CN101898839A - 一种净水器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种净水器，包括壳体、放置在所述壳体底部的过滤介质粉末、安装在所述壳体内用来搅拌过滤介质粉末的搅拌装置、安装在所述壳体内用于截留过滤介质粉末的膜组件，所述壳体包括入水口和出水口，所述膜组件的出水口与壳体的出水口连通。本发明提供的净水器将过滤介质粉末与膜组件一体化，净水器结构简单，过滤介质粉末比表面积大，具有很强的吸附能力或离子交换能力，过滤介质粉末在搅拌装置的作用下，与饮用水充分混合，发生反应后，混合水再经过超滤膜的过滤，将过滤介质粉末截留在净水器内。饮用水经过与过滤介质粉末的反应和超滤膜的过滤后，对其中的污染物达到较高的去除率，而且本发明提供的净水器节能减耗，使用方便。

Description

一种净水器

技术领域

本发明涉及饮用水深度净化领域，具体涉及一种净水器。

背景技术

现在很多水体污染严重，加剧了水资源紧缺的矛盾。传统的自来水混凝沉淀的处理方法已不能保证提供品质优良的饮用水，而且在市政供水中还存在着二次污染的问题，如高层的水箱供水，较长的自来水输送管线，都会造成潜在的污染问题。因此人们开发了各种饮用水深度净化方法和净水器。

净水器主要处理对象是自来水中的浊度、色度、异嗅和有机物等。净水器有多个品种，如过滤介质吸附型、膜组件过滤型、复合型等。其中复合型采用两种或两种以上的工艺，如过滤介质吸附与膜组件过滤的组合，过滤介质为具有吸附或离子交换性能的活性炭、分子筛等，吸附介质有巨大比表面积和众多的官能团，具有很强的吸附能力或离子交换能力，能有效地去除水中的有机污染物、金属离子等。组成膜组件的滤膜是用纤维素或高分子材料制成的，利用其均一孔径来截留水中的微粒、细菌、胶体等，使其不能通过滤膜而被去除。复合型净水器净水性能优良，对于饮用水的深度净化有比较显著的效果，其中一些品质优良的净水器出水还可以直接生饮。

通常，在复合型净水器中，使用的过滤介质大多使用球状或颗粒状，制作滤芯时采用将过滤介质压制、烧结的方法成型，例如申请号为200710127250、200710123058的中国专利文献中公开的过滤介质，其中除了含有具有吸附或离子交换性能的分子筛、活性炭等过滤物质的颗粒，还含有起粘接和过滤介质骨架作用的粉末以及发孔剂。在烧结过程中，发孔剂分解挥发，被消耗掉，造成消耗。另外，过滤介质中的起粘接和过滤介质骨架作用的粉末熔融粘度较高，烧结后会堵塞、封闭起吸附或离子交换性能的分子筛或活性炭等过滤材料中的一部分孔腔和吸附表面，使过滤材料的吸附表面积减小，丧失了部分吸附、置换的功能，导致滤芯对饮用水中的污染物的去除率降低。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种对饮用水中污染物去除率高的净水器。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种净水器，包括壳体、放置在所述壳体底部的过滤介质粉末、安装在所述壳体内用来搅拌过滤介质粉末的搅拌装置、安装在所述壳体内用于截留过滤介质粉末的膜组件，所述壳体包括入水口和出水口，所述膜组件的出水口与所述壳体的出水口连通。

作为优选，所述搅拌装置为增压装置，所述增压装置包括入水口和出水口，所述增压装置的入水口与所述壳体的入水口连通，所述增压装置的出水口设置在壳体底部。

作为优选，所述增压装置内安装使原水流入所述壳体的单向阀；或者所述增压装置的出水口安装布水装置。

作为优选，所述增压装置为管状增压器。

作为优选，所述管状增压器竖直安装在所述壳体中，所述壳体的入水口位于所述壳体的顶部。

作为优选，所述膜组件所用的膜为孔径小于等于0.45μm的膜。

作为优选，所述膜组件所用的膜为超滤膜。

作为优选，所述超滤膜组件为中空纤维超滤膜组件。

作为优选，过滤介质包括一种或多种具有吸附或离子交换性能的粉末。

作为优选，所述过滤介质粉末还包括抗菌或抑菌粉末。

本发明提供的净水器将过滤介质粉末与膜组件一体化，净水器结构简单，过滤介质粉末比表面积大，具有很强的吸附能力或离子交换能力，过滤介质粉末在搅拌装置的作用下，与饮用水充分混合，发生反应后，混合水再经过超滤膜的过滤，将过滤介质粉末截留在净水器内。饮用水经过与过滤介质粉末的反应和超滤膜的过滤后，对其中的污染物达到较高的去除率，而且本发明提供的净水器节能减耗，使用方便。

附图说明

图1为本发明提供的净水器剖面示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，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。

目前净水器中滤芯的制备大多采用将颗粒状过滤介质压制、烧结的方法成型，烧结后起粘接和过滤介质骨架作用的材料堵塞过滤材料的孔腔，使过滤材料有效表面积减小，丧失了部分吸附、离子交换的功能。本发明不使用烧结的方法，直接使用粉末状有吸附、离子交换性能的材料，使粉末状过滤介质与进入净水器的原水充分混合。

请参考图1，图1为本发明提供的净水器剖面示意图。

净水器包括壳体1、安装在壳体1中的管状增压器2、放置在壳体1的底部的过滤介质粉末3以及安装在壳体1中的超滤膜组件4。壳体1是去除饮用水中污染物的反应进行的场所，也是净水器的外壳，壳体的形状可以为长方筒状、圆筒状或者其它的形状，只要能够容纳管状增压器2、过滤介质粉末3以及超滤膜组件4即可，本发明中壳体1优选为圆筒状。

管状增压器2的入水口与所述壳体的入水口连通，管状增压器2的出水口设置在壳体1的底部，壳体的入水口设置在壳体1的顶部。由于管状增压器2的增压作用，水从增压器2喷出后压力增加，对壳体1底部的过滤介质粉末3起到搅动的作用，因此也可以使用搅拌器替代，将搅拌器放置在壳体1的底部，当自来水5由壳体1的入水口流入壳体1时，搅拌器运转，将沉积在壳体1的底部呈粘泥状的过滤介质粉末3搅散，使过滤介质粉末3与自来水5充分混合，对自来水中的污染物进行吸附或离子交换。本发明优选使用增压装置，使流入的自来水有一定的压力和流速，既可以搅动壳体1底部的过滤介质粉末3，又可以冲刷超滤膜的表面，延缓污垢层的形成，延长超滤膜的使用寿命。

作为优选，本发明使用管状的增压器，更优选的，使用横截面积逐渐收缩的渐缩式管状增压器，将自来水压力增至0.3MPa～0.5MPa，且不会消耗电能。管状增压器2的出水口伸至壳体1底部，靠近过滤介质粉末3处，管状增压器2的入水口与自来水龙头相连，打开阀门，自来水5流入管状增压器2后，由于管状增压器2的管径较小，水的流速便得到了提高，管径逐渐缩减到更小后，自来水5的流速也变的更大。当自来水5以较高的流速喷出管状增压器2的出水口后，形成较大的压力，对沉积于壳体底部的过滤介质粉末3产生较大的冲击力，过滤介质粉末3被搅动起来，与进入壳体1的自来水5充分接触混合，过滤介质粉末3对自来水5中的污染物产生吸附、离子交换的作用，将污染物从自来水5中去除。为了更充分地搅动过滤介质粉末3，使过滤介质粉末3与自来水5更完全的混合，不存在死角，作为优选，本发明在管状增压器2的出水口处安装布水器22，使喷水更加均匀。

壳体1中，由于管状增压器2的增压水的流速较大，所以当突然关闭阀门后，壳体1中的水很容易倒流入增压器2，甚至倒流入自来水龙头对自来水造成污染，同时也会使过滤介质粉末3流失。因此，作为优选，本发明在管状增压器2的管内位于壳体1的入水口附近的位置设置了一个单向阀21，单向阀21的方向使自来水可以流入壳体1内，但不能由壳体1倒流出，阻断了水的回流。

壳体1入水口的位置也可以设置在壳体1的底部，如果入水口在壳体1的底部，因为要搅动沉积在壳体1底部的过滤介质粉末3，则增压器2的出水口只需要伸进壳体1一小段距离，这样增压器2的大部分会露在壳体1的外部，不易实现结构一体化，而且过滤介质粉末也会落入管状增压器2的管内，所以作为优选，本发明将入水口设置在壳体1的顶部，这样管状增压器2就可以完全置入壳体1中，过滤介质粉末也不会产生淤塞。

沉积在壳体1底部的过滤介质粉末3与自来水5充分混合，将污染物从自来水5中去除。本发明提供的过滤介质粉末3是一种或多种具有吸附或离子交换性能的粉末，根据要处理的自来水中含有的污染物种类，使用不同的过滤介质组合，可以制备成各种专用净水器去除污染物。本领域的技术人员可以根据熟知的技术，使用至少三种具有吸附或离子交换性能的过滤介质粉末以相应重量比例混合而成的粉末。具有吸附或离子交换性能的粉末可以是活性炭粉、分子筛粉、硅藻土粉、蒙脱石粉、海泡石粉、水滑石粉、水镁石粉等。过滤介质粉末粒度为44μm～53μm。作为优选，过滤介质中添加无机抗菌、抑菌粉末，避免水源受到二次污染。

在净水器使用一段时间后，由于大量吸附水中污染物，过滤介质粉末3会失效，净水器做成可拆卸式，只要打开净水器的壳体，将失效的过滤介质粉末3换成新的粉末即可再次使用。

壳体1内位于过滤介质粉末3的上部区域，安装有超滤膜组件4，超滤膜组件4的出口与壳体1的出口相连接。自来水5在与过滤介质粉末3进行充分混合发生吸附反应后，在增压器2的后续压力下，通过超滤膜组件4进行过滤，混合液中过滤介质粉末3被超滤膜截留下来，吸附净化的净化水6在固液分离后由超滤膜组件4的出水口流出。流出的净化水6中污染物已经被吸附去除，不含有过滤介质粉末，无菌无藻，外观清澈，口感纯正，水质合格，可以用于饮用。

超滤膜组件4不与过滤介质粉末3分开，放置于过滤介质粉末3中也可以实现过滤功能，但由于这样放置，不进水时，沉积的过滤介质粉末3粘于膜丝上，会堵塞膜孔，所以优选超滤膜组件4与过滤介质粉末3的区域分开，悬于过滤介质粉末3的上部区域。

本发明使用膜孔径小于等于0.45μm的膜构成的膜组件就可以实现发明的目的。本领域的技术人员熟知，微滤膜孔径范围一般为0.02～10μm，超滤膜的孔径范围一般为0.001～0.02μm，因此使用孔径小于等于0.45μm的微滤膜和超滤膜都可以，优选使用超滤膜。

超滤是一种利用膜分离技术的筛分过程，依靠膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当混合液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为净化水，而混合液中体积大于膜表面微孔径的物质如细菌、胶体、铁锈、悬浮物、大分子有机物以及过滤介质粉末都被截留在膜的进液侧，从而实现对混合液的净化、分离的目的。

超滤膜可被做成平板膜、中空纤维膜等形式，但平板膜容易受到污染，堵塞膜孔，而且有效膜面积较小，所以本发明优选使用中空纤维超滤膜。中空纤维超滤膜组件由外壳、外壳两端的环氧封头和成束的中空纤维膜丝组成，环氧封头填充了膜丝与膜丝之间的空隙，形成混合液与净化水之间的隔离，混合液首先进入超滤膜孔内，经超滤膜过滤后成为净化水，防止了混合液不经过滤直接进入到净化水中。

中空纤维超滤膜可以选用外压式过滤膜或者内压式过滤膜。外压式运行时，混合液由于压力差沿径向由外向内渗透入中空纤维膜丝成为净化水，而过滤形成的污垢层汇集在中空纤维膜丝的外壁上，较易清洗；内压式运行时，混合液先进入中空纤维丝的内部，经压力差驱动，沿径向由内向外渗透过中空纤维膜丝成为净化水，过滤形成的污垢层在中空纤维膜丝的内壁上，膜丝比较细，内孔小，滞留的污垢容易堵塞膜丝。另外，相同内外径的中空纤维膜丝，由于外表面面积比内表面面积大很多，所以外压式过滤膜膜丝的有效面积比内压式过滤膜大很多，单位面积的污染负荷也较小。因此，外压式过滤膜的耐污染性较强，有效膜面积大，作为优选，本发明使用外压式中空纤维超滤膜。

自来水5通过管状增压器2，以较高速度流入壳体1后，不仅冲击过滤介质粉末3，使过滤介质粉末3与自来水5充分混合，而且较高的流速还使得混合后的水冲刷中空纤维膜的膜丝表面，这样在膜丝表面形成的污垢会因为被冲刷而变薄、脱落，显著延缓了中空纤维超滤膜的膜污染。对于应用于家庭饮水的小型净水器，当超滤膜受污染被堵塞时，可以打开净水器对超滤膜进行冲洗，经过冲洗后膜的产水量可以得到有效的恢复，若经过较长时间的使用，膜污染严重，产水量很难恢复时，可以更换新的超滤膜组件。对于大中型的净水器，还可以设置本领域人员熟知的反冲洗装置，每运行一段时间，对超滤膜进行反冲洗，延缓超滤膜的污染，延长超滤膜的使用寿命。

本发明提供的净水器为一体化设备，带单向阀21和布水器22的管状增压器2、过滤介质粉末3和超滤膜组件4共同组装在带底的圆筒状壳体1中。自来水5通过管状增压器2加压后流入壳体1中，搅动沉积于壳体1底部的过滤介质粉末3，使自来水5与过滤介质粉末3充分接触混合，自来水5中污染物被过滤介质吸附去除后，流入超滤膜组件4，经超滤膜的过滤，出水污染物去除率高，深度净化效果好。而且，有压力的自来水既搅动过滤介质粉末3，又对超滤膜组件4的表面进行冲刷，延缓了膜污染，延长超滤膜的使用寿命。

以上对本发明所提供的净水器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，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。

Claims (10)

1.一种净水器，其特征在于，包括壳体、放置在所述壳体底部的过滤介质粉末、安装在所述壳体内用来搅拌过滤介质粉末的搅拌装置、安装在所述壳体内用于截留过滤介质粉末的膜组件，所述壳体包括入水口和出水口，所述膜组件的出水口与所述壳体的出水口连通。

2.根据权利要求1所述的净水器，其特征在于，所述搅拌装置为增压装置，所述增压装置包括入水口和出水口，所述增压装置的入水口与所述壳体的入水口连通，所述增压装置的出水口设置在壳体底部。

3.根据权利要求2所述的净水器，其特征在于，所述增压装置内安装有使原水流入所述壳体的单向阀；或者所述增压装置的出水口安装布水装置。

4.根据权利要求3所述的净水器，其特征在于，所述增压装置为管状增压器。

5.根据权利要求4所述的净水器，其特征在于，所述管状增压器竖直安装在所述壳体内，所述壳体的入水口位于所述壳体的顶部。

6.根据权利要求1至5任一项所述的净水器，其特征在于，所述膜组件所用的膜为孔径小于等于0.45μm的膜。

7.根据权利要求6所述的净水器，其特征在于，所述膜组件所用的膜为超滤膜。

8.根据权利要求7所述的净水器，其特征在于，所述超滤膜为中空纤维超滤膜。

9.根据权利要求1至5任一项所述的净水器，其特征在于，过滤介质粉末包括一种或多种具有吸附或离子交换性能的粉末。

10.根据权利要求9中所述的净水器，其特征在于，所述过滤介质粉末还包括抗菌或抑菌粉末。

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