一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器，包括过滤装置、入水口和出水口，所述过滤装置包括依次连接设置的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯；所述入水口设置在一级石墨烯PP棉复合滤芯的底部，所述出水口与三级石墨烯改性活性炭复合滤芯的顶部；该水质处理器对各种杂质、铁锈、细菌、有机物均有较好滤除效果。可有效的去除自来水中的细菌，同时不会使水中的硝酸盐和重金属成分增加，具有高效、使用方便、节约成本和原材的特点。且经本发明专利技术的水质处理器处理后的水保持了与未处理的自来水的各有益元素的含量水平，PH值可达7.40，更接近人类饮水的PH最佳值。

A high efficiency filter, antibacterial and bacteriostat water quality processor based on graphene material

The invention relates to a graphene-based water quality processor with high-efficiency filtration, antimicrobial and bacteriostatic properties, including a filter device, an inlet and an outlet. The filter device comprises a first-order graphene PP cotton composite filter, a second-order graphene PP cotton composite filter and a third-order graphene compressed activated carbon composite filter. The water inlet is arranged at the bottom of the first grade graphene PP cotton composite filter core, and the water outlet and the top of the third grade graphene modified activated carbon composite filter core. The water quality processor has good filtering effect on various impurities, rust, bacteria and organic matter. It can effectively remove bacteria from tap water without increasing nitrate and heavy metal composition. It has the characteristics of high efficiency, convenient use, cost saving and raw materials. The water treated by the water quality processor of the invention maintains the content level of each beneficial element of the untreated tap water, and the PH value can reach 7.40, which is closer to the optimum PH value of human drinking water.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器
本专利技术涉及水处理
，具体地说，涉及一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器。
技术介绍
自来水中含有细菌、重金属、异味气体、色素等有害物质，据统计，通常自来水中含有大约2000多种化合物，其中200多种对人体有害，其中细菌是水污染的主要原因。研究表明：饮用水中的沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、蜡样芽胞杆菌及致病性大肠埃希氏菌等致病菌会对人类健康产生非常严重的影响。净水器是一种理想的家庭净水设备，用于自来水净化，使受到污染及未达到安全饮用水标准的自来水经本净水器处理后，均能得到较大改善。可有效去除铁锈、泥沙、余氯、异色异味、有机物、重金属离子以及大于1μm的虫卵、红虫等。现有技术中，净水器的前置过滤装置，通常设置有两级滤芯，第一级为PP棉滤芯，第二级为压缩活性炭滤芯，所述两级滤芯设置于水处理通路上。PP滤芯多吸附水中悬浮杂质、颗粒、污泥等，以微米(μm)为分级的标准，常见的是1、5、10、20μm等过滤孔径，采用熔喷工艺，通过特殊的接收装置，使得熔喷超细纤维形成无芯筒状物，通过调整工艺组合，可以改变纤维直径和密度，从而得到各种不同过滤性能的滤芯产品。活性炭自二十世纪初即被发现可用来做为水处理用。它是一个具多孔状组织的碳，这些孔就是用来增加活性炭吸附杂质的表面积。碳化物质的物性与它的原材料和处理过程的好坏有极大的关系。活性炭是靠表面多孔状组织吸附化学物质、有机污染源、异色异味等。一般而言，体积越小的活性炭，其总体表面积会越大，吸附能力也就会越高，但其管路的压损也会越高。当自来水流量较大时，活性炭过滤材料的吸附能力非常有限，不能有效的去除自来水中的余氯及重金属等。当活性炭过滤材料的吸附能力达到饱和后，必须更换活性炭过滤芯，否则就无法起到过滤作用，而频繁更换活性炭过滤芯，将给用户带来不便，并增加使用成本。同时，PP棉滤芯和普通的活性炭过滤材料均不能抑制细菌的滋生，所述两级滤芯长时间不更换，反而会造成二次污染，细菌呈几何倍数增加。为了达到抗菌的目的，现有的处理方法是将压缩活性炭滤芯浸泡到硝酸银和稀硝酸混合液中，干燥后，银离子即物理吸附在压缩活性炭滤芯上，从而实现杀菌抗菌功能，然而，所述压缩活性炭滤芯一旦设置于水处理通路上，银和硝酸均会析出，银为重金属，对人体有害，硝酸析出为亚硝酸盐，长期使用会致癌。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术提供了一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器，包括过滤装置、入水口和出水口，所述过滤装置包括依次设置的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯；所述入水口设置在一级石墨烯PP棉复合滤芯的底部，所述出水口与三级石墨烯改性活性炭复合滤芯的顶部；所述一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯分别通过管道依次连接。优选地，所述入水口与自来水管道连接，所述入水口、出水口均通过管道与塑料接头连接，所述塑料接头与管道之间设置有食品级橡胶垫圈，增加管路的密封性能。优选地，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯的过滤精度分别为5μm、1μm、1μm。优选地，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯均采用以下方法制备：A1、按组分的重量百分数称取PP切片和复合型抗菌材料，并在常温下混合；A2、混合后的材料经熔融、挤出，制得母粒；A3、将母粒与PP切片混合后，熔喷成纤维状，根据模具不同缠绕成不同过滤精度的圆柱体形的石墨烯PP棉复合滤芯。优选地，步骤A中，所述PP切片和复合型抗菌材料的质量百分含量分别为90-99％、1-10％；步骤C中，所述母粒与PP切片的质量百分含量分别为1-80％、20-99％。优选地，所述三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯采用以下方法制备：B1、将活性炭颗粒烘干后加入到含复合型抗菌材料的溶液中浸泡24-36小时；B2、将仅步骤B1处理后获得的含有活性炭颗粒的、含复合型抗菌材料的烯溶液烘干，得复合活性炭；B3、将复合活性炭放入冬氨酸溶液中，搅拌后，静置；B4、将经步骤B3处理后的复合活性炭取出并烘干，然后在高温压缩条件下挤出成型，即得所述三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯。优选地，步骤B1中，所述活性炭颗粒的粒径为400-1000目；所述含复合型抗菌材料的溶液中含复合型抗菌材料的浓度为0.01-8％；所述活性炭与含复合型抗菌材料的质量比为1000:1。优选地，步骤B3中，所述冬氨酸溶液的浓度为0.5-8％；所述搅拌时间为1-3小时；所述静置时间为7-10小时。优选地，步骤B4中，所述高温压缩条件为：200-300℃，10-30MPa；所述烘干温度为110-130℃，烘干时间为3-5小时。优选地，所述复合型抗菌材料为石墨烯、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯或石墨烯官能变化体中的一种或几种。优选地，所述复合型抗菌材料包括重量比为0.5-3:1-4:0.5-3:0.5-4的石墨烯、氧化石墨烯、还原的氧化石墨烯和石墨烯官能变化体，通过该比例限定纳米石墨烯原材料，能有效的控制滤料中“微孔道网络”的尺寸大小，提高其阻隔病原菌的性能。若不在该比例范围，则阻隔病原菌的性能会变差。优选地，所述石墨烯可以为剥离石墨烯。所述氧化石墨烯的制备方法可以是：首先使石墨颗粒氧化，以产生石墨氧化物颗粒。可通过将石墨暴露于浓酸和强氧化剂制备石墨氧化物。可通过将石墨颗粒暴露于硫酸(H2SO4)、高锰酸钾(KMnO4)和过氧化氢(H2O2)实施氧化。备选的氧化方法包括Staudenmaier法(使用硫酸和发烟硝酸以及KClO3)、Hofmann法(使用硫酸、浓硝酸和KClO3)和Hummers和Offeman法(使用硫酸、硝酸钠和高锰酸钾)。随后剥离石墨氧化物颗粒，以产生氧化石墨烯(GO)。优选地，通过超声处理石墨氧化物颗粒的悬浮液剥离石墨氧化物颗粒。还可使用热或微波剥离。或者，可在碱中剥离石墨氧化物，但产生的GO可能比超声处理的GO具有更多的结构或化学缺陷。GO优选为单层，但是超声处理的石墨氧化物可具有2或至多4层，且仍认为是用于滤芯的GO。各个GO层的厚度为约0.9-1.3nm。GO为亲水的，且一旦剥离便容易地分散于水中。或者，可将GO薄片还原以形成rGO或石墨烯。所述还原的氧化石墨烯的制备方法可也是：通过将GO暴露于氢氧化钾(KOH)和肼(NH2NH2)实施所述还原。该还原主要通过在接近100℃下向水合肼暴露经至多24小时来完成。在肼还原之前将GO暴露于氢氧化钾有助于稳定连接在边缘的羧基。备选的还原法包括暴露于氢等离子体、热冲击和暴露于强闪光或激光。GO在其边缘上具有与稳定的石墨烯类似的官能团，一般为环氧化物、羟基、羧基和羰基。然而，GO在其表面上还具有环氧基团形式的氧分子。暴露于肼使得氧分子分裂，得到OH和NH-NH2。在除去N2H2和H2O之后，仅保留边缘上的官能团。可将这些基团中的至少一些留在原位并用于进一步的官能化。由于官能团、它们的亲水性、合成GO和rGO的相对简易性以及它们在极性溶剂中的稳定分散体，rGO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌的水质处理器，其特征在于，包括过滤装置、入水口和出水口，所述过滤装置包括依次设置的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯；所述入水口设置在一级石墨烯PP棉复合滤芯的底部，所述出水口与三级石墨烯改性活性炭复合滤芯的顶部；所述一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯分别通过管道依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌的水质处理器，其特征在于，包括过滤装置、入水口和出水口，所述过滤装置包括依次设置的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯；所述入水口设置在一级石墨烯PP棉复合滤芯的底部，所述出水口与三级石墨烯改性活性炭复合滤芯的顶部；所述一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯分别通过管道依次连接。2.根据权利要求1所述的石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器，其特征在于，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯、三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯的过滤精度分别为5μm、1μm、1μm。3.根据权利要求1所述的石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器，其特征在于，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯PP棉复合滤芯均采用以下方法制备：A1、按组分的重量百分数称取PP切片和复合型抗菌材料，并在常温下混合；A2、混合后的材料经熔融、挤出，制得母粒；A3、将母粒与PP切片混合后，熔喷成纤维状，根据模具不同缠绕成不同过滤精度的圆柱体形的石墨烯PP棉复合滤芯。4.根据权利要求3所述的石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器，其特征在于，步骤A中，所述PP切片和复合型抗菌材料的质量百分含量分别为90-99％、1-10％；步骤C中，所述母粒与PP切片的质量百分含量分别为1-80％、20-99％。5.根据权利要求1所述的石墨烯基材质的高效过滤、抗菌抑菌水质处理器，其特征在于，所述三级石墨烯压缩活性炭复合滤芯采用以下方法制备：B1、将...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙嫣，沙晓林，
申请(专利权)人：南通强生石墨烯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32