一种石墨烯净水滤芯及净水器制造技术

本发明专利技术涉及一种石墨烯净水滤芯及净水器，所述净水滤芯包括依次连接的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯改性活性炭复合滤芯、三级石墨烯改性活性炭复合滤芯。采用该净水滤芯制备的净水器对各种杂质、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净水滤芯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，过滤后的水的PH值可达7.40，更接近人类饮水的PH最佳值，更直接适合饮用。

A kind of graphene water purifying filter core and water purifier

The invention relates to a graphene water purifying filter element and a water purifying device. The water purifying filter element comprises a primary graphene PP cotton composite filter element connected in sequence, a secondary graphene modified activated carbon composite filter element and a third graphene modified activated carbon composite filter element. The water purifier prepared by the water purifying filter element has good filtering effect on various impurities, rust, bacteria and organic matters. It can effectively remove bacteria from tap water without increasing nitrate and heavy metal content. It has the characteristics of high efficiency, convenient use, cost saving and raw material. The purified water treated by the filter element of the invention keeps the content level of each beneficial element with the untreated tap water, and the PH value of the filtered water can reach 7.40, which is closer to the optimum value of the human drinking water and more directly suitable for drinking.

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯净水滤芯及净水器
本专利技术涉及水处理
，具体地说，涉及一种石墨烯净水滤芯及净水器。
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净水滤芯及净水器。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净水滤芯，包括依次连接的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯改性活性炭复合滤芯、三级石墨烯改性活性炭复合滤芯。优选地，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯为中空结构，从内到外依次交替设置有紧密结构层、疏松结构层；所述紧密结构层、疏松结构层均采用石墨烯PP棉复合材料制备；所述紧密结构层、疏松结构层的厚度分别为1-3μm、8-10μm；所述复合滤芯的厚度为1.5cm-2cm。优选地，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯的外侧表面平行设置多根螺旋状突起结构，所述突起结构延复合滤芯的高度方向延伸；所述突起结构之间的间距为0.5-1cm；所述一级石墨烯PP棉复合滤芯的内表面和外表面均为曲面，且曲面方向一致；所述各紧密结构层、疏松结构层均为网格状，且各紧密结构层、疏松结构层的网格位置不重叠。优选地，所述石墨烯PP棉复合材料的制备方法如下：S1、将氧化石墨烯超声分散到水中，得到氧化石墨烯分散液；S2、向石墨烯分散液中加入有机改性单体，高速搅拌反应后制得接枝改性氧化石墨烯，干燥粉碎，得接枝改性氧化石墨烯粉末；S3、将接枝改性氧化石墨烯粉末与PP棉粉末混合，同时加入抗氧化剂、成核剂、降温助剂，制得的混合物经挤出、牵伸、表面风干、切粒后即得。步骤S2中，所述有机改性单体为十二烷基硫酸钠；所述高速搅拌的温度为50-95℃，搅拌转速为200-350r/min，搅拌时间为1-3h。步骤S3中，所述接枝改性氧化石墨烯粉末的粒径为5-10um，PP棉的粒径为20-200μm；接枝改性氧化石墨烯粉末与PP棉粉末的混合比例为2％-8％:92％-98％；所述挤出温度为200-280℃。所述一级石墨烯PP棉复合滤芯的制备方法，包括以下步骤：A1、将石墨烯PP棉复合材料进行熔融混合；B1、将熔融混合后的石墨烯PP棉复合材料装入喷丝机进行喷丝；第一次喷丝时，滤芯内筒按照一定速率自传，同时滤芯内筒由左向右移动，使得喷丝在滤芯内筒上呈现螺旋状；C1、继续第二次喷丝，同时滤芯内筒由右向左移动，使得喷丝在滤芯内筒上呈现螺旋状，且与第一次的喷丝存在交叉点；D1、重复上述步骤B1和C1，直到喷丝全部覆盖滤芯内筒的外侧，即制得第一层的紧密结构层；E1、重复步骤B1-D1,在第一层的紧密结构层上制得第一层的疏松结构层；然后再重复步骤依次制得多层的紧密结构层和疏松结构层，即得所述石墨烯PP棉复合滤芯；所述制备紧密结构层时，采用的熔喷速率为1.5*10-7L/min-2*10-7L/min,疏松层时熔喷速率为1.0*10-7L/min-1.2*10-7L/min。优选地，所述二级石墨烯改性活性炭复合滤芯采用以下质量百分含量的各组分制备：石墨烯0.1％-10％；改性活性炭90-99.9％；所述改性活性炭的制备方法为：将活性炭原料洗净、干燥后，加入到改性剂溶液中，搅拌均匀后浸泡2-3小时，滤出固体物质，清洗、干燥后即得改性活性炭；所述活性炭与改性剂的质量比为20:1-1:2；所述改性剂溶液中改性剂的质量分数为1％-30％。优选地，所述活性炭原料为煤质活性炭、椰壳活性炭、果壳活性炭、木材活性炭中的一种或者多种。更优选为椰壳活性炭。所述改性剂为有机硅、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、十二烷基苯磺酸钠、丁二烯及苯乙烯中的一种或者多种。更优选改性剂为十二烷基苯磺酸钠改性活性炭。所述石墨烯为氧化石墨烯、石墨烯、阴离子改性石墨烯、氧化还原石墨烯中的一种或者多种。更优选为氧化石墨烯、阴离子改性石墨烯。优选地，所述二级石墨烯改性活性炭复合滤芯的制备方法包括以下步骤：A2、将改性活性炭浸泡在石墨烯溶液中，滤出固体物质；B2、然后将固体物质清洗后干燥，即得所述石墨烯改性活性炭复合滤芯；步骤A2中，所述石墨烯溶液中，含有石墨烯的质量为0.1-10％；所述浸泡时间为6-10小时；步骤B2中，所述干燥温度为110-130℃，干燥时间为20-28h。优选地，所述三级石墨烯改性活性炭复合滤芯包括以下质量百分含量的各组分：石墨烯0.1％-10％；十二烷基苯磺酸钠改性活性炭90-99.9％。所述十二烷基苯磺酸钠改性活性炭的制备方法为：将活性炭原料加入到浓度为0.02～3.5mmol/L的十二烷基苯磺酸钠溶液中，室温震荡2～10小时，然后将活性炭过滤分离、清洗，制备获得接枝有磺酸钠基团的改性活性炭。所述改性活性炭采用的活性炭原料的碘值为800-1600，灰分＜8％，目数为600-1500。所述碘值过低会导致对于细菌、小分子有机物、重金属、余氯等过滤效率偏低；碘值过高会导致因活性炭吸附太强，导致吸附过后的净水中矿物元素含量降低。所述灰分要＜8％，因为灰分过高，不利于改性以及后续的清洗。所述目数600-1500，比较符合滤芯常用目数，便于生产标准滤芯。所述石墨烯为改性氧化石墨烯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯净水滤芯，其特征在于，包括依次连接的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯改性活性炭复合滤芯、三级石墨烯改性活性炭复合滤芯。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯净水滤芯，其特征在于，包括依次连接的一级石墨烯PP棉复合滤芯、二级石墨烯改性活性炭复合滤芯、三级石墨烯改性活性炭复合滤芯。2.根据权利要求1所述的石墨烯净水滤芯，其特征在于，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯为中空结构，从内到外依次交替设置有紧密结构层、疏松结构层；所述紧密结构层、疏松结构层均采用石墨烯PP棉复合材料制备；所述紧密结构层、疏松结构层的厚度分别为1-3μm、8-10μm；所述复合滤芯的厚度为1.5cm-2cm。3.根据权利要求2所述的石墨烯净水滤芯，其特征在于，所述一级石墨烯PP棉复合滤芯的外侧表面平行设置多根螺旋状突起结构，所述突起结构延复合滤芯的高度方向延伸；所述突起结构之间的间距为0.5-1cm；所述一级石墨烯PP棉复合滤芯的内表面和外表面均为曲面，且曲面方向一致；所述各紧密结构层、疏松结构层均为网格状，且各紧密结构层、疏松结构层的网格位置不重叠。4.根据权利要求2所述的石墨烯净水滤芯，其特征在于，所述石墨烯PP棉复合材料的制备方法如下：S1、将氧化石墨烯超声分散到水中，得到氧化石墨烯分散液；S2、向石墨烯分散液中加入有机改性单体，高速搅拌反应后制得接枝改性氧化石墨烯，干燥粉碎，得接枝改性氧化石墨烯粉末；S3、将接枝改性氧化石墨烯粉末与PP棉粉末混合，同时加入抗氧化剂、成核剂、降温助剂，制得的混合物经挤出、牵伸、表面风干、切粒后即得。5.根据权利要求1所述的石墨烯净水滤芯，其特征在于，所述二级石墨烯改性活性炭复合滤芯采用以下质量百分含量的各组分制备：石墨烯0.1％-10％；改性活性炭90-99.9％；所述改性活性炭的制备方法为：将活性炭原料洗净、干燥后，加入到十二烷基硫酸钠溶液中，搅拌均匀后浸泡2-3小时，滤出固体物质，清洗、干燥后即得改性活性炭；所述活性炭与改性剂的质量比为20:1-1:2；所述十二烷基硫酸钠溶...

【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