用于去除飲用水中硝酸鹽的過濾介質(zhì)、濾芯以及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種去除飲用水中硝酸鹽的過濾介質(zhì)及其制備方法，由該過濾介質(zhì)構(gòu) 成的濾芯、凈水裝置和飲水機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 硝酸鹽污染，來源于工業(yè)污水、生活污水及一些金屬礦排放的污水，農(nóng)業(yè)不合理使 用化肥、污水灌溉及污水滲漏等，使地下水受到嚴(yán)重的硝酸鹽污染。
[0003] 美國國立衛(wèi)生研宄院的一份報告中指出，飲用水中硝酸鹽濃度升高可能會導(dǎo)致很 多健康問題，嚴(yán)重的會導(dǎo)致癌癥。近來有證據(jù)表明，從飲用水中攝取過量的硝酸鹽可能會增 加患阿爾茨海默病和糖尿病的風(fēng)險。
[0004] 引用受硝酸鹽污染的水會嚴(yán)重危害人們身體健康、水中的硝酸鹽在人與動物的胃 腸道及唾液里被微生物轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽，導(dǎo)致缺氧而患高鐵血紅蛋白癥，嚴(yán)重的會導(dǎo)致死 亡。還可能導(dǎo)致藍(lán)嬰兒癥及癌癥等，我國新的飲用水國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定硝酸鹽限值為l〇mg/L。
[0005] 自來水廠傳統(tǒng)的砂濾、微濾水處理工藝對硝酸鹽的處理效果不好，不能有效的去 除硝酸鹽；離子交換方法繁瑣，置換飽和后的沖洗水難以處理；反滲透法使用麻煩，費(fèi)水費(fèi) 電，成本高，排放的濃縮液不易處理，易造成二次污染；而生物法不適用于終端引用水處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種過濾介質(zhì)及其制備方法，該過濾介 質(zhì)對飲用水中的硝酸鹽的去除率高，并且方法簡單。還提供了由這種過濾介質(zhì)構(gòu)成的濾芯、 凈水裝置以及飲水機(jī)。
[0007] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中硝酸鹽的過濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
[0008] a)將超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為 200 ~300:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;
[0009] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻；
[0010] 所述壓制壓力為0. 4MPa~IMpa ;所述燒結(jié)溫度為220°C~240°C ;所述燒結(jié)時間 為90~120min ;所述冷卻溫度為40~60°C。
[0011] 優(yōu)選的，還包括長石粉，所述長石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭 粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為100~150:200~300:100~200:100~200:50~ 100〇
[0012] 優(yōu)選的，還包括重晶石粉。
[0013] 優(yōu)選的，所述重晶石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩 粉和發(fā)孔劑的重量比為80~150:200~300:100~200:100~200:50~100。
[0014] 優(yōu)選的，還包括磷灰石粉。
[0015] 本發(fā)明提供了根據(jù)上述權(quán)利要求所述的制備方法得到的用于去除飲用水中硝酸 鹽的過濾介質(zhì)。
[0016] 本發(fā)明提供了一種濾芯，由上述權(quán)利要求所述的過濾介質(zhì)構(gòu)成。
[0017] 本發(fā)明提供了一種凈水裝置，包括上述權(quán)利要求所述的過濾介質(zhì)或者上述權(quán)利要 求所述的濾芯。
[0018] 本發(fā)明提供了一種飲水機(jī)，包括上述權(quán)利要求所述的凈水裝置。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種去除飲用水中硝酸鹽的過濾介質(zhì)的制備方 法，包括以下步驟：a)將超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑混 合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑的重 量比為200~300:100~200:100~200:50~100 ;b)將步驟a)所得的混合物在模具中 壓制、燒結(jié)、冷卻；所述壓制壓力為〇. 4MPa~IMpa ;所述燒結(jié)溫度為220°C~240°C ;所述 燒結(jié)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(xié)同作用下， 制備得到的過濾介質(zhì)對水中硝酸鹽的去除率高，方法簡單，適用于受其污染的飲用水，免除 元素硝酸鹽對人體產(chǎn)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(jīng)檢測該過濾介質(zhì)對飲用水中硝酸鹽的去除率在 97. 6%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中硝酸鹽的過濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
[0021] a)將超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為 200 ~300:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;
[0022] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻；
[0023] 所述壓制壓力為0· 4MPa~IMpa ;所述燒結(jié)溫度為220°C~240°C ;所述燒結(jié)時間 為90~120min ;所述冷卻溫度為40~60°C。
[0024] 本發(fā)明首先將超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑混 合，得到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、木質(zhì)醫(yī)用活性炭粉、5A分子篩粉和發(fā)孔劑的重 量比為 200 ~300:100 ~200:100 ~200:50 ~100 ;優(yōu)選為 220 ~280:110 ~190:110 ~ 190:55 ~95 ;更優(yōu)選為 230 ~270:120 ~180:120 ~180:60 ~90。
[0025] 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104 μπι~124 μπι，更優(yōu)選的 粒徑為106 μπι~120 μπι。超高分子量聚乙烯可從國內(nèi)生產(chǎn)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）、M-II型（分子量為250±50 萬）、M-III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(chǎn)品。 超高分子量聚乙烯的一個作用是粘結(jié)和形成過濾介質(zhì)骨架的作用，因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁?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(jié)得到的過濾介質(zhì)，容易形成微孔，可以起到吸附水中硝酸鹽的作用。
[0026] 在本發(fā)明中，活性炭是一種多孔性物質(zhì)，具有蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)，較大的比表面 積，特異的表面官能團(tuán)、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，是優(yōu)良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。根 據(jù)原料來源的不同活性炭優(yōu)選分為木質(zhì)活性炭、礦物質(zhì)原料活性炭和其他原料制成的活性 炭等。其中，所述木質(zhì)活性炭優(yōu)選包括椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭；所述礦物質(zhì)原料 活性炭優(yōu)選包括各種煤和石油及其加工產(chǎn)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(zhì)為來源的活性炭，其強(qiáng) 度較高、吸附性能好，更優(yōu)選為以椰殼材質(zhì)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?；钚蕴靠梢愿咝У奈剿械挠?機(jī)物、尤其是醫(yī)用活性炭，作為用過國家相關(guān)藥品監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)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(zhì)直接用于飲用水的處理。本發(fā) 明采用的醫(yī)用活性炭的粒徑優(yōu)選為74~89 μ m，更優(yōu)選為76~86 μ m。
[0027] 在本發(fā)明中，分子篩是一種結(jié)晶型的鋁硅酸鹽，具有晶體的結(jié)構(gòu)和特征，表面為固 體骨架，內(nèi)部孔穴可起到吸附分子的作用?？籽ㄖg有孔道互相連接，分子有孔道經(jīng)過。介 孔分子篩粉通過對物質(zhì)的范德華力的物理吸附，其晶孔內(nèi)部有很強(qiáng)的極性和庫倫場，對極 性分子和不飽和分子表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸附能力。并且分子篩的孔徑分布非常均一，只有分子 直徑小于孔穴直徑的物質(zhì)才可能進(jìn)入分子篩晶穴內(nèi)部。本發(fā)明對于分子篩的種類和來源并 無限制，沸石分子篩在化學(xué)工業(yè)中作為固體吸附劑，可用于氣體和液體干燥、存化、分離和 回收，被其吸附的物質(zhì)可以解吸，沸石分子篩用后可以再生。孔徑介于2nm~50nm的分子 篩成為介孔分子篩，孔徑介于微孔和大孔之間，具有巨大表面積和三維孔道結(jié)構(gòu)，孔道結(jié)構(gòu) 高度有序，孔徑單一分布，孔徑尺寸可在較寬范圍內(nèi)變化，具有優(yōu)異的吸附性能和較高的熱 穩(wěn)定性。在催化、吸附、分離等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價值。對殘留在水中的硝酸鹽的物理化學(xué) 吸附作用較好。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，5A分子篩由于