用于去除飲用水中錳的過濾介質、濾芯以及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種去除飲用水中錳的過濾介質及其制備方法，由該過濾介質構成的 濾芯、凈水裝置和飲水機。
【背景技術】
[0002] 錳過量攝入時對人體具有慢性危害，會導致消化系統(tǒng)與骨骼疾??；過量的錳還要 損傷動脈內壁和心肌，形成動脈粥樣斑塊，造成冠狀動脈窄小導致冠心病；還可導致神經系 統(tǒng)缺陷，甚至會對神經系統(tǒng)造成永久性的傷害。錳過量還會使水呈現黑色，有腥臭異味。
[0003] 對我國1817個地下水流檢測結果表明，錳超標率為12. 56%，且有進一步加劇的 趨勢。黑龍江等省區(qū)尤甚。
[0004] 現有技術中除去錳的方法有很多，傳統(tǒng)的水處理工藝對錳的處理效果不好，不能 有效的去除錳；高錳酸鉀氧化法、臭氧氧化法適合工廠除錳，不適合終端使用；堿化法、光 化學氧化法同樣不適合終端使用；膜法費水費電，成本高，排放的濃縮液不易處理，易造成 二次污染；而沉淀法同樣會出現處理難的問題。

【發(fā)明內容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明解決的技術問題是提供一種過濾介質及其制備方法，該過濾介 質對飲用水中的錳的去除率高，并且方法簡單。還提供了由這種過濾介質構成的濾芯、凈水 裝置以及飲水機。
[0006] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中錳的過濾介質的制備方法，包括以下步驟：
[0007] a)將超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑混合，得 到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑的重量 比為 200 ~300:50 ~100:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;
[0008] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻；
[0009] 所述壓制壓力為0. 4MPa~IMPa ;所述燒結溫度為220°C~250°C ;所述燒結時間 為90~120min ;所述冷卻溫度為40~60°C。
[0010] 優(yōu)選的，還包括重晶石粉。
[0011] 優(yōu)選的，所述重晶石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海 泡石粉和發(fā)孔劑的重量比為100~150:200~300:50~100:100~200:100~200:50~ 100〇
[0012] 優(yōu)選的，還包括磷灰石粉。
[0013] 優(yōu)選的，所述磷灰石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海 泡石粉和發(fā)孔劑的重量比為80~150:200~300:50~100:100~200:100~200:50~ 100〇
[0014] 本發(fā)明提供了根據上述權利要求所述的制備方法得到的用于去除飲用水中錳的 過濾介質。
[0015] 本發(fā)明提供了一種濾芯，由上述權利要求所述的過濾介質構成。
[0016] 本發(fā)明提供了一種凈水裝置，包括上述權利要求所述的過濾介質或者上述權利要 求所述的濾芯。
[0017] 本發(fā)明提供了一種飲水機，包括上述權利要求所述的凈水裝置。
[0018] 與現有技術相比，本發(fā)明提供了一種去除飲用水中錳的過濾介質的制備方法，包 括以下步驟：a)將超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑混 合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑的 重量比為200~300:50~100:100~200:100~200:50~100 ;b)將步驟a)所得的混 合物在模具中壓制、燒結、冷卻；所述壓制壓力為〇. 4MPa~IMPa ;所述燒結溫度為220 °C~ 250°C ;所述燒結時間為90~120min ;所述冷卻溫度為40~60°C。本發(fā)明在上述原料的 協同作用下，制備得到的過濾介質對水中錳的去除率高，方法簡單，適用于受其污染的飲用 水，免除元素錳對人體產生的傷害，使用簡便，成本低，另外由于使用的是濾芯，不是粉體， 所以無需后續(xù)處理，適合家庭終端飲水處理。經檢測該過濾介質對飲用水中錳的去除率在 98. 6%以上。
【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中錳的過濾介質的制備方法，包括以下步驟：
[0020] a)將超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑混合，得 到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑的重量 比為 200 ~300:50 ~100:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;
[0021] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻；
[0022] 所述壓制壓力為0. 4MPa~IMPa ;所述燒結溫度為220°C~250°C ;所述燒結時間 為90~120min ;所述冷卻溫度為40~60°C。
[0023] 本發(fā)明首先將超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑 混合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、載銀活性炭粉、累托石粉、海泡石粉和發(fā)孔劑 的重量比為200~300:50~100:100~200:100~200:50~100 ;優(yōu)選為220~280:60~ 90:110 ~190:110 ~190:60 ~90 ;更優(yōu)選為 230 ~270:65 ~85:120 ~180:125 ~ 185:65 ~85。
[0024] 在本發(fā)明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量優(yōu)選為100萬~700萬，更優(yōu)選 為200萬~600萬，最優(yōu)選為250萬~400萬。優(yōu)選的粒徑為89 μπι~104 μπι。超高分子量 聚乙烯可從國內生產廠家得到，如北京東方石油化工有限公司助劑二廠可提供M-I型（分 子量為150±50萬）、Μ-ΙΙ型（分子量為250±50萬）、Μ-ΙΙΙ型（分子量為350±50萬）、 M-IV型（分子量為大于400萬）等規(guī)格的產品。超高分子量聚乙烯的一個作用是粘結和形 成過濾介質骨架的作用，因為超高分子量聚乙烯的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不 能流動，所以利用超高分子量聚乙烯通過壓制，燒結得到的過濾介質，容易形成微孔，可以 起到吸附水中錳的作用。
[0025] 在本發(fā)明中，活性炭是一種多孔性物質，具有蜂窩狀的孔隙結構，較大的比表面 積，特異的表面官能團、穩(wěn)定的物理和化學性能，是優(yōu)良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。根 據原料來源的不同活性炭優(yōu)選分為木質活性炭、礦物質原料活性炭和其他原料制成的活性 炭等。其中，所述木質活性炭優(yōu)選包括椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質粉炭；所述礦物質原料 活性炭優(yōu)選包括各種煤和石油及其加工產物為原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭 優(yōu)選包括廢橡膠、廢塑料制成的活性炭。本發(fā)明優(yōu)選使用以椰殼材質為來源的活性炭，其強 度較高、吸附性能好，更優(yōu)選為以椰殼材質為來源的醫(yī)用活性炭。在本發(fā)明中，所述活性炭 的比表面積優(yōu)選不低于500m 2/g，更優(yōu)選不低于1000m2/g。活性炭可以高效的吸附水中的有 機物、尤其是醫(yī)用活性炭，作為用過國家相關藥品監(jiān)督標準的產品，雜質含量低，表面積更 大，吸附效果也更好，并且選用醫(yī)用活性炭可以保證過濾介質直接用于飲用水的處理。
[0026] 在本發(fā)明中，優(yōu)選使用粒徑為74~104μπι的載銀活性炭。載銀活性炭將活性炭 的吸附能力和銀的抗菌性結合，不僅對水中污染物有吸附作用，還具有殺菌抑菌作用，因而 活性炭內不會滋生細菌，避免水中亞硝酸鹽含量增高，還能去除水中異味以及微量有毒有 害物質，特別適用于對于錳的處理。
[0027] 累托石（K，Na)x{Al2〔AlxSi 4_x01Q〕（0Η)2} · 4Η20,是二八面體云母和二八面體蒙皂 石組成的1:1規(guī)則間層礦物，產地不同，其成分稍有不同，我國湖北（鐘祥、隨縣、隆中、南 漳）、廣西（德堡）、湖南等地都有這樣的儲藏，其中，湖北鐘祥二疊系巖石中發(fā)現的累托石 具有較大規(guī)模外，各地累托石礦儲藏量均很小。
[0028] 根據鐘祥累托石的化學成分計算的呢結構式為：
[0029] 云母層：(Natl 79KQ 39CaQ 26)! 14A14 [Si6Al2] 8022
[0030] 豕脫石層：（Caa 55似〇. c^Kq. Q1Mgaq3) q. 61 (Al4. !Fe q. Q9Mgaq7) 4.26 [Si6. A6Al1.54] 8022
[0031] 累托石具有像蒙脫石一樣的陽離子交換性、吸水膨脹性、制漿性等；又有像云母一 樣的耐高溫和光滑等性能。由于累托石晶體結構中的蒙脫石層具有層負電荷，顯示電極性， 使其能吸附各種無機離子、有機極性分子和氣體分子，本發(fā)明人發(fā)現其對于錳的吸附效果 好。本發(fā)明優(yōu)選的所述累托石的粒徑為44~124 μ m。
[0032] 海泡石是一種具層鏈狀結構的含水富鎂硅酸鹽黏土礦物。斜方晶系或單斜晶系， 一般呈塊狀、土狀或纖維狀集合體。海泡石按照行程的原因分為熱液型海泡石和沉積型海 泡石兩種類型，通常稱為α-海泡石和β海泡石。熱液型海泡石由熱液直接結晶而成或 由火山玻璃、含鎂的礦物經低溫熱液蝕變而成，常產于富鎂的白云質灰?guī)r、白云質大理巖石 中；沉積型海泡石礦床常與碳酸鹽、粘土巖共生，由沉積成巖作用生成。熱液型海泡石呈長 束纖維狀，氧化鎂和二氧化硅含量高，氧化鋁含量低，為富鎂海泡石；沉積型海泡石呈粘土 狀，但在顯微鏡下任然呈纖維狀，氧化鋁含量高，Mg和二氧化硅含量低，為富鋁海泡石。
[0033] 海泡石具有大的比表面積和孔容積，有貫穿整個結構的通道和孔隙，而且海泡石 表面存在三類活性中心：（1)硅氧四面體層中的氧原子，氧原子提供弱的電荷從而進行對 吸附物的吸附；（2)在邊緣部位與鎂離子配位的水分子，可以與吸附物形成氫鍵；（3)在四 面體表面，Si-o-Si鍵斷裂而產生的Si-OH離子團，通過一個質子或一個羥基分子來補償剩 余的電荷，這些離子團沿纖維軸以5埃的間距分布，其數量取決于纖維的大小和晶體的缺 穴。這些Si-OH離子團可以與被吸附