多孔过滤介质的形成工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于除去水中的污染物的过滤元件以及用于制造此类过滤元件的方法，该过滤元件包含具有第一粒度的第一过滤介质颗粒和具有第二粒度的第二介质颗粒。第一介质颗粒粘合至第二介质颗粒的表面。粘结剂使第二介质颗粒彼此连接，使得在第二介质颗粒之间形成间隙空间。一部分较小的第一过滤介质颗粒位于间隙空间内。根据本公开的一个实施方案，以大于约1.5ml/min/cm2的通量流过过滤元件的水的压降小于20psi。的压降小于20psi。的压降小于20psi。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多孔过滤介质的形成工艺


[0001]本专利技术涉及用于除去水中的物质的过滤器和过滤用介质。特别地，本专利技术涉及用于由过滤颗粒的组合形成过滤元件的工艺和方法，其中过滤颗粒具有设置有空隙和通道的结构，该空隙和通道用于使水通过过滤元件，同时与过滤元件的活性表面相互作用以除去水中的物质。

技术介绍

[0002]滤水器提供了一种用于除去水中的污染物的手段，否则，这些污染物可使得水的口感变差或使水变得不健康。一种类型的滤水器依靠具有化学或物理捕获并保持污染物的活性表面的材料。这种过滤元件的寿命可能受限于可供吸收水中的物质的表面积的量。过滤元件的表面的活性区域仅能保持有限量的吸收物质。因此，有利的是提供一种具有大表面积的过滤元件，其具备在变得饱和之前吸附物质的活性位点。
[0003]此外，除去通过过滤器的水中的物质的速率可取决于形成过滤器的材料的表面上的活性位点的数量。因此，有利的是提供一种过滤元件，其中与流过过滤元件的水接触的过滤材料的活性表面积大，以更快速地捕获污染物。
[0004]为了提供足够量的经过滤的水，过滤元件需要提供足够的流量，同时有效地除去水中的有害物质或不需要的物质。一些已知的过滤元件通过提供狭窄的通道以使水流过而物理地捕获颗粒污染物。大于通道宽度的污染物颗粒被捕获。依靠非常窄的通道以捕获污染物的过滤元件可能具有低流量和/或高压降，使得它们不适合某些应用。
[0005]一种增加可供用于吸附污染物的表面积的量的方式是提供由非常细的颗粒组成的过滤元件。具有细粒度的过滤材料的一个问题在于颗粒可能会彼此附着。团聚的颗粒可能会降低水能够流通通过过滤材料的流量和/或增加跨过滤元件的压降。
[0006]一种增加水通过过滤器的流量的方法是在压力下向过滤元件供水。压力驱动系统能够通过克服当水流过过滤器的狭窄通道时产生的压降，从而提供提高的流量。这种系统可以连接至加压水源，例如，水槽龙头。压力驱动系统具有必须提供压力源的缺点，这可增加成本和复杂性。连接至市政水源的过滤器不是便携式的，可能需要专业安装，并且仅能在配备有市政供水系统的部分地区使用。另一可供选择的方案是提供电动或手动泵以产生压力。这种系统可增加复杂性和成本，在缺乏供电的地区区域中尤其是如此。此外，在过滤器是便携式水过滤系统的一部分的情况下，泵和其他设备使重量增加。在过滤器用于户外体育活动(例如，徒步旅行)的情况下，这种附加重量可能是不期望的。

技术实现思路

[0007]本公开涉及解决这些问题的装置和方法。
[0008]本公开的实施方案提供了过滤元件和用于制造过滤元件的方法，该过滤元件包含较小粒度的过滤材料与较大粒度的材料的组合以捕获污染物。根据本公开的实施方案制造的过滤元件可提供增加的流量和/或减小的压降。根据一些实施方案，这种过滤元件提供了
足够低的压降，从而作为重力供给过滤器使用。
[0009]根据一些实施方案，公开了一种用于形成过滤元件的方法，包括以下步骤：提供具有第一平均粒度的第一过滤介质颗粒；提供具有第二平均粒度的第二过滤介质颗粒，其中第二平均粒度大于第一平均粒度；形成胶质溶液，其中胶质溶液包含载剂、非热塑性粘合剂和增溶剂；将第二过滤介质颗粒与第一过滤介质颗粒和胶质溶液混合以形成过滤介质混合物；将胶质溶液和过滤介质混合物共混以形成介质共混物；干燥共混物，其中从介质混合物中蒸发大部分载剂；以及使试剂分解，其中非热塑性粘合剂将第一过滤介质颗粒结合至第二过滤介质颗粒的表面。增溶剂可以增强非热塑性粘合剂在载剂中的溶解。
[0010]非热塑性粘合剂还可包含在用水饱和时产生负电荷的助剂。非热塑性粘合剂可包括以下中的一者或多者：聚乙烯胺、聚(N
‑
甲基乙烯胺)、聚烯丙基胺、聚烯丙基二甲胺、聚二烯丙基甲胺、聚乙烯吡啶氯化物、聚(2
‑
乙烯吡啶)、聚(4
‑
乙烯吡啶)、聚乙烯咪唑、聚(4
‑
氨基甲基苯乙烯)、聚(4
‑
氨基苯乙烯)、聚乙烯基(丙烯酰胺
‑
共
‑
二甲基氨基丙基丙烯酰胺)、聚乙烯基(丙烯酰胺
‑
共
‑
二甲基氨基甲基丙烯酸酯)、聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚二烯丙基二甲基氯化铵(pDADMAC)、聚(丙烯)亚胺树型化合物(DAB
‑
Am)和聚(酰胺
‑
胺)(PAMAM)树型化合物、聚氨基酰胺、聚六亚甲基双胍、聚二甲胺
‑
氯甲代氧丙环、氨基丙基三乙氧基硅烷、N
‑
(2
‑
氨基乙基)
‑3‑
氨基丙基三甲氧基硅烷、N
‑
三甲氧基甲硅烷基丙基
‑
N,N,N
‑
三甲基氯化铵、双(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、壳聚糖、接枝淀粉、聚乙烯亚胺通过氯甲烷进行烷基化的产物、聚氨基酰胺与氯甲代氧丙环的烷基化产物、具有阳离子单体的阳离子聚丙烯酰胺以及它们的组合。
[0011]载剂可包括以下中的一者或多者：水、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇、丙酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二甲基亚砜、乙腈、二甲基甲酰胺、三氯甲烷以及它们的组合。
[0012]增溶剂可包括以下中的一者或多者：盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、酒石酸、乙酸、甲酸、丙酸、抗坏血酸、谷氨酸、乳酸、马来酸、苹果酸、琥珀酸、羧酸以及它们的组合。
[0013]一个或多个干燥和分解步骤可包括将共混物暴露于高温中，同时搅拌共混物，其中所述共混物形成可流动的共混物。
[0014]在共混物静止时可进行一个或多个干燥和分解步骤以形成固体块，并且还可包括通过压碎、研磨或筛分中的一者或多者将块造粒以形成可流动的共混物。
[0015]第一过滤介质颗粒可包括褐煤，无烟煤，沥青煤，泥煤，碳化木质有机材料(包括竹子、椰子壳和兽骨)，沸石(包括方沸石、白榴石、铯榴石、斜钙沸石、斜发沸石、钠红沸石、菱沸石、钙十字沸石、斜碱沸石和戈硅钠铝石)，钙化合物(包括磷酸一钙、磷酸二钙、三斜磷钙石、透钙磷石、磷酸三钙、白磷钙石、磷酸八钙、二磷酸二钙、三磷酸钙、羟基磷灰石、磷灰石、磷酸四钙)，硅藻土，硅化合物(包括玻璃、膨胀玻璃、浮石)，陶瓷材料(包括氧化铝、铝土矿、氧化镁、二氧化钛)以及它们的组合。
[0016]第二过滤介质颗粒可包括褐煤，无烟煤，沥青煤，泥煤，碳化木质有机材料(包括竹子、椰子壳和兽骨)，沸石(包括方沸石、白榴石、铯榴石、斜钙沸石、斜发沸石、钠红沸石、菱沸石、钙十字沸石、斜碱沸石和戈硅钠铝石)，钙化合物(包括磷酸一钙、磷酸二钙、三斜磷钙石、透钙磷石、磷酸三钙、白磷钙石、磷酸八钙、二磷酸二钙、三磷酸钙、羟基磷灰石、磷灰石、磷酸四钙)，硅藻土，硅化合物(包括玻璃、膨胀玻璃、浮石)，陶瓷材料(包括氧化铝、铝土矿、氧化镁、二氧化钛)以及它们的组合。
[0017]第一平均粒度可在约1um至约75um之间。第二平均粒度可在约75um至约3000um之间。
[0018]第一过滤介质颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成过滤器的方法，包括以下步骤：提供具有第一平均粒度的第一过滤介质颗粒；提供具有第二平均粒度的第二过滤介质颗粒，其中所述第二平均粒度大于所述第一平均粒度；形成胶质溶液，其中所述胶质溶液包含载剂、非热塑性粘合剂和增溶剂；将第二过滤介质颗粒与所述第一过滤介质颗粒和所述胶质溶液混合以形成过滤介质混合物；将所述胶质溶液和过滤介质混合物共混以形成介质共混物；干燥所述共混物，其中从所述介质混合物中蒸发大部分所述载剂；以及使试剂分解，其中所述非热塑性粘合剂将所述第一过滤介质颗粒粘结至所述第二过滤介质颗粒的表面。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述增溶剂增强了所述非热塑性粘合剂在所述载剂中的溶解。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述非热塑性粘合剂还包含当用水饱和时产生负电荷的助剂。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述非热塑性粘合剂包括以下中的一者或多者：聚乙烯胺、聚(N
‑
甲基乙烯胺)、聚烯丙基胺、聚烯丙基二甲胺、聚二烯丙基甲胺、聚乙烯吡啶氯化物、聚(2
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乙烯吡啶)、聚(4
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乙烯吡啶)、聚乙烯咪唑、聚(4
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氨基甲基苯乙烯)、聚(4
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氨基苯乙烯)、聚乙烯基(丙烯酰胺
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共
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二甲基氨基丙基丙烯酰胺)、聚乙烯基(丙烯酰胺
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共
‑
二甲基氨基甲基丙烯酸酯)、聚乙烯亚胺、聚赖氨酸、聚二烯丙基二甲基氯化铵(pDADMAC)、聚(丙烯)亚胺树型化合物(DAB
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Am)和聚(酰胺
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胺)(PAMAM)树型化合物、聚氨基酰胺、聚六亚甲基双胍、聚二甲胺
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氯甲代氧丙环、氨基丙基三乙氧基硅烷、N
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(2
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氨基乙基)
‑3‑
氨基丙基三甲氧基硅烷、N
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三甲氧基甲硅烷基丙基
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N,N,N
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三甲基氯化铵、双(三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、壳聚糖、接枝淀粉、聚乙烯亚胺通过氯甲烷进行烷基化的产物、聚氨基酰胺与氯甲代氧丙环的烷基化产物、具有阳离子单体的阳离子聚丙烯酰胺以及它们的组合。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述载剂包括以下中的一者或多者：...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙，
申请(专利权)人：西蒙，
类型：发明
国别省市：