一种用于过滤和／或净化流体、水或其它含微生物污染物的溶液的方法和装置，例如流体包含细菌和／或病毒，其中使流体通过由铝硅酸盐组成的净化材料。更优选的是，该净化材料由在固定的粘合剂基质中的矾土矿和吸附介质组成。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用在美国法律下，本申请要求2000年5月16日提出的美国专利No.60/204,714的优先权，该申请在此全文引入作为参考。
技术介绍
1.专利
本专利技术通常涉及溶液和流体过滤器或净化设备的领域，主要涉及水溶液过滤器和水的净化，用于气和水及其他含水液体的装置的领域，该装置从通过的气体或水溶液中除去污染物。在更具体的方面，本专利技术涉及那些从水或水溶液中除去包括细菌和病毒的微生物污染物的装置的领域。2.相关领域的说明净化或过滤水或其它的水溶液是许多应用所必需的，该应用包括从供应安全或可饮用的水到包括发酵过程和从生物流体中分离组分的生物学应用。类似地，在需要超纯空气的医院和净化室中，和在需循环空气的环境中，如飞行器或宇宙飞船中，从可呼吸的空气中除去微生物有机体也是过滤媒介的重要应用。近年来，在室内对空气过滤和净化的需要已经成为共识，并且对能源利用率和室内空气质量的矛盾观念已经导致众多的空气过滤产品，如HEPA滤菌器等的出现，这些产品旨在从空气中除去小微粒，过敏原，甚至微生物。有许多众所周知的方法现在被用于水的净化，如蒸馏，离子交换，化学吸附，过滤或滞留，滞留是微粒的物理性阻塞。微粒过滤通过使用膜或颗粒状材料层来实现，然而在所有情况下该材料的孔径与颗粒状材料间隙控制了滞留的颗粒大小。其他的净化媒介包括那些发生化学反应的材料，该材料改变在待净化的流体中的化学物质的状态或特性。在大多数情况下需要将多种方法结合使用以便完全地净化流体，如水。将多种方法结合使用通过将单一装置中的功能结合或若干装置串联使用来实现，其中若干装置中的每一个执行不同的功能。这些实践的例子包括混合树脂的使用，其除去负电性的和正电性的化学物质以及不带电的化学物质。许多这些水的净化方法与实践是昂贵的，能效低和/或需要大量技术诀窍与精密化。简化这些复杂性的传统方法需要大量的加工或特别设计的装置。不幸的是，低成本方法的开发没有充分注重除去有害的微生物污染，细菌和病毒。例如，简单的即用净化设备，如连接室内供水导管的过滤器或给露营者和徒步旅行者的便携式元件，无法充分地除去细菌和病毒，除非使用相对昂贵的膜技术或强化学氧化剂，如卤素或活性氧物质。环境保护局(EPA)规定了用作微生物净水器的装置的最低可接受标准。常见的大肠杆菌总数，由大肠杆菌和土生克雷伯氏菌来表示，其必须从进口浓度1×107个/100毫升最少降低6个数量级，将生物体的99.9999％除去。常见的病毒，由脊髓灰质炎病毒1(LSc)和轮状病毒(Wa或SA-11)来表示，其必须从进口浓度从1×107/升最少降低4个数量级，将生物体的99.99％除去。包囊用贾第鞭毛虫属muris或肠兰伯式鞭毛虫来代表，他们遍布广、能诱导疾病并且耐化学消毒。那些宣称能除去包囊的装置应从分别为1×106/升或1×107/升的进口浓度最少降低3个数量级，将包囊的99.9％除去。EPA接受了将适当尺寸范围的其它颗粒用于宣称具有此功能的试验装置的应用。能高效率除去和固定微生物的材料有许多用途，在生物技术和发酵工业就是一个特殊的应用领域。这种材料不仅对把发酵培养液进行处理来循环或再使用发挥功效，而且可用作对发酵过程有益的微生物的微生物固定材料。已知使用粒状或微粒状氧化铝和三氧化铝作为化学粘合剂，更特别是高纯度氧化铝用于从饮用水中除去氟化物和重金属离子。与其它的水处理方法相比，使用氧化铝的方法是昂贵的。矾土矿和高岭土形式的铝硅酸盐可以通过湿式化学合成或从采矿/对全球都能找到的未加工矿石进行处理而获得。铝硅酸盐通过配合过程起到生物水体净化剂的功能，这包括对生物材料和微生物的化学吸附。矾土矿是一种自然存在的矿物质，其通常是氢氧化铝、铝氧化物和硅酸铝的配合物。该混合物的其它成分包括过渡金属氧化物，二氧化硅，二氧化钛和微量矿物质。大多数矾土矿主要消耗在先溶解再分离/净化氧化铝来生产铝。主要步骤之一被称为Bayer法。还没有加入了铝硅酸盐成分的市售微生物过滤或净化设备。有文章指出铝硅酸盐也许能用作过滤材料，还没有证明在装置中使用或加入铝硅酸盐能满足上述EPA最低要求。在美国专利5,271,848中讨论过使用矾土矿来处理水。参考文献描述了为了降低磷酸盐含量，采用50目的矾土矿颗粒来处理废水的应用。参考文献未揭示使用矾土矿从废水流中除去微生物有机体。在美国专利4,167,479中公开了一种使用粉状矿物质活性媒介(小于50目)和活性微生物来净化废水的方法。活性媒介与废水混合并循环以便允许生物化学反应发生。矿物质在这个处理中用作粒状添加剂加入水系统中，并分散在流体各处，而不是作为待处理的水将流过的粘合剂材料的一部分。这个参考文献没有提供或建议用于从废水除去微生物的方法。实际上，它其实用活性微生物作为处理的一部分，但没有考虑它们的除去。此外，该参考文献特别强调了矿物质提供金属离子来沉淀磷酸盐，从而减少或消除为沉淀磷酸盐而使用其它类型化学药品如明矾的需要。另外，在陶瓷和生物植入领域的材料是已知的。然而这些材料并非制造用于为过滤流体目的而使该流体通过，流体也不能通过它们。因此在本领域中，仍然需要简单的、廉价的液体净化和过滤方法，以及加入了从矾土矿中获得、高岭土和相关天然材料的铝硅酸盐的装置。本专利技术和技术的意图是使用含铝矿物质而不必需要通过溶解和分离方法如Bayer法来加工该矿物质，Bayer法是用来产生纯氧化铝的方法。还需要实用的液体净化和过滤装置，以及容许利用矾土矿和高岭土矿石形式的铝硅酸盐，矾土矿和高岭土矿石容易获得并且一般可通过各种不同的方法找到或合成。本领域还需要一种方法和装置，其不仅满足而是显著超过EPA对微生物净水器的最低要求，因此该装置不仅适用于用户和工业即用应用场合。专利技术概述为此，本专利技术人已经发现在将氧化铝加入过滤器装置的已知应用中有重大的问题，即铝材料是昂贵的，这是由于生产纯化形式的氧化铝三氧化物要进行复杂的方法。此外，本专利技术人已经发现在已知的将铝硅酸盐加入过滤器装置中还有其他的重大问题，即该铝硅酸盐无论是粒状、微粒或纤维，都呈松散的形式。以松散形式的材料产生的过滤效果被由流过过滤介质的流体，特别是水和水溶液的压力所引起的渠道效应和绕流效应，以及颗粒的侵蚀和聚集作用所损害。因为病毒和细菌是通过与吸附材料密切接触而被除去，所以随着时间的推移而在粒状材料中由水压力、水流、颗粒侵蚀或颗粒聚集作用形成的甚至是相对小的渠道或通道都很容易足以允许不希望的微生物污染物通过该过滤器。例如，用水作为示范流体并用本专利技术的材料作为用于微生物有机体的过滤介质，基于病毒流入浓度为1×106/L的计算表明将可能发生4个数量级的降低，但是只要在过滤期间有0.01％的水由于通过在过滤介质中形成的渠道而绕过处理，那么实际上仅能降低3.7个数量级。如果0.1％的水通过而未经处理，那么仅降低3个数量级。如果1％的通过未经处理，那么仅降低2个数量级，而如果10％的通过未经处理，那么仅降低1个数量级。如果预计降低6个数量级，那么形成渠道的有害结果更严重，在0.01％的水绕过处理时实际上将仅降低4个数量级。本专利技术通过提供一种用于除去污染物包括细菌和病毒的微生物过滤器和方法解决了这个问题，其中将铝硅酸盐及其他粒状吸附性过滤介质固定在化学粘合材料中，以便形成能本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于流体的净化材料，其中该材料包含铝硅酸盐及其使用的粘合剂，并且为多孔滤板或片材的形式。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：AW约翰斯顿，AF约翰斯顿，FA威廉斯，KD胡赫斯，
申请(专利权)人：沃特维森斯国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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