微粒过滤器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于过滤微粒污染物的半球形或准球形微粒过滤器块，所述污染物包括微生物－例如包囊、细菌和病毒，在过滤的同时该过滤器块长时间地提供相对较高的流动速率。本发明专利技术特别适用于设置在通过重力作用过滤水的水过滤器中，该过滤器去除上述污染物和化学污染物。在本领域公知的方法中，过滤的使用是最广泛的，因为它比较便宜而且不需要持续供电。然而，过滤器具有下述问题：或者是不能够去除水中的所有杂质，或者是很快堵塞并需要更换。本发明专利技术旨在解决该问题。因此，本发明专利技术提供一种半球形或准球形微粒过滤器块，其包括用粘合剂整体粘合在一起的第一层和第二层，该第一层的颗粒的网目尺寸是３０至６０，而该第二层的颗粒的网目尺寸是６０至２００。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于过滤微粒污染物的半球形或准球形微粒过滤器块，所述微粒 污染物包括微生物一例如包囊、细菌和病毒，在过滤的同时该过滤器长时间地提供相 对较 高的流动速率。本专利技术特别适用于设置在水过滤器中，用于在重力作用下过滤水，该水过滤 器去除上述污染物以及化学污染物。
技术介绍
水是人类生活的必需品之一。水在饮用、烹调食品和制备饮料方面都有重要的作 用。水还在清洗家庭用品一例如衣物、器皿和住宅内的其他表面中有着非常重要的作用，所 述住宅内的其他表面例如是地板和桌面。进一步，在浴室和厕所中使用大量的水进行个人 清洁。上述每种用途所需的水的品质都不同。人类消费的水品质必须是最佳的。这种水必 须大体上去除有害微生物和其他污染物一例如灰尘、有机和无机杂质以及过溶解盐，以确 保这种水的使用者的生命健康。现代城镇家庭通过管网从大的湖泊获得水，然而在某些农村地区村民直接从水 源一例如井、湖泊、河流以及钻井中取水。直接从上述表面水源和地下水源取得的水同管道 供水比较起来通常不是很纯净，管道供水是经过市政当局处理过的。然而，市政当局处理过 的水由于给水管线的渗漏有时也是受过污染的。因此，如果食用以前没有在家经过某种形 式的过滤或净化，大多数人对城市供水系统提供的饮用水有所顾虑。目前，将水煮沸被认为 是最佳的净化手段。然而，将水煮沸的费用是昂贵的而且需要使用燃料一例如煤、燃气、木 柴或电。这些燃料正变得日益紧缺。还可使用其他方式来过滤水一例如通过使用滤布/滤网过滤以及通过使用常规 滤水器，该常规滤水器也称为具有过滤元件的烛式过滤器。这些方法以去除悬浮微粒污染 物为目标。另一方面，水的各种化学净化方法已为人们所知，其包括氯处理方法和树脂处理 方法一特别是用碘化离子交换树脂的处理方法。其他处理方法使用具有紫外线灯的装置， 而且最近还使用膜式过滤器。这些方法帮助去除和消除或杀死存在于水中的微生物。在上述方法中，过滤是一种非常方便的方法，因为过滤相对便宜而且不需要持续 供电。然而，过滤器具有下述问题或者不能够去除水中的所有杂质或者很快就堵塞并需要 更换。因此，人们一直坚持不懈地改进过滤器的品质和类型，改进后的过滤器能够去除越来 越多的杂质而且最终过滤的水能够达到期望的品质。有些更高效的过滤器是过滤器块，其 使用粘合剂将微粒物质模制到滤块中。通常使用的微粒物质的示例有砂子、粘土、活性炭、 硅藻土或陶瓷。常见的粘合剂的示例有聚合物、无机粘合剂一例如白水泥和树脂。碳基过 滤元件净化水的效率是最高的。通常在家庭中用于过滤水的方法和装置可基于下述情形被分类水能否在一定压 力下一例如来自高位水箱的高水头下获得，或者水能否以少量一例如几升水的方式获得， 在后一种情况下可用的压头接近于重力。在前一种情况下，水的过滤被分类为联机系统，该联机系统具有水流的压力能提供过滤动力的优点，因此在 满足了有效过滤的基本需要的同时，在实现期望的流动速率方 面通常不会出现困难。后一种情况被分类为独立系统，该独立系统在低重力压头下成批处理水。在确保 高流动速率的同时，确保在这种低重力压头下通过过滤来对不希望有的污染物进行必要去 除是很困难的。因此，当为联机系统设计的过滤器被应用于重力给料系统时，随着时间的推 移这些过滤器不能持续地产生期望的流动速率，并且经常在几升水流过以后发生堵塞，从 而导致过滤器需要更换或清洗。因此为在接近重力压头下运转的独立系统的确是很困难的，所提供的过滤器一方 面持续地在长时间段内供给期望的流动速率并且同时满足大量去除微粒污染物的需求，所 述微粒污染物包括生物污染物一例如原生动物的包囊一如隐孢子虫以及更小的有机体一 如细菌和病毒，还有溶解的化学物一如氯、有机物和农药残留。解决上述困难的一种方式是使用所谓的阶梯过滤器，该阶梯过滤器的外层具有用 于捕获较大颗粒的较大粒度/孔隙率，而且其内层具有用于捕获较小颗粒的较小粒度/孔 隙率。US4753728 (安利，1988)描述了这样一种碳颗粒过滤器，其包含80至400美制网孔 碳颗粒彼此粘合成的内壳以及20至80美制网孔碳颗粒彼此粘合成的外壳，而且所述外壳 粘合至内壳，由此获得一种整体式一体化双壳碳过滤器。上述阶梯过滤器是圆柱型的。该阶 梯过滤器通过使用圆柱形模具来制备，该圆柱形模具用分离器套管分成两个环形圆筒。所 需粒度的碳颗粒和所需粒度的聚合粘合剂被注入相应的圆筒中。然后在加热阶段以前去除 分离器套管，在该加热阶段所述块被烧结成单个模制碳块。US4753728的专利公报局限于双壳过滤器，该双壳过滤器的外部环形圆筒与内部 环形圆筒整体重叠。本申请的专利技术人确定，对于在接近重力压头下过滤水而言，这种构造/ 形状不能提供所有期望的特性。他们还发现，非常细小的颗粒(80至400网目)的使用进一 步使这个问题复杂化，而且US4753728中公开的过滤器会在非常短的时间内堵塞。本申请的专利技术人现经过多年的大量工作已理解了过滤背后的科学。在研究的过程 中，他们认识到，如果必须制备改进的过滤器，需要满足几个因素。首先，需要做大量的实验 以确定在增加过滤寿命的同时，第一层和第二层中的颗粒的粒度的更具选择性的组合必须 获得更好的过滤效率。进一步，本申请的专利技术人发现，过滤器的第一层的外表面面积必须比 第二层的外表面面积大以使过滤介质得到最佳利用。本申请的专利技术人所领会的另一个非常 重要的准则是，在改进过滤器性能的过程中，从过滤器入口的任意点至出口水将流经的最 短路径的长度必须保持大体上相等。只有当满足所有上述准则时，对过滤器性能的任何改 进一在过滤效率和过滤器寿命方面的改进才可能实现。这涉及过滤器的形状、构造、第一层 的碳粒度和第二层的碳粒度以及它们的相对数量的数百种可能的组合，实现本专利技术以前必 须将上述每种要素都加以优化。在头几年里，通过上述专利技术的研究过程，专利技术人已在一些方 面改进了该技术并提交了专利申请，该专利申请以申请号W02005094966公布。该专利申请 要求保护一种用于重力给料过滤器的碳块过滤器介质，该碳块过滤器介质包含(a)粉状活 性炭(PAC)和(b)熔化流动阻力(MFR)小于5的粘合材料，该粉状活性炭具有下述粒度 95%重量百分比的颗粒可穿过50网目，而不超过12%重量百分比的颗粒可穿过200网目。 在该专利技术中，过滤器介质优选地具有55%至80%重量百分比的粉状活性炭(PAC)颗粒，其粒 度在100网目至200网目的范围内，而其体积小于碳块过滤器体积的50%。通过采用整个粒度范围内的碳颗粒并且在制造过程中振动模具以使更细小的颗粒在某种程度上分离至过 滤器介质的下半底部，上述配置便得以实现。W02005094966的专利技术人认为，振动引起的颗粒 分离将导致某种程度的粒度阶梯。但是在后几年的研究过程中，专利技术人意识到，尽管他们已 经在过滤器的最佳形状(半球形)以及大致整体粒度范围中的一个方面做出改进，但是他们 不能得到在去除颗粒和过滤器寿命方面期望的效率。在US4753728教导的方法中，使用分 离器套管将不同的粒度范围分开，分离器套管就在加热以前去除，该方法不适用于半球形 或准球形过滤器。任何三维物体都有三个互相正交的剖面。在圆柱形阶梯过滤器中有至少 一个这种剖面，该剖面由直线(非曲线)限本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．　一种半球形或准球形微粒过滤器块，包括：（ａ）　第一层，所述第一层中的３０至６０网目尺寸的颗粒与粘合剂粘合在一起，所述第一层整体地粘合至第二层；（ｂ）　所述第二层，所述第二层中的６０至２００网目尺寸的颗粒与粘合剂粘合在一起；其中所述第一层包含的尺寸小于６０网目的颗粒的重量百分比小于２０％；并且所述第二层包含的尺寸大于６０网目的颗粒的重量百分比小于２０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·查特杰，
申请(专利权)人：荷兰联合利华有限公司，
类型：发明
国别省市：NL