水處理濾筒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用在具有已被過濾的水的貯水器的便攜式水處理裝置中的手動操作的重力流動水處理濾筒，該重力流動水處理濾筒包括外殼，該外殼包括限定多個隔室的框架，該隔室包含被松散地布置在所述隔室中的固體顆粒水處理介質。
【專利說明】水處理濾筒

【背景技術】
[0001] 本公開整體涉及水處理，更具體地講，涉及諸如水罐或水瓶的水處理裝置以及用 于在此類水處理裝置中處理自來水的水處理濾筒。
[0002] 用于過濾家用自來水的重力給水過濾裝置是本領域已知的。例如，美國專利 No. 5, 225, 078 (Polasky等人）公開了一種灌注式罐狀過濾器組件，該組件包括致密過濾元 件，該元件包括薄的模制活性炭環(huán)形盤以及周邊的環(huán)形密封元件。


【發(fā)明內容】

[0003] 已知的重力給水過濾裝置具有流速低且過濾能力有限的過濾器。即，水可流過此 類過濾器介質的速率為不可取地低的，并且就可去除的污染物的類型以及可去除的污染物 的數量兩者而言，此類過濾器可從水中去除污染物的類型是有限的。這些過濾器還往往會 較大，因此占據裝置容積的相當大一部分。因此，此類過濾器或增加裝置的尺寸、或限制裝 置的存儲容量。另外，此類過濾器通常難以制造和/或造價昂貴，并且無法易于受到調控以 滿足特定未過濾的供水的要求。
[0004] 仍需要一種水處理裝置以及一種用在水處理裝置中的水處理濾筒，其能夠克服已 知水過濾器裝置的缺點和不足。具體地講，仍然需要具有流速提高、過濾能力增強的水處理 濾筒的水處理裝置。即，希望提供流速高于常規(guī)水過濾器的水處理濾筒，并且就可除污染物 類型以及可除污染物總量而言，該水處理濾筒具有增強的過濾能力。此外，還希望提供結構 緊湊、因此占據較少的容器體積的水處理濾筒，并且允許設計更加緊湊的水處理裝置。還希 望提供可易于制造、負擔得起、并且可根據輸入供水的品質而易于受到調控的水處理濾筒， 以滿足特定供水的處理要求。
[0005] 在一個實施例中，本公開提供用在具有已被過濾的水的貯水器的便攜式水處理裝 置中的手動操作的重力流動水處理濾筒。水處理濾筒包括外殼，該外殼被構造為可移除地 布置在水處理裝置中。外殼包括限定多個單元或隔室的框架，固體顆粒水處理介質松散地 布置在所述隔室的每個中。
[0006] 在更特定的方面，外殼可包括圍繞框架的周邊延伸的側壁，并且外殼可包括與框 架的相對側相鄰布置的保持構件。保持構件用于將水處理介質保持在隔室內，并且不顯著 阻礙水流過濾筒。
[0007] 在一個方面，夕卜殼包括入口側和出口側，并且外殼可包括與入口側和出口側中的 至少一個相鄰布置的流量調節(jié)構件。例如，流量調節(jié)構件可以是布置在外殼的整個出口側 上方的稀松布、篩網、非織造布料或織造布料。
[0008] 在更特定的方面，流量調節(jié)構件可將穿過水處理介質的水流限制為不大于約2升 每分鐘每100平方厘米的水處理表面積（21pm/100cm 2)。在另一方面，水處理濾筒以至少約 302升（80加侖）的容量通過NSF標準42。
[0009] 在一個實施例中，流量調節(jié)構件可包括纖維非織造材料。流量調節(jié)構件還可包括 摻入到纖維非織造材料中的活性炭顆粒。在各種方面，固體顆粒水處理介質可包括離子交 換樹脂和活性炭的組合，活性炭可具有至少約30um且不大于約SOOum的平均粒度，和/或 當水處理介質處于其干燥狀況時，每個隔室可包含按體積計少于約80%的水處理介質。 [0010] 在其它特定方面，外殼的入口側可具有至少約20cm2且不大于約250cm2的水處理 表面積，外殼的入口側與外殼的出口側之間的距離可限定長度為至少約0.65cm且不大于 約5cm的流動路徑，每個隔室可具有至少約0. 25cm3且不大于約IOcm3的體積，外殼可具有 至少約0.005且不大于約0.05的的厚度/橫截面積的比率，和/或在3/4英寸（1.9cm)的水 壓頭下穿過水處理濾筒的水的流速可為至少約0.03升/分鐘（Ipm)并且在2英寸（5. Icm) 的水壓頭下不大于約5. 01pm。 toon] 在其它方面，外殼可以是注塑的熱塑性聚合物，或者外殼可由膨脹的偏置粘合膜 形成，由此粘合在一起的一條條的膜在膨脹時形成隔室。每個隔室可具有六邊形橫截面形 狀，從而形成具有蜂窩狀結構的框架。
[0012] 在另一個實施例中，本公開提供的水處理濾筒包括外殼和流量調節(jié)構件，外殼包 含多個隔室，其中每個隔室包含固體顆粒水處理介質，流量調節(jié)構件被布置用于限制水流 過水處理介質。
[0013] 在另一個實施例中，本公開提供的水處理裝置包括容器、水處理濾筒、和固體顆粒 水處理介質，容器限定貯水器，水處理濾筒被構造為可移除地布置在貯水器中，其中水處理 濾筒包括外殼，外殼包括限定多個隔室的框架、圍繞框架的周邊延伸的側壁、與框架的相對 側相鄰布置的開口稀松布以及被布置用于限制水流過水處理介質的非織造纖維網，至少包 括活性炭和離子交換樹脂的固體顆粒水處理介質松散地布置在所述隔室的每個中。
[0014] 例如，本文所述的水處理濾筒的某些實施例的優(yōu)點包括它具有柔性、多用途和/ 或可適應的設計，所述設計可針對不同的最終應用容易地調節(jié)或定制。例如，水處理濾筒可 被容易地構造為用在具有不同尺寸和形狀的水處理裝置中，水處理介質可被定制以處理包 含不同污染物或具有不同處理要求的供水。另外，在某些實施例中，水處理濾筒可具有高流 速。這允許水處理濾筒具有薄的、薄型或換句話講緊湊的設計，從而占據水處理裝置的較少 體積。因此，水處理裝置的尺寸可減小，而不會減小裝置的保持容量，或者給定尺寸的裝置 可具有更大的儲存容量。此外，某些實施例還適于靈活的制造工藝。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 將參照附圖對本公開進行進一步描述，其中：
[0016] 圖1是根據本發(fā)明實施例的水處理濾筒的部分切除的透視圖。
[0017] 圖2是沿圖1的線2-2截取的剖視圖。
[0018] 圖3是適于接納根據本發(fā)明實施例的水處理濾筒的水罐的透視圖。
[0019] 圖4是圖3的水罐的剖視圖，水處理濾筒被安裝在水罐中。

【具體實施方式】
[0020] 現在參照附圖，其中貫穿若干附圖類似標號始終指代類似或對應特征結構或部 件，圖1-4示出重力流動水處理濾筒2,其被構造為可移除地布置在手動操作的水處理裝置 4(圖4)內。在一個方面，水處理裝置4是獨立式和便攜式的。即，裝置4沒有安裝或直接 連接至水源，并且不安裝在特定位置處。相反，處理裝置4可易于從一個位置移到另一位 置。"重力給水"通常是指允許未過濾的水自由流過水處理濾筒2。即，未過濾的水未被加 壓，在水穿過水處理濾筒2時唯一作用于水的壓力是由水的來流導致的壓力以及由重力導 致的壓力。在圖示實施例中，水處理裝置4為水罐。在其它實施例中，水處理裝置可以是例 如玻璃水瓶、水瓶、水杯、水壺或者被構造為接納適當成形的濾筒的任何容器。
[0021] 參見圖1和圖2,水處理濾筒2包括殼體6,該殼體具有限定多個單元或隔室10的 內部網格或框架8、圍繞框架8的周邊延伸的外側壁12、布置在殼體6的相對側的第一介質 保持構件14和第二介質保持構件16、分別布置在第一介質保持構件14和第二介質保持構 件16的相對側的可選的上游流量調節(jié)構件28和下游流量調節(jié)構件30以及布置在隔室10 內的顆粒水處理介質18。為了進行示意性的說明，圖1中將上游流量調節(jié)構件28示出為被 部分切除，以更清楚地顯示出下面的第一保持構件14、框架8和水處理介質18。
[0022] 在圖示實施例中，外殼6具有大致橢圓形形狀。可以想到具有其它尺寸和形狀（例 如，圓形、正方形或矩形）的外殼。例如，外殼6的尺寸和形狀可取決于水處理裝置4中的 開口的尺寸和形狀。
[0023] 在圖示實施例中，框架8包括限定蜂窩狀結構的壁或隔斷8a，每個隔室10為柱狀 或六邊形形狀。即，在圖示實施例中，每個隔室10為略微細長的六邊形棱柱的形狀?？梢?想到具有其它尺寸、形狀和結構的框架和隔室。例如，框架8可包括直線網格、由線性隔斷 和同心圓形成的網格，或者框架8可具有不規(guī)則圖案。隔室10可具有開口 11，開口 11的形 狀為例如正方形、矩形、三角形、橢圓形、圓形或這些形狀的組合。每個隔室10的對應上游 開口和下游開口 11可具有相同的尺寸和形狀，或者它們可不同。例如，上游開口可比下游 開口大。另外，隔斷8a可包括當水流過隔室10時促進混合或換句話講形成湍流的特征結 構，從而增加水與顆粒水處理介質18的相互作用。
[0024] 在一個實施例中，外殼6可由合成塑性材料（例如，聚丙烯）形成。外殼6可按照 各種方式形成。在一個實施例中，外殼6可通過熱塑性聚合物材料的注塑來形成，或者通過 擠出來形成，由此經由模頭擠出熱塑性聚合物材料并切割成薄片以生成具有期望的厚度的 外殼。外殼6還可由膨脹的偏置粘合膜來形成。在此工藝中，按照規(guī)則的偏置間隔將一條 條的膜粘合在一起，在膜膨脹時形成隔室10。外殼6可通過其它方法制成，例如利用就地成 形熱固性材料，通過立體光照型技術、3-D原型設計，或者從塑料坯料進行機加工。
[0025] 固體水處理介質18松散地布置在隔室10中的每個中。特定水處理介質18的選 擇不是特別重要，只要其提供期望的功能即可。在一個實施例中，水處理介質18包括顆 粒、粒狀或珠狀水處理介質。例如，合適的水處理介質包括活性炭或離子交換樹脂。合適 的粒狀活性炭材料可以商品名150MP購自日本大阪的可樂麗化學公司（Kuraray Chemical Company, Osaka, Japan)。合適的離子交換樹脂是購自美國新澤西州西柏林的樹脂技術公司 (Resintech，Inc.，West Berlin, NJ，USA)的 WACG(弱酸陽離子交換凝膠）。
[0026] 如圖2所示的實施例中所示，水處理介質18可包括活性炭水處理介質20和離子 交換樹脂22的組合?；钚蕴?0和離子交換樹脂22可在每個隔室10內大致均勻地混合， 或者活性炭20和離子交換樹脂22可在每個隔室10內作為一定程度地單獨層布置。在特 定實施例中，水處理濾筒2包括入口側24和出口側26,并且在每個隔室10內，活性炭顆粒 20主要與水處理濾筒2的入口側24相鄰地布置，離子交換樹脂珠22主要與水處理濾筒2 的出口側26相鄰地布置。通過這樣布置，穿過隔室10的未過濾的水將首先流過活性炭處 理介質20,然后將流過離子交換處理介質22。
[0027] 在另一個實施例中，水處理濾筒2可包括多個單獨層，多個單獨層各自包含單種 類型的水處理介質18,并且這些層可彼此組合或疊堆，以形成復合水處理濾筒。這樣，可容 易地針對特定最終應用調整處理濾筒2。這是所需的，因為對于給定未過濾水供水，所需的 水處理的類型以及所需的水處理的程度會根據供水品質而變化。
[0028] 在特定實施例中，活性炭可具有至少約20 μ m、至少約30 μ m或至少約40 μ m的平 均粒度以及不大于約800 μ m、不大于約600 μ m、不大于約400 μ m或不大于約200 μ m的平 均粒度。在其它實施例中，離子交換樹脂具有至少約60 μ m、至少約100 μ m或至少約200 μ m 的平均粒度以及不大于約1000 μ m、不大于約800 μ m、不大于約600 μ m或不大于約400 μ m 的平均粒度。為了允許離子交換樹脂22在水中的膨脹，當水處理介質18處于干燥狀況時， 每個隔室10可包含按體積計少于約85%、80%、75%或70%的水處理介質。即，在使用之 前每個隔室10的體積的至少15%、20%、25%或30%可被空著，以允許離子交換樹脂在使 用過程中膨脹。離子交換樹脂的干燥狀況是指水處理介質18處于環(huán)境條件下的狀況。干 燥狀況可包括來自例如空氣中的濕氣的殘余水分。
[0029] 活性炭顆粒20可利用各種技術來制造，并且可被處理以使得它們能夠去除存在 于水中的污染物。例如，這些污染物包括消毒相關污染物和消毒副產物（如氯、氯胺、次氯 酸鹽、鹵代烷（例如三鹵甲烷）、亞氯酸鹽、氯酸鹽和高氯酸鹽、硝酸鹽和亞硝酸鹽）以及得 自營養(yǎng)物質的自然分解的有機腐殖酸化合物和衍生物。
[0030] 離子交換樹脂22可包括大孔樹脂或凝膠。離子交換樹脂22在化學上被構造為能 夠去除（除了別的以外）多價陽離子、重金屬、砷化物、含氮化合物（例如硝酸鹽）、放射性 核素（例如鐳、鉛和鉛化合物）。更一般地說，離子交換樹脂22被構造為對可存在于一般飲 用水或井水中的通常被視為污染物的化合物（可通過此類裝置去除）具有親和力。不同的 離子交換樹脂也可組合使用，以選擇性地從水中去除不期望的污染物。適當離子交換樹脂 的選擇將部分地取決于待處理的水的性質和品質。例如，離子交換樹脂可用于從水中去除 不期望的金屬離子（例如銅、鉛或鎘），用更無毒的離子（例如鈉和鉀）置換它們。
[0031] 除了離子交換樹脂和活性炭以外，還可使用其它活性介質。例如，這些活性介質可 包括螯合劑以及由無機鹽（例如硅鋁酸鹽和沸石）構成的顆粒。其它活性介質包括顆粒， 該顆粒包含螯合部分以及與特定污染物具有特定相互作用的親和配體。其它物質具有表面 活性部位（例如路易斯酸）和堿部位，其可提供污染物與所述物質之間的酸堿相互作用或 者氫鍵合相互作用。
[0032] 除了顆粒水處理介質以外，其它類型的水處理介質還可摻入到水處理濾筒2中。 例如，可使用就地成形介質，例如單塊（monoliths)。通過此類介質，每個隔室10可填充有 功能單體和交聯(lián)單體，并且該單體可利用合適的裝置來反應。這樣，功能單體將包含化學 上類似于上述顆粒介質中存在的那些部分的功能部分。單塊的制造在例如"Monolithic Materials !Preparation, Properties and Applications，'（Journal of Chromatography Library), eds. F. Svec，T. B. Tennikova and Z. Deyl，（2003)( "單塊材料：制備、特性和應 用"（色譜庫期刊）由F. Svec、Τ· Β· Tennikova和Ζ· Deyl編寫（2003年））中有所描述。
[0033] 介質保持構件14、16被布置用于將水處理介質18保持在外殼6的隔室10中。保 持構件14、16并非旨在顯著地限制阻止水流過外殼6。因此，水易于流過保持構件14、16,水 處理介質18被固定在隔室10內。為了將水處理介質18保持在隔室10中，保持構件14、16 被布置在外殼6的入口側24和出口側26二者整體上方。例如，保持構件14、16可包括稀 松布、篩網、非織造材料（例如纖維介質）或制造材料（例如布料）。稀松布可由例如合成 的親水性塑性材料（例如，紡粘尼龍，或者由紡粘熱塑性纖維網或由合適的短纖維梳理成 網的纖維網制備的水刺纖維網）形成。合適的篩網可由例如熱塑性合成材料加工而成，或 者由另一合適的材料（例如金屬）織造而成。合適的篩網可通過諸如目尺寸或纖維直徑的 某些特征結構（可由本領域技術人員選擇）來表征，以將顆粒介質大致保持在隔室10內， 同時仍允許水容易地流過水處理濾筒2。
[0034] 根據水處理濾筒2的一個方面，水處理濾筒2可包括與外殼6的入口側24相鄰布 置的可選的上游流量調節(jié)構件28。在圖1中，上游流量調節(jié)構件28被示出為被部分地切 除，以允許易于看到下面的介質保持構件14、外殼6和水處理介質18。作為另外一種選擇 或除此以外，上游流量調節(jié)構件28、下游流量調節(jié)構件30可與外殼6的出口側26相鄰地設 置。應當理解，在一些實施例中，保持構件14、16之一或二者也可用作流量調節(jié)構件28、30。 在這種情況下，應當理解，第一保持構件14和上游流量調節(jié)構件28可組合，第二保持構件 16和下游流量調節(jié)構件30可組合。即，不需要單獨的保持構件14、16和流量調節(jié)構件28、 30。例如，流量調節(jié)構件28、30可包括稀松布、篩網、非織造材料或布料。在一個實施例中， 流量調節(jié)構件28、30可包括纖維非織造材料。
[0035] 在更特定的實施例中，流量調節(jié)構件28、30還可包括摻入到纖維非織造材料中的 諸如活性炭顆粒的顆粒。在其它實施例中，保持構件14、16和/或流量調節(jié)構件28、30可 包括處理顆?；蚱渌幚聿牧?。在特定實施例中，保持構件14、16和/或流量調節(jié)構 件28、30可以是顆粒加載的非織造纖維網。例如，合適的處理顆粒包括無機顆粒，例如無 定形娃酸鎂（如CM-Ill化妝品微球，購自美國明尼蘇達州圣保羅的3M公司（3MCompany， St. Paul MN)或者以Metsorb HMRG購自美國新澤西州紐瓦克的格瑞?？萍脊荆℅raver Technologies Inc, Newark, NJ)的那些。這些纖維非織造材料的構造在PCT公布WO 2010/118112A2(Wolf等人）中有所描述，其整體以引用方式并入本文。這些示例性材料的 粒度和形態(tài)可由本領域技術人員調節(jié)，以適合于特定最終應用。
[0036] 除了上述顆粒加載的纖維網以外，還可設置其它流量調節(jié)構件28、30。例如，可使 用可通過類似于造紙中所采用的那些的工藝制成的濕法成網材料。一種此類濕法成網材料 包括陷于多孔聚合物纖維基質中的顆粒，如PCT公布WO 2011/156255(Damte等人）中所描 述的。另一實例是燒結的聚合物材料，例如美國專利申請公布No. 2011/0006007 (Kuruc等 人）和No. 2012/0009569 (Kshirsagar等人）中所描述的那些。
[0037] 流量調節(jié)構件28、30用于限定或控制水穿過水處理介質18的流速，由此可優(yōu)化水 處理程度。即，可使用一個或多個流量調節(jié)構件28、30以限制或減緩水流過水處理介質18， 從而增加水與水處理介質18接觸的時間量。在一個實施例中，設置至少一個流量調節(jié)構件 28、30,并且流量調節(jié)構件將穿過水處理介質18的水流限制為不大于約2升每分鐘每100 平方厘米的水處理表面積（21pm/100cm 2)。"水處理表面積"是指隔室10的上游開口的組合 面積。即，如果每個隔室10的上游開口的面積為Icm2，并且水處理濾筒2具有五十個隔室 10,則水處理表面積應當為50cm 2。在一個實施例中，外殼6的入口側24具有至少約20cm2、 至少約40cm2或至少約60cm 2的水處理表面積以及不大于約250cm2、不大于約200cm2或不 大于約150cm2的水處理表面積。
[0038] 在其它方面，從外殼6的入口側24到外殼6的出口側26的距離限定流動路徑32， 流動路徑32具有至少約0. 2cm、至少約0. 4cm或至少約0. 6cm的長度以及不大于約7cm、不 大于約5cm或不大于約3cm的長度。
[0039] 在另一方面，每個隔室10具有至少約0. 25cm3、至少約0. 5cm3或至少約I. Ocm3的 體積以及不大于約l〇cm3、不大于約7cm3、不大于約4cm 3的體積。在另一方面，流動路徑長 度32與隔室的平均橫截面積之比為至少約0. 25、至少約0. 5或至少約0. 87,并且流動路徑 長度與隔室的平均橫截面積之比為不大于約20、不大于約10或不大于約5。在另一方面， 外殼6的厚度/水處理表面積之比為至少約0. 005且不大于約0. 05。
[0040] 在圖示實施例中，外殼6包括沿著側壁12的外周邊布置的邊緣密封構件或墊圈 34。通過這樣布置，當水處理濾筒2被安裝在水處理裝置2中時，邊緣密封構件34接合水 處理裝置4的內壁表面36 (圖3)以與其形成密封。
[0041] 如圖3和圖4所示，水處理裝置4的內壁表面36包括從壁表面36向內延伸的凸 緣36a。當水處理濾筒2被安裝在水處理裝置4中時，水處理濾筒2擱在凸緣36a上，水處 理濾筒2的邊緣密封構件34與水處理裝置4的內壁表面36形成密封。在其它實施例中， 水處理濾筒2可被設計為當它被安裝在水處理裝置4中時按扣就位，或者水處理裝置4和 水處理濾筒2可被設計為使得水處理濾筒2可被簡單地按壓到水處理裝置4中達到水處理 濾筒2緊貼地配合在水處理裝置4內，并且邊緣密封構件34抵靠水處理裝置4的內壁表面 36形成密封。
[0042] 可以想到其它密封構件配置和構造。例如，邊緣密封構件可被設置為沿著外殼的 圓周延伸的水平狹槽，其中狹槽設置有由類似硅橡膠的適形材料制成的墊圈。在此實施例 中，邊緣密封構件34將擱在凸緣36a上，并且適形墊圈將在水處理濾筒2與水處理裝置4 之間形成密封。這樣的實施例在邊緣密封構件34與水處理裝置4的內壁表面36之間提供 有效密封所需的容限方面提供更多靈活性，并且簡化制造工藝。
[0043] 在另一個實施例中，邊緣密封構件34可沿著水處理濾筒2的外殼6的底表面的周 邊設置。例如，底表面可包括0形環(huán)或沿著外殼6的底部圓周延伸的狹槽，該狹槽可設置有 由諸如硅橡膠的適形材料制成的墊圈。通過這樣布置，邊緣密封構件34將擱在凸緣36a上， 并且適形墊圈將與凸緣36a形成密封。
[0044] 水處理裝置4的內壁表面36還可包括突出部（未示出），突出部用于在水處理濾 筒2被安裝在水處理裝置4中時將水處理濾筒2牢固地鎖定就位。突出部可設置在與凸緣 36a間隔的位置處，以便在水處理濾筒2被安裝在水處理裝置4中時提供機械鎖，并且水處 理濾筒2將由于突出部與邊緣密封構件34之間的接觸點所提供的張力而壓貼凸緣36a。因 此，凸緣36a與突出部之間的距離將略微大于由外殼6的底表面和邊緣密封構件34的頂部 邊緣限定的尺寸。
[0045] 在圖3所示的實施例中，水處理裝置4是水罐。水罐4包括限定貯水器38的容器 44。參見圖4,該圖示出水處理濾筒2被安裝在水罐4中，水處理濾筒2將貯水器38分成位 于水處理濾筒2上方的未處理過的水的防漏貯水器38a以及位于水處理濾筒2下方的處理 過的水的防漏貯水器38b。未處理過的水的防漏貯水器38a可被設計為保持（例如）不大 于約1杯、不大于約2杯或不大于約3杯的未處理水，處理過的水的防漏貯水器38b可被設 計為保持（例如）至少約6杯、至少約8杯、至少約10杯、至少約12杯或至少約14杯的處 理水。因此，在一個方面，處理過的水的防漏貯水器38b是未處理過的水的防漏貯水器38a 的體積的至少約2倍、至少約4倍、至少約6倍、至少約8倍、至少約10倍、至少約12倍或 至少約14倍。
[0046] 為了利用水處理裝置4來處理水，將未處理過的自來水40a引導到水處理裝置4 的頂部中并進入未處理過的水的防漏貯水器38a中。然后，未處理過的自來水40a進入水處 理濾筒2。隨著未處理過的自來水40a穿過水處理濾筒2,有害的污染物被去除。處理過的 水40b離開水處理濾筒2并被收集在處理過的水的防漏貯水器38b中。在圖示實施例中， 可通過利用柄部46舉起水罐4并傾斜水罐4直至處理過的水從罐口 48傾倒來從水罐4分 配處理過的水。盡管未示出，但將認識到，為了使處理過的水易于從處理過的水的防漏貯水 器38b分配，水處理濾筒2不會阻擋罐口 48。
[0047] 在圖4所示的實施例中，水處理濾筒2包括柄部42,以有利于將水處理濾筒2安 裝到水處理裝置4中，并且有利于將水處理濾筒2從水處理裝置4移除。通常，在3/4英寸 (I. 9cm)的水壓頭下穿過水處理濾筒2的水的流速為至少約0. 03升/分鐘（Ipm)并且在2 英寸（5cm)的水壓頭下為不大于約5. 01pm。在一個實施例中，水處理濾筒2以至少約95升 (25加侖）、至少約114升（30加侖）、至少約132升（35加侖）、至少約151升（40加侖） 或至少約302升（80加侖）的容量通過NSF標準42。即，水處理濾筒2通常被設計為在其 需要被更換之前處理至少該量的水。
[0048] 在一個實施例中，水處理濾筒2被構造為與包含入口和出口開口的單獨的托盤或 貯水器（未示出）一起工作。托盤的入口開口被構造為允許水處理濾筒2被插入并配合到 托盤中。這可（例如）利用凸緣36a和/或上述突出部來實現。出口開口被設計為允許已 被過濾的水40b無阻礙地流到處理過的水的防漏貯水器38b中。單獨的托盤/貯水器-濾 筒組合可被設計為單個一次性單元，或者它可被設計為使得可在其使用壽命結束時可移除 濾筒，可將新的更換濾筒插入托盤中，由此托盤可重復使用。提供帶有單獨貯水器的托盤在 允許設計具有壓頭不同、體積不同的未處理過的水的防漏貯水器的水處理裝置4方面提供 靈活性。
[0049] 本領域的普通技術人員可以理解，在不脫離本發(fā)明概念的情況下可以對上述實施 例進行各種改變和修改。例如，水處理濾筒可包括定時器或壽命結束指示器。例如，定時器 或壽命結束指示器可以是具有擴散元件的時間條（其中染料隨著時間擴散）、從預訂時間 間隔開始倒計時的LCD或LED定時器、或者感測多少水流過濾筒的電子或電化學感測裝置。 因此，本公開的范圍不應限于本專利申請中所述的結構，而只應受權利要求書的文字所述 的結構及其等同結構的限制。
[0050] SM
[0051] 實例 1
[0052] 使用類似于Nida-CoreHl IPP (購自美國明尼蘇達州圣保羅的3M公司（3M Company, St. Paul ,MN))的蜂窩結構材料來制備根據本發(fā)明的水處理濾筒外殼。使用的材料 為11毫米（mm)厚，帶有大約12_直徑的單元。將材料沖切成6. 032英寸X 2. 832英寸的 橢圓形（15. 3cmX 5. 08cm)。然后使用熱膠將34克/平方米（gsm)尼龍紡粘稀松布（購自 美國俄亥俄州辛辛那提的中西過濾公司（Midwest Filtration,Cincinnati,OH))施加到蜂 窩結構的一個表面上以及蜂窩結構的外周邊周圍，以在蜂窩結構上形成封閉的底表面。這 樣形成將顆粒碳和離子交換材料保持在結構內的隔室。
[0053] 將10克的活性炭（Kuraray PGWH- 150MP，80X325網片，購自日本大阪的可樂 麗化學公司（Kuraray Chemical Company, Osaka, Japan))與 23 克的 C107 離子交換樹脂 (300-1600 μ m粒度范圍，購自美國賓夕法尼亞州巴拉辛維德的漂萊特公司（Purolite，Bala Cynwyd，PA))和68克的WACG-HP離子交換樹脂（粒度范圍16-50網片，購自美國新澤西州西 柏林的樹脂技術公司（ResinTech，Inc. ,West Berlin，NJ))混合。然后將材料置于ZIPLOC 塑料袋中并用手混合。然后使用68克顆?；旌衔锾畛浞涓C結構的隔室。顆粒材料在隔室 之間大致均勻分布。一旦隔室被填充，就使用熱膠將34克稀松布（類似上面所述那個）粘 合到開放頂表面以及蜂窩結構的頂表面的外周邊周圍，以將顆粒容納在所述結構內并完成 水處理濾筒的組裝。濾筒的水處理表面積為大約96cm 2。
[0054] 利用被調節(jié)為2ppm氯和大約IOOppm硬度的測試水進行硬度和氯減重測量。利用 氯漂白劑制備含氯的水以調節(jié)至2ppm的氯含量。然后使用該含氯的水來制備硬水溶液。 利用CaCl 2和MgSO4按照4:3重量比來調節(jié)硬度水平。注意確保溶液包含少于38. 5克/升 的CaCl2和少于20. 9克/升的MgSO4。通過按照0. 5加侖（1. 89升）遞增使最多至50加侖 (189. 27升）的測試水穿過組裝的水處理濾筒來測試該水處理濾筒。在25天的周期內進行 測量。每天使2加侖（7. 57升）的測試水穿過給定水處理濾筒，以代表濾筒的日常使用。利 用 Hach Pocket Colorimeter II Test Kit with SwifTest DPD Free Chlorine Reagent Dispener (帶有SwifTest DF1D游離氯試劑分配器的Hach袖珍色度計II測試套盒）（購自 美國科羅拉多州拉夫蘭的哈希公司（Hach Company,Loveland,CO))通過比色程序測量流入 (倒入）的水和流出（經過濾）的水二者的氯含量。用于此測試的程序是用于飲用水的標 準方法4500-C1 G的修改版本。將IOml待測試的水置于套盒所提供的測試小瓶之一中，用 紙巾擦拭小瓶外部以去除所有指紋等。然后將小瓶置于色度計中，將儀器清空以設定零點。 然后打開小瓶，使用SwifTest分配器將一滴試劑分配到小瓶中。然后將小瓶封蓋并用力搖 動3秒，然后置于色度計中。然后從色度計上的讀出顯示器記錄氯含量。
[0055] 利用滴定程序評估流入物和流出物二者的硬度水平。將水硬度緩沖液APHA (無 味）（No. 9205-16或等同物，購自飛世爾科技（Fisher Scientific))逐滴地添加到水樣品， 直至pH為約10. 1。然后將鈣鎂指示劑，Iml的0. 1% (w/v)水性溶液（里卡化工（Ricca Chemical), No. 1830-16或等同物，購自飛世爾科技（Fisher Scientific))添加到測試溶 液，以得到中等酒紅色。然后將EDTA滴定劑（0.0100摩爾）（里卡化工（Ricca Chemical)， No. 2700-32或等同物，購自飛世爾科技（Fisher Scientific))逐滴地添加到溶液，直至溶 液的顏色從酒紅轉變?yōu)槠匪{。從以下關系確定溶液的硬度：
[0056] 硬度（ppm) = V*l. 035104*1000/70
[0057] 其中V是使用的EDTA滴定劑的體積（ml)。
[0058] 結果總結在表1中。
[0059] 表 1
[0060]

【權利要求】
1. 一種用在具有已被過濾的水的貯水器的便攜式水處理裝置中的手動 操作的重力流動水處理濾筒，所述水處理濾筒包括： (a) 外殼，所述外殼包括限定多個隔室的框架，其中所述外殼被構造為可移除地布置在 所述水處理裝置中；和 (b) 固體顆粒水處理介質，所述固體顆粒水處理介質松散地布置在所述隔室的每個中。
2. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中所述外殼還包括圍繞所述框架的周邊延伸 的側壁，并且其中所述外殼包括與所述框架的相對側相鄰布置的介質保持構件，由此水易 于流過所述介質保持構件，并且由此所述水處理介質被所述介質保持構件保持在所述隔室 內。
3. 根據權利要求2所述的水處理濾筒，其中所述外殼包括入口側和出口側，并且其中 所述外殼還包括與所述入口側和所述出口側中的至少一個相鄰布置的流量調節(jié)構件。
4. 根據權利要求3所述的水處理濾筒，其中所述流量調節(jié)構件是布置在所述外殼的所 述出口側的整體的上方的稀松布、篩網、非織造材料或布料中的至少一個。
5. 根據權利要求4所述的水處理濾筒，其中所述流量調節(jié)構件將穿過所述水處理介質 的水流限制為不大于約2升每分鐘每100平方厘米（21pm/100cm 2)的水處理表面積。
6. 根據權利要求5所述的水處理濾筒，其中所述流量調節(jié)構件包含摻入有活性炭顆粒 的纖維非織造材料。
7. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中所述水處理濾筒以至少約302升（80加侖） 的容量通過NSF標準42。
8. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中所述固體顆粒水處理介質包括離子交換樹 脂和活性炭水處理介質的組合。
9. 根據權利要求8所述的水處理濾筒，其中所述活性炭具有至少約30um且不大于約 800um的平均粒度。
10. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中當所述水處理介質處于其干燥狀況時，每 個隔室包含按體積計少于約80%的水處理介質，從而允許所述離子交換樹脂在水中膨脹。
11. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中所述外殼的所述入口側具有至少約20cm2 且不大于約250cm2的水處理表面積。
12. 根據權利要求11所述的水處理濾筒，其中從所述外殼的所述入口側到所述外殼 的所述出口側的距離限定流動路徑，并且其中所述流動路徑為至少約〇. 65cm且不大于約 5cm〇
13. 根據權利要求12所述的水處理濾筒，其中每個隔室具有至少約0. 25cm3且不大于 約IOcm3的體積。
14. 根據權利要求13所述的水處理濾筒，其中所述外殼具有至少約0. 005且不大于約 〇. 05的厚度/橫截面積的比率。
15. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中在3/4英寸（1.9cm)的水的壓頭下穿過所 述水處理濾筒的水的流速為至少約0. 03升/分鐘（Ipm)并且在2英寸（5. Icm)的水的壓 頭下為不大于約5. 01pm。
16. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中所述外殼是由注塑的熱塑性聚合物形成 的。
17. 根據權利要求1所述的水處理濾筒，其中每個隔室具有六邊形橫截面形狀，從而形 成蜂窩狀結構。
18. -種水處理濾筒，包括： (a) 外殼，所述外殼包含多個隔室，其中每個隔室包含固體顆粒水處理介質；和 (b) 流量調節(jié)構件，所述流量調節(jié)構件被布置用于限制水流過所述水處理介質。
19. 一種水處理裝置,包括： (a) 容器，所述容器限定貯水器； (b) 水處理濾筒，所述水處理濾筒被構造為可移除地布置在所述貯水器中，其中所述水 處理濾筒包括外殼，所述外殼包括限定多個隔室的框架、圍繞所述框架的周邊延伸的側壁、 與所述框架的相對側相鄰布置的開口稀松布、以及被布置用于限制水流過所述水處理介質 的非織造纖維網；和 (c) 固體顆粒水處理介質，所述固體顆粒水處理介質至少包括活性炭和離子交換樹脂 并松散地布置在所述隔室的每個中。
【文檔編號】C02F1/28GK104220383SQ201380019951
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年3月25日 優(yōu)先權日:2012年4月18日
【發(fā)明者】斯蒂芬·M·薩諾茨基, 卡納安·塞莎德里 申請人:3M創(chuàng)新有限公司