又很麻煩。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種過(guò)濾介質(zhì),主要用于去除水中的賈滴蟲和隱孢子蟲,從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于去除水中賈滴蟲和隱孢子蟲的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法。為了達(dá)到以上發(fā)明目的,本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于去除水中賈滴蟲和隱孢子蟲的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法,包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭和硅藻土粉的原料混合,超高分子量聚乙烯、活性炭和硅藻土粉的重量比為100-300:50-100:100~350;b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制,燒結(jié),冷卻。4壓制壓力可以選擇為0.4~1.OMPa,燒結(jié)溫度為200~240°C,燒結(jié)時(shí)間為10200分鐘,冷卻至70。C以下可以脫模。在此制作過(guò)程中,在發(fā)明人很多次的試驗(yàn)之后,得出在200240。C的范圍內(nèi)制作出的過(guò)濾介質(zhì),過(guò)濾效果更好。所述的超高分子量聚乙烯為重均分子量大于100萬(wàn)的聚乙烯,優(yōu)選使用重均分子量為250-400萬(wàn)的聚乙烯。超高分子量聚乙烯可從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家得到,如北京東方石油化工有限公司助劑二廠可提供M-1型(分子量為150±50萬(wàn))、M-II型(分子量為250±50萬(wàn))、M-III型(分子量為350±50萬(wàn))、M-IV型(分子量為大于400萬(wàn))等規(guī)格的產(chǎn)品。超高分子量聚乙烯的一個(gè)作用是粘結(jié)和形成過(guò)濾介質(zhì)骨架的作用,因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁┑姆肿恿看?,熔融粘度非常高,熔融以后不能流?dòng),所以利用超高分子量聚乙烯通過(guò)壓制,燒結(jié)得到的過(guò)濾介質(zhì),容易形成微孔,可以起到吸附水中賈滴蟲和隱孢子蟲的作用。活性炭是一種多孔性物質(zhì),它具有如蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、特異的表面官能團(tuán)、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能,是優(yōu)良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。才艮據(jù)原料來(lái)源不同活性炭可分為木質(zhì)活性炭,如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭等;礦物質(zhì)原料活性炭,如各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭;其它原料制成的活性炭,如廢橡膠、廢塑料等制成的活性炭。其中以椰殼材質(zhì)為來(lái)源的活性炭強(qiáng)度較高、吸附性能較好。優(yōu)選活性炭的比表面積不低于500平方米/克,更優(yōu)選不低于1000平方米/克?;钚蕴靠梢愿咝剿械碾s質(zhì),尤其是醫(yī)用活性炭,作為通過(guò)國(guó)家相關(guān)藥品監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品,雜質(zhì)含量更低,表面積更大,吸附效果也更好。選用醫(yī)用活性炭可以保證過(guò)濾介質(zhì)直接用于飲用水的處理?;钚蕴渴褂昧綖?8-250微米的醫(yī)用活性炭去除賈滴蟲和隱孢子蟲的效果更佳。硅藻土是由含氧化物很高的硅藻、放射蟲或海綿的遺體組成,硅藻骨架中的氧化硅類似于蛋白石或含水的氧化硅,主要由Si02組成,并含有少量的Fe203、CaO、MgO、A1A及有機(jī)雜質(zhì)。硅藻土通常呈淺黃色或淺灰色,質(zhì)軟,多孔而較輕。硅藻土在我國(guó)主要產(chǎn)于浙江省嵊州市。硅藻精土是指硅藻土經(jīng)過(guò)選礦,去除粘土、石英砂、碎屑礦物等雜質(zhì),使得硅藻品質(zhì)達(dá)到92%以上便是精土。硅藻精土形體內(nèi)含有1000多個(gè)納米微孔,也是天然的納米微孔材料,能夠吸收超過(guò)自身重量34倍的物質(zhì)。硅藻精土對(duì)賈滴蟲和隱孢子蟲有極強(qiáng)的吸附能力。此外,作為一種納米4敖孔材料,硅藻精土在本發(fā)明的過(guò)濾介質(zhì)及濾芯中還起到造孔的作用。沸石粉和硅藻土粉對(duì)賈滴蟲和隱孢子蟲均有較好的吸附效果。上述的用于去除水中賈滴蟲和隱孢子蟲的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法,步驟a)中的原料還可以加入適當(dāng)量的發(fā)孔劑,所述發(fā)孔劑選擇偶氮二曱酰胺、食品級(jí)碳酸氫銨、草酸中的至少一種。作為優(yōu)選,發(fā)孔劑為偶氮二曱酰胺或食品級(jí)碳酸氬銨。其中,食品級(jí)碳酸氬銨也稱食用級(jí)碳酸氬銨,與工業(yè)級(jí)碳酸氬銨相區(qū)別。雖然工業(yè)級(jí)碳酸氬銨也有發(fā)孔的作用,但是它可能會(huì)含有對(duì)健康有害的雜質(zhì),不宜用作飲用水過(guò)濾介質(zhì)的生產(chǎn)原料。發(fā)孔劑是一類易分解產(chǎn)生大量氣體而引起發(fā)孔作用的物質(zhì),其中偶氮類化合物、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、磺酰腈類化合物、草酸等是其典型的代表。雖然本發(fā)明對(duì)于上述制備方法中步驟a)中所用的幾種原料進(jìn)行了較為詳盡的描述,但是本發(fā)明不局限于此種理論。對(duì)于在制備過(guò)程中它們之間的具體的化學(xué)變化、結(jié)構(gòu)的變化尚不能確定。此幾種原料經(jīng)過(guò)上述的工藝處理制備出的過(guò)濾介質(zhì),可以有效去除水中的賈滴蟲和隱孢子蟲,并且有協(xié)同作用,可以將水中的賈滴蟲和隱孢子蟲充分吸收。在本發(fā)明中,對(duì)于混合步驟,可以認(rèn)為任何不會(huì)顯著改變粉體粒徑和粒度分布的低剪切混合器或攪拌器都是適用的,比如具有鈍的葉輪葉片的攪拌器、滾筒式混合器、螺旋式攪拌器等,轉(zhuǎn)速要視混合器的類型而定,但以避免揚(yáng)起壽分塵為宜?;旌虾蟮姆垠w填裝入預(yù)先設(shè)計(jì)好的模具中,通過(guò)加壓將其壓實(shí),壓力一般不大于2MPa,且與所用模具的材質(zhì)相適應(yīng);模具可以由鋁、鑄鐵、鋼或任何適當(dāng)?shù)哪艹惺芟鄳?yīng)壓力和溫度的材料制造。可以在模具內(nèi)表面涂敷脫模劑,可選用硅氧烷油或任何其他的幾乎不會(huì)吸附到過(guò)濾介質(zhì)上的市售脫模劑,也可以使用脫模紙。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種使用了上述過(guò)濾介質(zhì)的濾芯。利用上述方法制備的過(guò)濾介質(zhì)或者濾芯,絕對(duì)孔徑O.45;微米左右,賈滴蟲孢子直徑l-9微米,長(zhǎng)度812微米;隱孢子蟲卵嚢直徑46微米。理論上認(rèn)為,微孔絕對(duì)直徑小于3微米即可過(guò)濾賈滴蟲和隱孢子蟲,但在實(shí)際使用當(dāng)中,微孔為1微米~3微米的過(guò)濾介質(zhì)或者濾芯比更大微孔的過(guò)濾介質(zhì)或者濾芯去除賈滴蟲和隱孢子蟲時(shí)更有效。過(guò)濾去除賈滴蟲和隱孢子蟲最好的應(yīng)在1孩i米以下的微孔濾芯。濾芯的厚度大于8腿更為合適,內(nèi)有無(wú)數(shù)迷宮狀的、彎彎曲曲的孔道,賈滴蟲和隱孢子蟲在其中被攔阻、截留。濾芯用的超高分子量聚乙烯粉末,分子量在200萬(wàn)700萬(wàn),具有強(qiáng)大的靜電引力,更加強(qiáng)了吸附、絡(luò)合作用。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種凈水裝置,包括上述的過(guò)濾介質(zhì)或者濾芯。本發(fā)明還提供了一種包括上述凈水裝置的飲水機(jī)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的賈滴蟲和隱孢子蟲,去除率達(dá)到99.5%以上,從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的,并且方法簡(jiǎn)單,成本低,見(jiàn)效快。具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步理解本發(fā)明,下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)上述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述和說(shuō)明。實(shí)施例1(1)稱取超高分子量聚乙烯粉190g,所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限^^司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品,其分子量為250萬(wàn);(2)稱取醫(yī)用活性炭粉70g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為38~250微米;(3)稱取硅藻精土粉160g,所述硅藻精土粉的粒徑為11~38微米;(4)稱取食品級(jí)碳酸氫銨60克,純度達(dá)到99.99%以上;(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻;(6)裝填入管狀;^莫具中,在0.7MPa的液壓壓力下壓制,在24(TC溫度下燒結(jié)150分鐘。(7)自然冷卻至5(TC然后脫模,即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。7制備的濾芯的直徑為50mm,長(zhǎng)度為8隨。實(shí)施例2(1)稱取超高分子量聚乙烯粉150g,所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-III型產(chǎn)品,其分子量為350萬(wàn);(2)稱取醫(yī)用活性炭粉100g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為78~250微米;(3)稱取硅藻精土粉160g,所述硅藻精土粉的粒徑為15~74微米;(4)稱取食品級(jí)碳酸氫銨50克,純度達(dá)到99.99%以上;(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌9分鐘混合均勻;(6)裝填入管狀才莫具中,在0.5MPa的液壓壓力下壓制,在22(TC溫度下燒結(jié)100分鐘。(7)自然冷卻至25。C然后脫模,即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長(zhǎng)度為8mm。實(shí)施例3(1)稱取超高分子量聚乙烯粉280g,所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品,其分子量為250萬(wàn);(2)稱取醫(yī)用活性炭粉50g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為89~250微米;(3)稱取硅藻精土粉300g,所述硅藻精土粉的粒徑為11~38微米;(4)稱取偶氮二甲酰胺70克,純度達(dá)到99.99%以上;(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌12分鐘混合均勻;(6)裝填入管狀模具中,在0.9MPa的液壓壓力下壓制,在235。C溫度下燒結(jié)130分鐘。(7)自然冷卻至25。C然后脫模,即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長(zhǎng)度為8mm。實(shí)施例4(1)稱取超高分子量聚乙烯粉160g,所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限^^司助劑二廠的M-I型產(chǎn)品,其分子量為150萬(wàn);(2)稱取醫(yī)用活性炭粉90g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為11~250微米;(3)稱取硅藻精土粉120g,所述硅藻精土粉的粒徑為11~38微米;(4)稱取草酸30克,純度達(dá)到99.99%以上;(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻;(6)裝填入管狀模具中,在0.4MPa的液壓壓力下壓制,在205。C溫度下燒結(jié)160分鐘。(7)自然冷卻至3(TC然后脫模,即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長(zhǎng)度為8mm。實(shí)施例5取實(shí)施例1~4所得多微細(xì)孔的管狀濾芯1,2,3,4,內(nèi)襯兩層無(wú)紡布,外包兩層無(wú)紡布,再在外層裹上聚丙烯多孔網(wǎng),濾芯兩端粘接上連接端蓋,放置于不銹鋼或塑料殼體內(nèi),用于處理飲用水,經(jīng)檢測(cè),該結(jié)構(gòu)濾芯對(duì)飲用水中的賈滴蟲和隱孢子蟲的去除效果好,如表1所示。非常適合家庭終端飲用水處理的需要。表l使用濾芯處理前后的水<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表l中使用的測(cè)試方法是申請(qǐng)?zhí)枮?00610030137.7的專利申請(qǐng)中所述的測(cè)試方法。對(duì)于每個(gè)濾芯分別進(jìn)行試驗(yàn)100次,分別檢測(cè)其中是否含有賈滴蟲或者隱孢子蟲。從表l可以看出,利用本發(fā)明的濾芯進(jìn)行去除水中的賈滴蟲和隱孢子蟲取得了很好的效果。濾芯進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本說(shuō)明書中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述,對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員,依據(jù)本發(fā)明的思想在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上可能在實(shí)施過(guò)程中會(huì)有改變之處。因此,本說(shuō)明書記載的內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。權(quán)利要求1、一種用于去除水中賈滴蟲和隱孢子蟲的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法,包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭和硅藻土粉的原料混合,超高分子量聚乙烯、活性炭和硅藻土粉的重量比為100~300∶50~100∶100~350;b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制,燒結(jié),冷卻。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,燒結(jié)的溫度為200~240°C。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述超高分子量聚乙烯的分子量為250~400萬(wàn)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述活性炭為醫(yī)用活性炭,其粒徑為38~250;微米。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,所述硅藻土粉為硅藻精土粉。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法,其特征在于,步驟a)中所述的原料還包括發(fā)孔劑,所述發(fā)孔劑為偶氮二曱酰胺、食品級(jí)碳酸氫銨、草酸中的至少一種。7、根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的過(guò)濾介質(zhì)。8、使用權(quán)利要求7所述過(guò)濾介質(zhì)的濾芯。9、一種凈水裝置,包括使用權(quán)利要求7所述的過(guò)濾介質(zhì)或者權(quán)利要求8所述的濾芯。10、一種飲水機(jī),包括權(quán)利要求9所述的凈水裝置。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了一種用于去除水中賈滴蟲和隱孢子蟲的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法,包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭和硅藻土粉的原料混合,超高分子量聚乙烯、活性炭和硅藻土粉的重量比為100~300∶50~100∶100~350;b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制,燒結(jié),冷卻。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案能夠去除水中的賈滴蟲和隱孢子蟲,去除率達(dá)到99.5%以上,從而達(dá)到改善水質(zhì)的目的,并且方法簡(jiǎn)單,成本低,見(jiàn)效快。文檔編號(hào)B01J20/30GK101628231SQ20081013254公開(kāi)日2010年1月20日申請(qǐng)日期2008年7月15日優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日發(fā)明者周奇迪申請(qǐng)人:周奇迪