通过过滤从饮用水中除去细菌制造技术

本发明专利技术涉及一种制备交联聚合物的生物杀灭的多孔颗粒的方法，并且涉及可以根据本发明专利技术的方法制备的多孔颗粒。本发明专利技术还涉及具有相对较低的溶胀因子的含氨基基团的聚合物(多胺)的多孔颗粒。根据本发明专利技术的多孔颗粒用于从水中除去生物污染物并从溶液中结合含金属的离子。本发明专利技术还涉及一种滤筒，其包含根据本发明专利技术的多孔的交联聚合物颗粒。

Removing bacteria from drinking water by filtration

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过过滤从饮用水中除去细菌
本专利技术涉及一种由交联聚合物制备生物杀灭的(biocidal)多孔颗粒的方法，以及能够根据本专利技术中描述的方法制备的多孔颗粒本身。此外，本专利技术还涉及来自具有相对低溶胀因子的含氨基基团聚合物(多胺)的多孔颗粒。本专利技术中描述的多孔颗粒用于从水中除去生物杂质以及用于从溶液中结合含金属的离子。本专利技术还涉及一种滤筒，其包含本专利技术描述的来自交联聚合物的多孔颗粒。
技术介绍
饮用水的生物污染是已知的问题，该问题在地球校温暖的地区尤为重要。在自然灾害后水井也被细菌(bacteria)和病菌(germs)污染。通常，通过次氯酸的添加来消除污染，但次氯酸的添加明显地降低了水质。替代的方案是臭氧化、UV辐射、膜过滤等。这些方法在某种程度上是非常耗能(高压)和昂贵的，需要使用化学药品或在其他方面，例如由于氯味很大，降低水质。如有必要，必须将水煮沸或经由活性炭过滤，以便除去氯。根据现有技术的水净化系统，例如水软化设备、具有和没有净化模块的饮水机，经常受到怀疑并需要彻底清洗。在较暖的季节，跳过水的氯化而使用生物净化步骤的游泳池经常要与细菌载量作斗争。在家庭用的热水箱中必须始终保持在一定的高温以上，以抵抗李斯特菌(listeria)的污染。具有闭合水回路的设备，例如在工业(冷却)水回路中，也需要灭菌方法来获得水质。在这种情况下，从饮用水中除去不需要的含金属离子特别是含金属的重离子也是重要的。WO2017/089523和WO2016/030021公开了一种用于从水中除去金属离子和重金属离子的吸附剂，以及该吸附剂的制备方法。然而，这些出版物中公开的材料几乎没有生物杀灭的作用。这在这些材料的表面上的生物膜(biofilms)的形成中特别明显，生物膜的形成一方面导致金属结合能力的降低，另一方面仅仅是有条件地适于除去生物杂质。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种改进的吸附剂，该吸附剂没有这些缺点。该目的是通过一种由交联聚合物，特别是多胺制备生物杀灭的多孔颗粒的方法来实现的，该方法包括以下步骤：(a)在混合器中，在温度小于或等于10℃下，提供一种包含多胺、交联剂以及颗粒形式的多孔无机载体材料的水悬浮液，使得多胺包覆在无机载体材料上；(b)在无机载体材料的孔中交联有机聚合物并同时除去水；(c)溶解无机载体材料以获得交联的多胺的生物杀灭的多孔颗粒。本专利技术的一个优选实施例是步骤a)和步骤b)至少重复一次。令人惊讶地发现，一方面，与现有技术相比，通过这种方法能够提供一种不太复杂的吸附剂制备方法。此外，以这种方式制备的吸附剂不倾向于形成生物膜并且对细菌、病菌、酵母菌、真菌或病毒表现出非常高的生物杀灭的作用。交联聚合物的多孔颗粒也可以作为根据本专利技术的前述意义的吸附剂。此外，术语多胺和聚合物在本文中同义使用。根据本专利技术，包覆和交联优选在搅拌反应器，例如劳迪吉混合器中进行。相对于在悬浮液中发生的交联，这具有的优点是，交联能够在已经部分交联的聚合物中和在非临界水中发生。与步骤(a)的包覆相比，这样做在步骤(b)中升高了温度。交联几乎完全在多孔载体材料的孔中发生，并且在交联期间同时除去溶剂水，使得能够在同一设备中重复步骤(a)并且因此在同一设备中重复步骤(b)。可以重复步骤(a)和(b)，直到达到需要的包覆水平和氨基密度。优选地，包覆和交联至少进行两次，然而，它也可以进行三次、四次或更多次。优选选项是两次。优选地，在包覆过程和交联过程的最后，即在步骤(c)之前，将温度升至约60℃并保持该温度约1小时。一个优选的实施例是在步骤(c)之前将吸附剂进行后交联。优选地，这在80-90℃，优选85℃的温度下通过环氧氯丙烷和二氨基乙烯进行。根据本专利技术的另一个实施例，多胺以非脱盐的状态被使用。在聚乙烯基甲酰胺的水解过程中，可通过与钠碱溶液聚合并且随后用盐酸硬化，制备氯化钠和甲酸钠。通过膜过滤进行聚合物溶液的脱盐，其中在盐穿过膜层的同时保留了聚合物。继续进行膜过滤，直到基于灰渣的盐含量少于称量的物料的1％为止(聚合物含量为1％)。在此之前，聚合物是非脱盐的或部分脱盐的。之后，聚合物是脱盐的。这节省了另外的纯化步骤。这里，在步骤(a)之后可能需要额外的洗涤步骤。然而，通过使用非脱盐聚合物，包覆聚合物(例如PVA)的制备成本大大降低。因此，该方法总体上将更加经济。通过在包覆时(步骤(a))在小于或等于10℃的低温下同时向有机聚合物的悬浮液中添加交联剂，直接在载体的孔中形成水凝胶，并且直接固定聚合物。当使用非脱盐的聚合物时，水解过程中形成的盐可以很容易地用水洗掉。此外，例如由在包覆期间的预交联引起的随后的交联，或优选地，利用环氧氯丙烷和二氨基乙烯的随后的交联，可以在水悬浮液中进行而不需要如先前在现有技术中的那样在流化床中进行。这导致该方法的极大简化。而且，在水悬浮液中使用环氧氯丙烷实施交联具有的优点是，未反应的环氧氯丙烷可以使用氢氧化钠容易地水解并因此变得无害或可以转移到无害的载体材料(甘油)中。另一个优点是通过在步骤(c)中的硅胶载体的溶解，进一步提高水凝胶对含金属的离子的可亲性和能力。优选地，颗粒形式的多孔无机载体材料是介孔或大孔载体材料。多孔载体材料的平均孔径优选在6nm至400nm的范围内，更优选在8至300nm的范围内，最优选在10至150nm的范围内。此外，关于工业应用，优选100至3000nm的粒径范围。此外，多孔载体材料优选地具有在30vol％至90vol％范围内的孔体积，更优选在40vol％至80vol％范围内的孔体积，最优选在60vol％至70vol％范围内的孔体积。多孔载体材料的平均孔径和孔体积可以通过根据DIN66133用汞填充孔的方法测定。优选地，多孔无机材料是可以在pH大于10的碱性水溶液的条件下溶解的材料，更优选地是在pH大于11的碱性水溶液的条件下溶解，最优选地是在pH大于12的碱性水溶液的条件下溶解。换句话说，无机载体材料的用以获得交联聚合物的多孔颗粒的浸溶过程的步骤(c)在所述碱性水溶液条件下进行。优选地，多孔无机材料为基于二氧化硅或硅胶的材料，或由其构成。优选地，多孔无机载体材料是具有平均粒径在5微米至2000微米范围内的颗粒材料，更优选地是在10微米至1000微米范围内的颗粒材料。在这种情况下，颗粒的形状可以是球形(球状)、棒状、透镜状、圆圈状、椭圆状或不规则的，其中球形颗粒是优选的。优选地，在步骤(a)中使用的聚合物的百分比在5wt％至50wt％的范围内，更优选地在10至45wt％的范围内，仍然更优选地在20至40wt％的范围内，均基于没有多胺的多孔无机载体材料的重量。在根据本专利技术的方法的步骤(a)中可以通过各种方法将多胺应用于颗粒形式的多孔无机载体材料，例如浸渍法或通过孔填充法，其中孔填充法是优选的。孔填充法相对于常规的浸渍法而具有的优点是，可以在一个步骤中将更大总量的溶解的聚合物应用于多孔无机载体材料，从而增加了结合能力并简化了常规方法。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由交联聚合物制备生物杀灭的多孔颗粒的方法，其包括以下步骤：/n(a)在小于或等于10℃的温度下，在混合器中提供包含多胺、交联剂和颗粒形式的多孔无机载体材料的水悬浮液，以用多胺包覆无机载体材料；/n(b)在无机载体材料的孔中交联有机聚合物并同时除去水；/n(c)溶解无机载体材料以获得交联多胺的生物杀灭的多孔颗粒。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 DE 102017007273.61.一种由交联聚合物制备生物杀灭的多孔颗粒的方法，其包括以下步骤：
(a)在小于或等于10℃的温度下，在混合器中提供包含多胺、交联剂和颗粒形式的多孔无机载体材料的水悬浮液，以用多胺包覆无机载体材料；
(b)在无机载体材料的孔中交联有机聚合物并同时除去水；
(c)溶解无机载体材料以获得交联多胺的生物杀灭的多孔颗粒。


2.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤(a)和步骤(b)至少重复一次。


3.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述交联发生在搅拌反应器中。


4.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述多胺以非脱盐状态使用。


5.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述多孔无机载体材料是能够在pH＞10的碱性水溶液中溶解的材料。


6.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述多胺为聚乙烯胺。


7....

【专利技术属性】
技术研发人员：M·韦尔特，C·迈耶，K·隆格菲尔，
申请(专利权)人：因思特艾克申有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE