去除水中多环芳烃萘的过滤介质及其制备方法以及滤芯和净水装置.pdf

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1、10申请公布号CN102363122A43申请公布日20120229CN102363122ACN102363122A21申请号201110278048522申请日20110919B01J20/26200601B01J20/30200601B01J20/28200601B01D39/14200601C02F1/28200601C02F1/58200601C02F101/3220060171申请人周奇迪地址315324浙江省宁波市慈溪市周巷镇镇西路18号72发明人周奇迪栾云堂74专利代理机构北京集佳知识产权代理有限公司11227代理人逯长明54发明名称去除水中多环芳烃萘的过滤介质及其制备方法以及滤。

2、芯和净水装置57摘要本发明提供一种去除水中多环芳烃萘的过滤介质及其制备方法以及滤芯和净水装置。上述过滤介质的制备方法为将原料混合均匀后在模具中压制，然后在150350进行烧结，冷却，得到用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质；所述原料包括150200重量份的超高分子量聚乙烯，1050重量份的吸油树脂，100150重量份的活性炭和70100重量份的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。按照上述方法制得的过滤介质使用方便，不需借助复杂设备，也不需要消耗电能，可多次循环使用，不会产生二次污染，环保性好。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书7页CN102363140A1。

3、/1页21一种用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质的制备方法，包括将原料混合均匀后在模具中压制，然后在150350进行烧结，冷却，得到用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质；所述原料包括150200重量份的超高分子量聚乙烯，1050重量份的吸油树脂，100150重量份的活性炭和70100重量份的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。2根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉按照如下方法制备将二乙二醇脂肪酸酯溶解于乙醇中，得到浓度为0103MOL/L的二乙二醇脂肪酸酯溶液；将海泡石粉置于所述二乙二醇脂肪酸酯溶液中，超声波振荡处理后洗涤干燥。3根据权利要求2所述的制备方法，其特征在。

4、于，所述超声波振荡的时间为9H12H。4根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述吸油树脂为丙烯酸系交联共聚物。5根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯与所述丙烯酸系交联共聚物的重量比为4591。6根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为200300。7根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述烧结时间为90MIN120MIN。8根据权利要求1所述的制备方法得到的用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质。9由权利要求8所述的过滤介质构成的用于去除水中多环芳烃萘的滤芯。10一种净水装置，其特征在于，包括权利要求8所述的过滤介质或权利要求9所述的滤芯。权利要。

5、求书CN102363122ACN102363140A1/7页3去除水中多环芳烃萘的过滤介质及其制备方法以及滤芯和净水装置技术领域0001本发明涉及水处理领域，特别涉及一种去除水中多环芳烃萘的过滤介质及其制备方法以及滤芯和净水装置。背景技术0002近年来，随着工业的迅速发展，越来越多的工业废水排放到江河湖泊，我国的水资源受到破坏，地下水水质变差，水中产生很多对人体有害的物质。水污染问题的严重对饮用水安全构成严重威胁，对水污染的治理问题，尤其是对污水的处理问题已越来越受到人们的关注。0003多环芳烃萘一类分子中含有萘基的化合物，是重要的染料中间体、橡胶助剂和杀虫剂等。大部分多环芳烃萘都有毒，对皮肤。

6、和粘膜具有刺激性，人体内多环芳烃萘含量过高易导致溶血性贫血及肝、肾损害等，更为严重的是，其具有致畸、致癌和致突变作用，其中，2萘胺具有强致癌性。多环芳烃萘是一类普遍存在的环境有机污染物，水体中的多环芳烃萘主要来源于煤炭化工、石油化工，尤其是用药、化学试剂和染料工业的工业废水。因此，对水中的多环芳烃萘进行后处理对环保及人体健康均具有重要意义。0004近年来多环芳烃萘的污染与方式受到世界普遍关注，多环芳烃萘的结构较为稳定，很难被生物降解，现有的去除水中多环芳烃萘的方法主要是采用活性炭吸附，利用活性炭的多孔结构对水中的多环芳烃萘进行吸附，而活性炭的吸附能力有限且对多环芳烃萘的吸附效果不佳，因此，采用。

7、常规的活性炭吸附处理水中的多环芳烃萘的去除率较低，一般不超过80。为了提高对水中多环芳烃萘的去除率，现有技术中有采用高级氧化法、离子交换法和RO逆渗透法。高级氧化法所需的设备价格昂贵，构件复杂，后期维修费用也较高，并且去除作用不明显。离子交换法与RO逆渗透法需要消耗大量的电能，并且会产生高浓度的多环芳烃萘废水，这些废水需要再做处理才可排放，若处理不当还会引起二次污染。因此，采用离子交换法和RO逆渗透法成本也较高，易引发二次污染。发明内容0005本发明解决的技术问题在于提供一种使用方便，无二次污染，去除率高的多环芳烃萘过滤介质及其制备方法，以及由该过滤介质制成的滤芯，本发明还提供一种采用上述过滤。

8、介质或滤芯的净水装置。0006有鉴于此，本发明提供一种用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质的制备方法，包括0007将原料混合均匀后在模具中压制，然后在150350进行烧结，冷却，得到用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质；0008所述原料包括150200重量份的超高分子量聚乙烯，1050重量份的吸油树脂，100150重量份的活性炭和70100重量份的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。说明书CN102363122ACN102363140A2/7页40009优选的，所述二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉按照如下方法制备0010将二乙二醇脂肪酸酯溶解于乙醇中，得到浓度为0103MOL/L的二乙二醇脂肪酸酯溶液；0011。

9、将海泡石粉置于所述二乙二醇脂肪酸酯溶液中，超声波振荡处理后洗涤干燥。0012优选的，所述超声波振荡的时间为9H12H。0013优选的，所述吸油树脂为丙烯酸系交联共聚物。0014优选的，所述超高分子量聚乙烯与所述丙烯酸系交联共聚物的重量比为4591。0015优选的，所述烧结温度为200300。0016优选的，所述烧结时间为90MIN120MIN。0017本发明还提供一种由上述制备方法得到的用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质。0018本发明还提供一种由上述过滤介质构成的用于去除水中多环芳烃萘的滤芯。0019本发明还提供一种净水装置，包括上述过滤介质或上述滤芯。0020本发明提供一种用于去除水中多环芳。

10、烃萘的过滤介质制备方法，其是将原料混合均匀后在模具中压制，然后在150350进行烧结，冷却，即得；上述原料包括150200重量份的超高分子量聚乙烯，1050重量份的吸油树脂，100150重量份的活性炭和70100重量份的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。0021按照上述方法制备的过滤介质中含有活性炭、吸油树脂、二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉和超高分子量聚乙烯。其中，超高分子量聚乙烯和吸油树脂用于粘结原料形成吸附骨架；吸附树脂和二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉一方面用于提高滤芯的亲油性，另一方面与活性炭共同作用实现良好的多环芳烃萘吸附性能。按照上述方法制得的过滤介质使用方便，不需借助复杂设备，也不需要消耗。

11、电能，可多次循环使用，不会产生二次污染，环保性好。实验证明，采用本发明提供的方法制得的过滤介质对水中多环芳烃萘的去除率较高，超过94，去除率可高达981，为日常饮用水安全提供了保障。具体实施方式0022为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。0023本发明实施例公开了一种用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质的制备方法，包括0024将原料混合均匀后在模具内压制，然后在150350进行烧结，冷却，得到用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质；0025上述原料包括150200重量份的超高分子量聚乙烯。

12、，1050重量份的吸油树脂，100150重量份的活性炭和70100重量份的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。0026上述制备方法中首先需要将原料混合均匀，对于混合步骤任何不显著改变粉体粒径和粒度分布的低剪切混合器或搅拌器都适用，具体如有钝叶轮片的搅拌器、滚筒式混合器、螺旋式搅拌器等。对于上述器件中旋转部件的转速控制，以避免扬起粉尘为易。0027本发明所使用的原料包括150200重量份的超高分子量聚乙烯，1050重量说明书CN102363122ACN102363140A3/7页5份的吸油树脂，100150重量份的活性炭和70100重量份的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。其中，活性炭作为过滤介质骨架的主。

13、要成分，其是一种多孔吸附剂，具有如蜂窝状分布的空隙结构，比表面积大，物理化学性能稳定。本发明优选采用医用木质炭，作为通过家相关药品监督标准的产品，其杂质含量更低，表面积更大，吸附性能也更优，选用医用活性炭可以保证过滤介质能直接用于饮用水的处理，更优选采用粒径为40200微米的医用活性炭。0028仅仅使用活性炭，其对多环芳烃萘的吸附能力有限，为了提高过滤介质对多环芳烃萘的吸附能力，本发明还向原料中配合加入一定比例的吸油树脂和二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。0029吸油树脂超和高分子量聚乙烯共同起到粘结和形成过滤介质骨架和孔腔的作用。此外，超高分子量聚乙烯还具有较好的静电吸附作用，用于吸附过滤不能拦。

14、截的细微颗粒。作为优选方案，选用分子量为250万400万的超高分子量聚乙烯。0030吸油树脂除了上述粘结作用外，更主要的是，其对多环芳烃萘具有较好的吸附作用。吸油树脂的高分子链段之间形成一种三维的交联网状结构，材料内部具有一定微孔，水溶的多环芳烃萘会与吸油树脂亲油基的链段发生溶剂化作用，但由于其自身的交联结构，使其不会溶于多环芳烃萘中，而是将多环芳烃萘吸附于其中，由此实现对多环芳烃萘的吸附作用。吸油树脂优选采用对人体无毒的丙烯酸系交联共聚物。0031吸油树脂虽对多环芳烃萘具有良好的吸附作用，但是原料中吸油树脂的含量不可过多，这是因为吸油树脂的粘度较低，吸油树脂含量过高则会造成过滤介质骨架粘结不。

15、牢固，力学性能差。若选用丙烯酸系交联共聚物作为吸油树脂，则优选控制原料中超高分子量聚乙烯与所述丙烯酸系交联共聚物的重量比为4591，最优选为561，以获得较好的粘结强度。0032也正是由于上述吸油树脂含量的限制，使其对多环芳烃萘的吸附量也产生限制，为了提高过滤介质对多环芳烃萘的吸附量，本发明还向原料中添加了70100重量份的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。海泡石是一种富镁硅酸盐黏土矿物，其为斜方晶系或单斜晶系，海泡石具有较好的高温稳定性，耐高温性能优异。此外，其还具有较好的吸附性能和脱色性。但是其亲油性有待提高，由此限制了其对多环芳烃萘的吸附能力，为此，本发明对海泡石粉进行改性处理，使用对人体无。

16、毒的二乙二醇脂肪酸酯对其进行改性，得到二乙二醇脂肪酸酯改性的海泡石粉。由于二乙二醇脂肪酸酯改性的海泡石粉表面嵌有亲油基团，因此具有较好的亲油性，使其对多环芳烃萘的吸附作用大大增加。0033本发明所采用的二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉优选按照如下方式制备0034将二乙二醇脂肪酸酯溶解于乙醇中，得到浓度为0103MOL/L的二乙二醇脂肪酸酯溶液；0035将海泡石粉置于上述二乙二醇脂肪酸酯溶液中，超声波振荡后洗涤干燥。0036上述制备方法中，采用乙醇作为溶剂配置二乙二醇脂肪酸酯溶液的原因在于乙醇无毒，廉价易得。二乙二醇脂肪酸酯具体可以采用二乙二醇单硬脂酸酯、二乙二醇双硬脂酸酯或二乙二醇单油酸酯。由于海。

17、泡石粉粒径较小，在溶液中不易分散，因此采用超声波振荡的方式使其在溶液中分散。为了在海泡石粉表面嵌入较多的亲油基团，本发明还优选控制超声波振荡的时间为9H12H。说明书CN102363122ACN102363140A4/7页60037将上述原料混合后需要装入模具中进行压制，对于模具的形状本领域技术人员可以根据期望产品的形状进行设计或选择。压制的作用在于将原料中的各组分压实，所施加的压力优选不大于2MPA，不小于08MPA，同时压力的设置还需要与模具的材质相适应。模具材质可选用铝、铸铁、钢或任何适当的能够承受相应压力并可耐300以上高温的材料。0038压制后进行烧结的工序中，超高分子量聚乙烯和吸油。

18、树脂熔融，将活性炭和二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉粘结牢固，烧结温度优选控制为200300，时间优选为90MIN120MIN。烧结完成后再经冷却，便得到过滤介质。0039本发明还提供一种由上述方法制得的用于去除水中多环芳烃萘的过滤介质。由上述方案可知，该过滤介质中含有活性炭、吸油树脂和二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。其中，吸油树脂和二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉一方面用于提高滤芯的亲油性，另一方面与活性炭共同作用实现良好的多环芳烃萘吸附性能。且该过滤介质使用方便，不需借助复杂设备，也不需要消耗电能，可多次循环使用，不会产生二次污染，环保性好。0040本发明还提供一种由上述过滤介质构成的用于去除水中多。

19、环芳烃萘的滤芯。使用该滤芯对水进行处理，可保证水中多环芳烃萘的去除率达到94以上。不需借助复杂设备，也不需要消耗电能，可多次循环使用，环保性好。0041本发明还提供一种净水装置，其包括上述过滤介质或滤芯，使用该滤芯对水进行处理，可保证水中多环芳烃萘的去除率达到95以上，以保证人体饮水安全。0042为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的去除水中多环芳烃萘的过滤介质及其制备方法以及由该过滤介质制成的滤芯进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。0043以下实施例中的吸油树脂由日本三井石化公司提供。活性炭的粒径为120目200目，海泡石粉的粒径为100目200目；二乙二醇单硬脂酸酯。

20、、二乙二醇双硬脂酸酯和二乙二醇单油酸酯均由江苏省海安石化公司提供。0044实施例100451、以乙醇为溶剂配置浓度为02MOL/L的二乙二醇单油酸酯溶液，将海泡石粉置于上述二乙二醇单油酸酯溶液中，超声波振荡处理10H，得到二乙二醇单油酸酯改性海泡石粉。00462、取85G上述二乙二醇单油酸酯改性海泡石粉、180G分子量为350万的超高分子量聚乙烯、120G活性炭和30G吸油树脂，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00473、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在250下烧结90MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0048实施例200491、以乙醇为溶剂配置浓。

21、度为015MOL/L的二乙二醇单硬脂酸酯溶液，将海泡石粉置于上述丙二醇单油酯溶液中，超声波振荡处理9H，得到二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉。00502、取75G上述二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉、160G分子量为400万的超高分子量聚乙烯、150G活性炭和45G吸油树脂，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00513、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在260下烧结100MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0052实施例3说明书CN102363122ACN102363140A5/7页700531、以乙醇为溶剂配置浓度为03MOL/L的二乙二醇双硬脂酸酯溶液，将海。

22、泡石粉置于上述丙二醇单油酯溶液中，超声波振荡处理11H，得到二乙二醇双硬脂酸酯改性海泡石粉。00542、取95G上述二乙二醇双硬脂酸酯改性海泡石粉、200G分子量为250万的超高分子量聚乙烯、120G活性炭和45G吸油树脂，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00553、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在160下烧结120MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0056实施例400571、以乙醇为溶剂配置浓度为018MOL/L的二乙二醇单油酸酯溶液，将海泡石粉置于上述二乙二醇单油酸酯溶液中，超声波振荡处理10H，得到二乙二醇单油酸酯改性海泡石粉。00582、取。

23、80G上述二乙二醇单油酸酯改性海泡石粉、180G分子量为350万的超高分子量聚乙烯、120G活性炭和25G吸油树脂，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00593、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在250下烧结90MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0060实施例500611、以乙醇为溶剂配置浓度为025MOL/L的二乙二醇单油酸酯溶液，将海泡石粉置于上述二乙二醇单油酸酯溶液中，超声波振荡处理10H，得到二乙二醇单油酸酯改性海泡石粉。00622、取75G上述二乙二醇单油酸酯改性海泡石粉、160G分子量为350万的超高分子量聚乙烯、110G活性炭和30G吸油。

24、树脂，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00633、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在250下烧结90MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0064比较例100651、取200G分子量为350万的超高分子量聚乙烯和190G活性炭，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00662、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在400下烧结60MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0067比较例200681、取200G分子量为350万的超高分子量聚乙烯、80G海泡石粉和200G活性炭，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00692、取部分。

25、搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在400下烧结60MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0070比较例300711、以乙醇为溶剂配置浓度为02MOL/L的二乙二醇单油酸酯溶液，将海泡石粉置于上述丙二醇单油酯溶液中，超声波振荡处理10H，得到二乙二醇单油酸酯改性海泡石粉。00722、取200G分子量为350万的超高分子量聚乙烯、80G二乙二醇脂肪酸酯改性海泡石粉和200G活性炭，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00733、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在400下烧说明书CN102363122ACN102363140A6/7页8结60。

26、MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0074比较例400751、取150G分子量为350万的超高分子量聚乙烯、30G吸油树脂和200G活性炭，将上述原料放入机械搅拌器中搅拌均匀。00762、取部分搅拌后的原料放入管状模具中，在1MPA液压压力下压制，在200下烧结90MIN，冷却至40脱模，制得多微孔的管状滤芯。0077测试上述实施例和比较例制得的多微孔的管状滤芯对水中多环芳烃萘的吸附性能，具体操作如下0078取相同体积的实施例15和比较例14制得的滤芯，将上述测试样品分别置于相同的塑料壳体内；0079配置多环芳烃萘浓度依次为2G/L、5G/L、10G/L的水，编号依次为A、B和C，。

27、分别将上述水经过装有上述滤芯的过滤器进行过滤，然后用气相分子吸收光谱法进行检测，多环芳烃萘去除率检测结果列于表1。0080表1水中多环芳烃萘去除率检测结果00810082由上述结果可知，采用本发明提供的方法制得的过滤介质对水中多环芳烃萘的去除率较高，超过94，去除率可高达981，为日常饮用水安全提供了保障。并且上述过滤介质使用简单，不需使用复杂设备或电能等，可多次循环使用，环保性能好。0083以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。0084对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一说明书CN102363122ACN102363140A7/7页9致的最宽的范围。说明书CN102363122A。