CN102711946A - 复合过滤器及具有复合过滤器的净水器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合过滤器及具有复合过滤器的净水器，提供包括抗菌中空纤维膜、活性炭纤维、离子交换纤维、具有最佳组合的一个以上的活性炭层的净水器复合过滤器及净水器，从而提供一种能够实现净水器大小的小型化同时提供优秀的净水性能及提高的寿命的复合过滤器及具有复合过滤器的净水器。

Description

复合过滤器及具有复合过滤器的净水器

技术领域

本发明涉及一种净水器复合过滤器及具有净水器复合过滤器的净水器，更详细地，涉及一种包含活性炭、活性炭纤维、离子交换纤维、抗菌中空纤维膜中至少一种的复合过滤器及具有上述复合过滤器的净水器。

背景技术

近来，自来水的水质显著下降从而导致各种问题。例如，由于水中含有苯酚等有机物或者锈、土碱、土金属等杂质，从而被指出影响健康或者降低味道。并且，由于集体生活的增加，在使用共同水罐时，由于管理不好或污染物的流入，而频繁发生细菌增殖等水质恶化的情况，从而需要能够提供清洁的饮用水的净水器。

一般，净水器提供通过过滤自来水或者自然水等需要净水的净化对象水来提供温水或凉水的净水的功能。净水器应具有多个过滤器，这些过滤器除去包含混合在净化对象水的浮游物在内的对人体有害的成分和味道来杀灭引发水引性疾病的细菌。

净水器选择性地具有：沉淀过滤器，其使净化对象水依次通过的同时形成为净水；粒状活性炭过滤器，借助基于活性炭的微细气孔的吸附作用来实现过滤功能；中空纤维膜过滤器，其通过在膜表面分布的多个微细气孔除去污染物质；紫外线杀菌过滤器等。

将来，需要研究开发更加小型化且使用寿命提高的净水器，这也是当前实情。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供一种实现净水器大小的小型化的同时提供更好的净水性能的复合过滤器及具有复合过滤器的净水器。

本发明的再一目的在于，提供一种同时除去净化对象水的有害物质和消毒副产物的复合过滤器及具有复合过滤器的净水器。

本发明的另一目的在于，提供一种能够除去在净水器的内部栖息的病原性微生物的复合过滤器及具有复合过滤器的净水器。

解决问题的手段

根据本发明的一实施方式的净水用复合过滤器可包括：机壳，流入口，其形成在上述机壳的一侧，使净化对象水流入，流出口，其形成在上述机壳的另一侧，使上述净化对象水净水而流出，复合过滤器模块，其形成在上述流入口与上述流出口之间，具有活性炭纤维层及离子交换层；上述活性炭纤维层及上述离子交换层可沿着上述机壳的侧壁交替层压。

根据本发明的第二实施方式的净水用复合过滤器包括抗菌中空纤维膜，有关上述抗菌中空纤维膜的制备方法，将包含高分子的高分子溶液分散到非溶剂来制备中空纤维膜，将上述制备的中空纤维膜浸水于银离子溶液中来使银离子渗透于上述中空纤维膜，将渗透有上述银离子的中空纤维膜浸水于包含肼及无水水合肼（anhydrous hydrazine hydrate）的至少一种的反应溶液中来使上述银离子还原，从而制备上述抗菌中空纤维膜。

发明的效果

根据本发明，能够提供通过具有多个活性炭过滤器部来能够实现净水器的大小的小型化的同时提高净水性能的复合过滤器及具有复合过滤器的净水器。

根据本发明，能够提供包含活性炭纤维和离子交换纤维来提供简单的结构和优秀的净水性能的复合过滤器及具有复合过滤器的净水器。

根据本发明，能够提供在中空纤维膜的表面涂敷银粒子而能够除去病原性微生物的复合过滤器及具有复合过滤器的净水器。

附图说明

图1表示本发明的一实施例的净水用复合过滤器。

图2表示本发明的一实施例的活性炭纤维。

图3及图4是本发明的一实施例的粒状活性炭的制备顺序图。

图5及图6是本发明的一实施例的粉末活性炭的制备顺序图。

图7是用于说明本发明的一实施例的中空纤维膜的制备方法的流程图。

图8表示根据本发明的一实施例而制备的抗菌中空纤维膜的剖面。

图9表示本发明的一实施例的净水顺序图。

图10表示本发明的另一实施例的净水用复合过滤器。

图11及图12是用于说明本发明的一实施例的离子交换反应的图。

图13是用于说明本发明的复合过滤器的动作方法的图。

具体实施方式

本发明的上述目的、特征及优点，通过与附图相关的以下的详细说明将更加清楚。下面，参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。说明书全文中相同的附图标记表示相同的结构元件。并且，若判断为对与本发明相关的公知功能或者结构的具体说明可能不必要地混淆本发明的要旨，将省略其详细说明。

图1表示本发明的一实施例的净水用复合过滤器。

参照图1，本发明的一实施例的净水用复合过滤器1包括机壳10、流入口12、流出口14、活性炭纤维20、活性炭层30、中空纤维膜60而构成。这并不是必需的结构，因此可以包括比这些更少或更多的结构。本申请中所说的净水用复合过滤器1是为了净化原水而使用的过滤器的总称，例如，可以适用于净水器。

为方便说明，将上述活性炭纤维20及活性炭层30命名为活性炭过滤器部70。上述净水用复合过滤器1可以包括一个以上的活性炭过滤器部70a、70b。上述一个以上的活性炭过滤器部70a、70b可根据相对的位置区分为上部活性炭过滤器部70a及下部活性炭过滤器部70b。

净水用复合过滤器1可以指一般为了净化水而使用的过滤装置。本发明的复合过滤器具有小的体积的同时可以提供有效地除去水中包含的有害成分的功能。以下过滤器是指复合过滤器1。对本发明的净水用复合过滤器1进行详细叙述。

机壳10可以形成净水用复合过滤器1的外部结构体。即，可以准备上述活性炭过滤器部所处的位置。

机壳1的剖面可以具有与上述活性炭纤维20、活性炭层30及中空纤维膜60的剖面相应的形状。

并且，在机壳10可以形成流入口12和流出口14。流入口12是使净化对象水流入的地方。在此，净化对象水可以指未净化的一般自来水等。原水是属于净化对象水的术语。

流出口14是使净水流出的地方。即，可使通过流入口12流入的净化对象水经净水后流出。

上述活性炭过滤器部70可以提供利用活性炭来净化原水的功能。例如，活性炭过滤器部70可以除去包含于原水中的各种成分中的残留氯。并且，活性炭过滤器部70可具有能够吸附除去引发味道的物质的功能。

如上所述，上述活性炭过滤器部70可以包括上述活性炭纤维20及上述活性炭层30中的至少一种。

包含在上述活性炭过滤器部70的活性炭可以在表面具有羧基。羧基可以提供重金属及金属吸附功能。羧基可以在作为植物纤维质的纤维素的醇基燃烧时与氧进行反应而生成。并且，上述活性炭过滤器部70可以通过包含一个以上的吸附剂来提高净水性能。

下面，对上述活性炭过滤器部70进行详述。为了方便说明，先对上述活性炭过滤器部70的上述活性炭纤维20进行说明，对上述活性炭层30进行后述。

构成上述活性炭过滤器部70的活性炭纤维20亦称纤维状活性炭，是指明显提高以往粒状活性炭所具有的吸附容量和吸附速度的吸附剂。活性炭纤维20由用于吸附的无数的微细孔（micropore）形成。因此，由于吸附容量大，且微细孔在表面发达，因此吸附速度非常快。特别是，能够与玻璃残留氯、三卤甲烷类、三氯甲烷等挥发性有机化合物（VOC）、铅等有效地吸附。此外，具有胺味除去、甲硫醇除去能力。

并且，由于是纤维形态，因此可容易加工成各种形态。例如，为了加工活性炭纤维可以利用针刺（needle-punch）工艺。针刺工艺可以指将利用无纺布纱线形成网状物（web）之后通过针刺来实现粘结的方式。

即，利用针刺工艺将毛毡（felt）状态的活性炭纤维切断或打孔，来制备成使用者所需要的形态。在此，毛毡可以指压缩毛织或毛而制造的柔软且厚的布。

概括而言，活性炭纤维20为加工容易，且除去水中包含的有害成分的吸附能力卓越的材质。

上述活性炭纤维20可以具有与上述机壳10相应的形状。即，机壳10为圆形时，活性炭纤维20也可具有圆形。

从流入口12流入的净化对象水首先可以借助活性炭纤维20净水。即，如上所述，活性炭纤维20可以吸附包含在净化对象水中的玻璃残留氯、三卤甲烷类、三氯甲烷、铅等而除去。

由于活性炭纤维20吸附速度快且净水量高，因此能够实现过滤器的小型化。即，可以减少以往的活性炭的量。因此，净水器的过滤器的安装空间变小，从而能够实现净水器的小型化及轻量化。

并且，活性炭纤维20可提供分散板功能。由于机壳10的半径小于流入口12的半径，因此所流入的净化对象水有必要向大范围扩散。由于活性炭纤维20由纤维材质形成，因此能够提供使所流入的净化对象水广泛扩散的分散板功能。

并且，活性炭纤维20的亲水性优秀且与有害物质的吸附速度快，因而不会使所流入的净化对象水积压在流入口12。即，能够提供减少堵水现象的效果，从而可以减少压力损失。

即，以使从流入口12流入的净化对象水首先经过活性炭纤维20的方式配置流入口12和活性炭纤维20，从而净化对象水分散均匀，因此具有不需要单独的分散板，且可产生减少堵水现象的优点。

活性炭纤维20可以由毛毡或者块成型体形成。

参照图2，毛毡形态的活性炭纤维22可以多层层压而使用。

图2是表示本发明的一实施例的活性炭纤维。

例如，毛毡形态的活性炭纤维22可具有预定的厚度。可以将这样的毛毡形态的活性炭纤维22层压约7～8层而使用。如上所述，毛毡形态的活性炭纤维22可以利用针刺工艺容易地加工。

或者可以使用块成型体形态的活性炭纤维24。

以上，对上述活性炭纤维20进行了具体说明。下面，对上述活性炭层30进行具体说明。上述活性炭层30能够提供净化水，且改善水的味道的功能。对更具体的功能进行后述。

上述活性炭层30根据形成上述活性炭层30的活性炭的原料物质，可以分为椰子类、木质类、煤炭类。

椰子类可将椰子壳作为原料。椰子类可具有内部表面积大而细孔直径小的特性。并且，为低灰分而纯度高，因此可适合于饮料和/或食品的净水。椰子类可以制造成粉末和/或粒状。即，上述活性炭层30利用椰子类原料来制备成粉末和/或粒状。

木质类可将木头、木屑作为原料。木质类可具有与椰子类类似的特性。即，木质类也是内部表面积大，细孔直径小，且为低灰分而纯度高，从而可适于饮料和/或食品的净水。木质类可制备成粉末和/或粒状。

煤炭类可将煤炭作为原料。煤炭类可具有内部表面积小而细孔直径相对大的特性。并且，相比其他原料物质，可具有经济实惠、机械性强度高、耐磨耗性优秀的特性。煤炭类可制备成粒状活性炭。

并且，上述活性炭层30可根据性状分为粒状活性炭和粉末活性炭。

粒状活性炭可具有0.5cm³/g至1.0cm³/g的细孔体积、700m²/g至1500m²/g的比表面积、

至

的平均细孔直径。

粉末活性炭可具有0.4cm³/g至0.5cm³/g的细孔体积、700m²/g至1500m²/g比表面积、

至

的平均细孔直径。

粒状活性炭可以利用图3及图4的方法制备，粉末活性炭可以利用图5及图6的方法制备。

图3表示将椰子壳作为原料来制备粒状活性炭的方法。

参照图3，准备作为原料的椰子壳。

在摄氏500度至摄氏800度下经过干馏炭化并破碎粒化。

之后，经过活性化步骤和粉体处理后进行包装，从而可以制备出椰子壳粒状活性炭。

图4表示将煤炭作为原料来制备粒状活性炭的方法。

参照图4，准备作为原料的煤炭。

微粉碎后与粘结剂一起混合。之后经过压缩成型、破碎粒化、炭化步骤。之后，经过活性化步骤和粉体处理后进行包装，从而可以制备煤炭粒状活性炭。

粒状活性炭可具有如下的优点。

粒状活性炭由于不会飞散而容易处理，即使原水的浓度剧变，流出水也没有影响，可以进行连续性逆流操作，运转费用低廉。并且，可再生，因而经济实惠，可以燃烧或者回收来实现无害化，因而环保，且由于没有粒子凝结性，因而操作中断的忧虑低。粒状活性炭可除去包含在净化对象水中的苯酚、水银、洗涤剂、其他溶剂。并且，通过除去氯而可以提高净化对象水的味道和气味浊度，可以减少包含在净化对象水的寄生虫。

图5表示制备粉末活性炭的方法。

参照图5，将作为原料的椰子壳或者木屑作为原料使用。

准备原料后，可以经过炭化、破碎粒化、活性化、微粉碎步骤来制备粉末活性炭。

并且，图6表示制备粉末活性炭的其他方法。

参照图6，将作为原料的椰子壳或者木屑可经过混合浸渍、活性化、氯化锌回收、塑性炭清洗、水洗、干燥、粉碎、包装步骤来制备粉末活性炭。

粉末活性炭可具有如下的优点。

粉末活性炭由于吸附速度快，因此可以以灰分式进行高纯度处理，可利用简易式贮水槽，因而建设费低，由于每次使用都使用新炭，因而产生微生物且吸附能力降低的忧虑低。

以上，对使用于上述活性炭层30的活性炭的性状和基于此的制备方法进行了说明。下面，对使用于本发明的一实施例的活性炭层30的活性炭的特征进行详述。

上述活性炭层30可包含各种性能的活性炭，以符合净水目的。即，上述活性炭层30可以具有38至200的粒度、900mg/g至2000mg/g的碘吸附值、0.3cm³/g至0.8cm³/g的细孔体积、至

的平均细孔大小、

至

的中细孔大小。上述活性炭层30可包含具有上述属性的各种活性炭。例如，上述活性炭层30可以由以下将要说明的第一活性炭至第四活性炭中的至少一个形成。

例如，第一活性炭可以是，碘吸附值（iodine no）为1400mg/g以上、粒度为90（48/100）目（mesh）、比表面积（BET）为1500m²/g至1700m²/g、细孔体积（Pore volulme）为0.5cm³/g至0.8cm³/g、平均细孔大小（Pore sizemicro）为

至

中细孔大小（Pore size meso）为

至

第二活性炭可以是，碘吸附值为950mg/g以上、粒度为90（60/150）目、比表面积为1000m²/g至1200m²/g、细孔体积为0.3cm³/g至0.5cm³/g、平均细孔大小为至

中细孔大小为

至

第三活性炭可以是，碘吸附值为950mg/g以上、粒度为90（60/150）、比表面积为1000m²/g至1200m²/g、细孔体积为0.3cm³/g至0.5cm³/g、平均细孔大小为至

中细孔大小为

至

第四活性炭可以是，碘吸附值为1400mg/g以上、粒度为95（20/50）、比表面积为1500m²/g至1700m²/g、细孔体积为0.5cm³/g至0.8cm³/g、平均细孔大小为

至

中细孔大小为

至

上述第一活性炭至第四活性炭可以由粒状活性炭或者粉末活性炭形成。

上述碘吸附值可以指活性炭比表面积的代表指标。

上述比表面积可以指对分析基于氮吸附解吸等温曲线的细孔大小体积等进行分析的数值。

另一方面，细孔体积或者细孔大小大时，可提供连分子大小相对大的物质都能吸附的优点。

下面，对可包含在活性炭层30的吸附剂（media）进行说明。

吸附剂可提供用于补充活性炭的性能的功能。即，吸附剂补充活性炭层的性能，从而可以增加水中含有的有害成分除去项目，可以提高除去异味、消毒副产物、重金属的性能。

例如，吸附剂可以是原子化高纯铜锌合金（Kinetic Degradation Fluxion，以下称作KDF）、ATS、离子交换树脂、银离子。使用多个吸附剂为显而易见，因此省略其说明。

KDF特别可以提供能够抗菌并除去重金属的效果。KDF为铜和铅的合成物质，KDF是一种通过与氯及重金属的电磁交换来将水中含有的各种有害物质转化成无害物质，并利用此时产生的磁场除去微生物体，促使从水分子生成的羟基自由基（HydroxylRadicals）和过氧化氢（Peroxides）连病毒都杀灭的杀菌处理剂。

ATS为沸石系列，特别是可以提供能够除去重金属例如铅的效果。能够除去基于自来水管道的腐朽化引起的溶解性铅和水中残留的铅。

离子交换树脂特别是可以提供能够除去重金属的效果。

吸附剂可以与上述说明的第一活性炭至第四活性炭选择性地结合。即，可以在图3及图4的活性炭的制备方法的最后步骤添加吸附剂。例如，可以在粉碎后包装步骤前添加吸附剂，来制造添加有吸附剂的活性炭过滤器。因此，不需要准备单独的吸附剂层，因而可以提供实现净水器的小型化的同时提高净水性能的效果。

再次参照图1，上述活性炭过滤器部70可以由一个以上的活性炭过滤器部70a、70b构成。换而言之，上述活性炭过滤器部70可以包括一个以上的活性炭层30。上述一个以上的活性炭层30分别可以选择性地包含上述的各种活性炭，例如第一活性炭至第四活性炭，以提高净水性能。下面，对包含在各个上述活性炭层30的活性炭的各种组合进行说明。

下面，为了方便说明，将包括在上述上部活性炭过滤器部70a的活性炭层30命名为上部活性炭层30，将包括在上述下部活性炭过滤器部70b的活性炭层30命名为下部活性炭层30。

上述上部活性炭层30和上述下部活性炭层30可以包含各自不同的活性炭。

上述上部活性炭层30可以包括能够充分确保原水的空间流速的活性炭过滤器。并且，上述下部活性炭层30可以包括可提供能够提高净水水质、保护薄膜（Membrane）、吸附除去有机化合物的功能的活性炭过滤器及吸附剂。

例如，上述上部活性炭层30可以包含上述说明的第一活性炭，上述下部活性炭层30可以包含第二活性炭。

并且，举出其他例子，上述上部活性炭层30可以包含上述说明的第四活性炭，上述下部活性炭层30可以包含第二活性炭过滤器。

另一方面，上部活性炭层30和下部活性炭层30可以包含相同种类的活性炭。例如，上部活性炭层30和下部活性炭层30可以包含上述说明的第二活性炭。

如上所述，组合上部活性炭层及下部活性炭层的活性炭，从而上述净水器复合过滤器1可加快净水速度的同时提供卓越的净水性能。

另一方面，如图1所示上述活性炭层30具有多个活性炭层，从而可以提高过滤器寿命。过滤器寿命可以指，在除了反渗透（RO）过滤器以外的其他过滤方式的过滤器中使流出三氯甲烷调制水250ppb通过后，可将流入对比净水的三氯甲烷浓度除去到50ppb（80%）的通水量，可以具有与有效净水量相同的意思。

根据实验，与具有单一活性炭层的情况相比，具有多个活性炭层的情况可增加50％以上的通水量。

并且，上部活性炭层30及下部活性炭层30分别可选择性地包含吸附剂。例如可以是，上部活性炭层30只包含活性炭，下部活性炭层30而包含活性炭及吸附剂。在此情况下，下部活性炭层30可以提供能够以低廉的费用提供将上部活性炭层30未能除去的有机化合物吸附除去并强化抗菌功能等功能的效果。即，将活性炭层30分为多个层，并具有适合各层的活性炭及吸附剂，从而可提供提高净水性能的效果。

另一方面，上述净水用复合过滤器1可以在上述上部活性炭过滤器部30a与上述下部活性炭过滤器部30b之间包括分散板40。

上述分散板40可提供使净水过程中向特定区域聚集的水广泛扩散的功能。

以上述上部活性炭过滤器部70a净化后的原水经由上述分散板40，水可以流向上述下部活性炭过滤器部70b的活性炭纤维20。活性炭纤维20可提供使水分散的功能，因此分散板40可以是任意性的结构。

经由上述分散板40的原水可以进入上述下部活性炭过滤器部70b。

上述下部活性炭过滤器部70b的活性炭纤维20可提供与上述说明的上述上部活性炭过滤器部70a的活性炭纤维20相同的功能。并且如上所述，上述活性炭纤维20可以由毛毡形态的活性炭纤维22或者块成型体形态的活性炭纤维24形成，可以提供与上述相同的功能。

制造多个活性炭过滤器部70a、70b例如多个活性炭纤维20层，从而可以划分复合过滤器1内部。即，可以防止复合过滤器1内的构成复合过滤器的各层相互混合。因此，可以提供能够选择性地只更换特征过滤器区域的功能。

通过了活性炭纤维20层的水可以重新通过活性炭层30和活性炭纤维20，而反复地经过净水过程。

对于要将活性炭纤维20层和活性炭层30层构成为几个层的内容是本领域的技术人员能够容易变形实施的程度。

经由上述下部活性炭过滤器部70b的水可以流向中空纤维膜60。

下面，对上述中空纤维膜60进行详述。

上述中空纤维膜60由如线一样细且中空的中空纤维填充，能够吸附不纯物等。例如，可以除去病原性微生物。

中空纤维膜60一般为中间具有中空的线形态的膜，具有通过壁选择性地过滤物质的特征。中空纤维膜与其他形态的膜相比，具有在相同的体积内膜的表面积大的优点，因此其应用范围广，多使用于净水、污废水处理、血液透析、各种产业用等。

更具体地，中空纤维膜60可以将数千个具有微细的孔的纤维，例如具有0.01～0.1微米的半径的中空纤维捆在一起作为过滤器使用。中空纤维膜60可以过滤不纯物等。例如可以除去包含在净化对象水的重金属、锈、霉。并且，中空纤维膜60可以除去原生动物，例如，隐孢子虫或者贾第虫等。即，比在中空纤维膜形成的气孔大的粒子不能通过中空纤维膜，因此能够有效除去包含在净化对象水的有害粒子。

此时，中空纤维膜60的净水性能可因栖息在中空纤维膜的表面或内侧的病原性微生物而降低。根据本发明，将具有抗菌功能的中空纤维膜60作为过滤器使用，从而可以除去病原性微生物。下面公开制备具有抗菌功能的中空纤维膜的方法。

图7是用于说明本发明的一实施例的中空纤维膜的制备方法的流程图。

<高分子溶液的制备>

制备高分子溶液（步骤S210）。高分子溶液包含形成中空纤维膜的高分子。高分子溶液可以是与分散溶液相同的意思。

为了制备高分子溶液而使用的高分子可包含聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯腈、纤维素醋酸酯、纤维素三醋酸酯、聚氨酯、聚醚酰亚胺中的至少一种。

可以通过使高分子在溶剂（以下称为高分子溶剂）溶解来制备高分子溶液。

高分子溶剂可以是N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一种。可制备成高分子相对于高分子溶剂为10重量%至30重量%。

<非溶剂的制备>

制备非溶剂（步骤S220）。非溶剂可以通过使高分子溶剂的高分子固化来形成中空纤维膜。

非溶剂例如可以是水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺中的至少一种。N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺分别相对于水，可以具有5重量份至20的重量份。

<将高分子溶液分散到非溶剂>

可以通过将高分子溶液分散到非溶剂来制备中空纤维膜（步骤S230）。

中空纤维膜可以包含气孔和孔径（bore）。气孔可以分布在作为中空纤维膜的外皮的活性层（active layer）和作为内皮的支撑层之间。孔径可以指在支撑层的内侧形成的净水通道。

中空纤维膜的气孔成型剂可以使用相对于水具有0重量份至20重量份的聚乙烯吡咯烷酮。

作为孔径（bore）侧非溶剂可以是水、N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺、氯化钠水溶液、氯化钙水溶液、碳酸钙水溶液中的至少一种。N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺、二甲基甲酰胺分别相对于水具有5重量份至20的重量份。并且，氯化钠水溶液相对于水可以具有10以下的重量份，氯化钙水溶液可以具有12以下的重量份，碳酸钙水溶液可以具有20以下的重量份。

高分子溶液的温度可以是20℃至30℃、60℃至80℃或者100℃至150℃中的至少一种。高分子溶液的温度为20℃至30℃时，可以利用非溶剂致相分离法来使高分子固化，高分子溶液的温度为60℃至80℃或者100℃至150℃时，不仅可以利用非溶剂致相分离法，还可以利用热致相分离法来使高分子固化。

非溶剂温度可以是5℃至30℃或者60℃至100℃中的至少一种。非溶剂的温度越低，所分散的高分子溶剂的流出越慢，非溶剂的温度越高，所分散的高分子溶剂的流出越快，因此可能影响中空纤维膜的气孔大小或机械强度。例如，如果非溶剂的温度低，则可以形成多孔质的气孔。此时，由于气孔多，因而可以提供能够使以下要详述的银离子均匀渗透的效果。

整理上述步骤，如果规定温度的高分子溶液分散到规定温度的非溶剂，则高分子溶剂从高分子溶液流出的同时使高分子固化。此时，由于气孔成型剂和孔径侧溶剂的影响，可以在中空纤维膜分别形成气孔和孔径。

可以对通过改变高分子溶液及非溶剂的组成、浓度、温度而形成的中空纤维膜的形状、渗透率、气孔大小、机械强度进行调节。例如，作为高分子选择聚偏氟乙烯，作为高分子溶剂选择二甲基乙酰胺，并将高分子溶液的温度设为100℃-120℃。作为非溶剂选择水，并将非溶剂的温度设为70℃-80℃。作为孔径侧非溶剂选择10重量份的二甲基乙酰胺，并将孔径侧非溶剂的温度设为18℃至20℃。如此制备的中空纤维膜的气孔可以呈多孔质。即，在活性层也与支撑层之间可以形成无数多的小气孔。此时，银可以均匀分布在多孔质之间，可以增加要渗透的银的量。

<在中空纤维膜渗透银>

可以通过连续工序在所制备的中空纤维膜渗透银（步骤S240）。

可以使中空纤维膜的表面改性以增加银的渗透量。例如，可以利用5重量份至20重量份的盐酸水溶液或者硫酸水溶液进行处理。即，使中空纤维膜的表面改性，从而银离子可以均匀且快速渗透于中空纤维膜。

可以将表面改性后的中空纤维膜浸渍在银离子溶液槽来进行反应。

银离子溶液可以包含硝酸银（AgNO₃）、氨水、乙二胺四乙酸（ethylenediaminetetraacetic acid，以下称作EDTA）、缓冲溶液（buffer solution）中的至少一种。

硝酸银在溶解的状态下可以生成银离子。EDTA可以防止溶液的凝固。缓冲溶液是指，即使加酸或碱，也能够借助共同离子效果来将氢离子浓度（pH）维持在规定浓度的溶液。

并且，银离子溶液可以包含稳定剂以均匀地渗透银离子。稳定剂例如可以是具有0.08重量份至5的重量份的聚乙烯醇、藻酸盐及壳聚糖中的至少一种。

将中空纤维膜浸渍于银离子溶液槽，从而银离子前驱体可以渗透于中空纤维膜表面及气孔。

可以将渗透有银离子前驱体的中空纤维膜浸渍于用于还原的反应槽。

反应槽可以包含银离子前驱体的还原剂。还原剂可以通过使银离子前驱体氧化而在中空纤维膜形成银。

例如，还原剂可以是0.05M至2M的肼水溶液或者无水水合肼水溶液。

包含0.05M至2M的肼水溶液或者无水水合肼水溶液而形成的银粒子的大小可以成为能够形成在中空纤维膜的活性层与支撑层之间的程度的大小。因此，将形成的银粒子银离子可以均匀地分布在中空纤维膜的表面及气孔。另一方面，0.05M以下时，生成的银的量太少，2M以上时，可能几乎不影响相对于投入的还原剂的量形成的银粒子的大小。

并且，由于肼或者无水水合肼使银离子前驱体氧化的反应速度快，因此可以提高生产率。

另一方面，可以适用超声波装置，以在中空纤维膜更好地吸附银离子。即，利用超声波振动，可以使银离子很好地渗透到中空纤维膜的气孔及孔径。

并且，上述步骤S210至步骤S240由一系列的连续工序构成，从而可以提高抗菌中空纤维膜的生产率。

图8表示根据本发明的一实施例制备的抗菌中空纤维膜的剖面。

中空纤维膜可以包括活性层42、支撑层44、孔径及银46而构成。

活性层42是指中空纤维的外皮层，可以稠密地形成气孔。支撑层44是指中空纤维的内皮层，可以形成大气孔。如上所述，气孔的大小可以根据高分子溶液、非溶剂的浓度、温度等反应条件而不同。

孔径可以指在支撑层的内侧形成的水路。例如，净化对象水可以经由活性层42和支撑层44而流入孔径。包含在净化对象水中的有害物质通过经由形成有气孔的活性层42和支撑层44而被除去。即，粒子比气孔大的有害物质可被中空纤维膜过滤。过滤后的净化对象水可以通过孔径经由流出口14流出。

并且，银46可以形成在活性层42的表面、活性层42与支撑层44之间的气孔。即，借助上述制备方法生成的抗菌中空纤维膜可以包含银。银粒子可以防止病原性微生物和/或病毒的增殖。例如，银46粒子可以防止被活性层42与支撑层44之间的气孔过滤的病原性微生物和/或病毒的增殖。即，根据本发明的制备方法制备的抗菌中空纤维膜，可以使中空纤维膜清洁，因而可以提供改善中空纤维膜的净水性能的效果，并可以延长中空纤维膜的寿命。

通过了上述中空纤维膜60的水通过流出口14从复合过滤器1流出。

另一方面，可以将上述说明的复合过滤器1设置在净水器是显而易见的。

并且，图1公开的实施例的复合过滤器1的净化对象水自上而下基于重力自然地流出。即，复合过滤器1的净化对象水可以向一个方向流动。此时，构成复合过滤器1的各个活性炭纤维20、活性炭层30、中空纤维膜60层与上述净化对象水的方向成直角，具有可使净化对象水在各层中轮流过滤的层压结构。即，活性炭纤维20、活性炭层30沿着复合过滤器的侧面配置。如此配置的优点为，选择性地更换过滤器时，最顶层的过滤器的更换时期最快，因此可以选择性地进行过滤器的更换，不需要更换所有过滤器，从而降低费用。

下面，参照图9，对本发明的实施例的净水顺序进行说明。在说明图9的实施例时，以图1所示的复合过滤器的结构为基础进行说明。图1的实施例以上述上部活性炭过滤器部70a包含第一活性炭，且上述下部活性炭过滤器部70b包含第二活性炭及KDF、ATS、银离子、离子交换树脂的吸附剂为前提。这仅是一实施例，因此上述上部活性炭过滤器部70a及上述下部活性炭过滤器部70b当然可以包含前面说明的其他活性炭及吸附剂。

净化对象水可以通过流入口12流入（步骤S50）。

净化对象水经由流入口12到达上部活性炭过滤器部70a（步骤S52）。

上部活性炭过滤器部70a一次性除去包含在流入的净化对象水中的有机化合物。特别是，第一活性炭过滤器可通过使流速阻力最小化来使水的流速维持。

通过了上部活性炭过滤器部70a的净化对象水经由上部活性炭过滤器部70a到达下部活性炭过滤器部70b（步骤S54）。

下部活性炭过滤器部70b可以二次性除去包含在净化对象水中的有机化合物。并且，下部活性炭过滤器部70b还可以提供抗菌功能、除去有害重金属的功能。

对分别包括在上述上部活性炭过滤器部70a及上述下部活性炭过滤器部70b的各个净水过滤器，例如上述活性炭纤维20及上述活性炭层30所提供的功能，将参照图13进行后述。

通过了下部活性炭过滤器部70b的净化对象水可以到达中空纤维膜16（步骤S56）。

中空纤维膜16可以除去包含在净化对象水的细菌、微生物等细菌性物质。

通过了中空纤维膜16的净化对象水可以通过流出口14流出（步骤S58）。

图10表示本发明的另一实施例的净水用复合过滤器，图11及图12是用于说明本发明的一实施例的离子交换反应的图。

本发明的另一实施例的净水用复合过滤器具有离子交换部，从而可以提供利用离子交换原理来净化水的功能。

与图1公开的实施例的不同点为，图10公开的实施例的复合过滤器1还包括离子交换部50。包括上述图1所示的活性炭过滤器部70和上述离子交换部50，可以命名为复合过滤器模块。

上述离子交换部50可以由离子交换纤维、离子交换树脂及具有离子交换功能的活性炭纤维形成。离子交换部50可包括离子交换层。

参照图11详述离子交换反应，如下。

在中枢（backbone）52结合有阳离子或者负离子的官能团54。

中枢52可以提供官能团54的骨架。如果官能团54与反应物质56进行反应，反应物质56则可以与中枢52结合。反应物质56是指包含在水中的有害物质。

例如，如果阳离子的官能团碰上具有阳离子的反应物质56，反应物质56则与中枢52结合，从而可以除去反应物质56。因此，可以除去净化对象水内的有害重金属。例如，可以除去Pb2⁺、CU2⁺。

参照图12，一旦水、Cu2⁺、Pb2⁺通过离子交换部50，则Cu2⁺、Pb2⁺被除去，仅有水通过。

如上所述，详述可以进行离子交换反应的离子交换纤维，如下。

<离子交换纤维>

离子交换纤维是指将与包含在净化对象水内的重金属离子相同符号的离子作为官能团具有的离子交换树脂形成为膜，而成型为纤维状的纤维。离子交换纤维可具有如下形状：纤维内部的聚合物基质（polymer matrix）具有高的拉伸强度，可以具有高浓度的官能团移植在聚合物基质。就聚合物基质而言，离子交换能力高，不纯物吸附能力、强度卓越，可具有强度、弹性、伸缩性。并且，由于是纤维，因而可加工性卓越。

官能团为阳离子的阳离子交换纤维是酸性，官能团为负离子的负离子交换纤维是中碱性。

<离子交换纤维的制备方法>

离子交换纤维可以通过如下方法来制备。

离子交换纤维可将聚乙烯醇（PVA，polyvinyl alcohol）作为母材。在母材进行苯乙烯（styrene）聚合。苯乙烯聚合可以通过照射放射线、紫外线、等离子等来使母材改性。

之后生成官能团。官能团可以通过硫酸或其他化学性处理生成能够交换阳离子或负离子的官能团。例如，离子交换纤维的种类可根据离子交换机的官能团的特性分为阳离子交换纤维、负离子交换纤维、螯合（chelate）树脂。

阳离子交换纤维是在聚合物中枢结合阳离子官能团的形态。

阳离子官能团可以是磺酸基（SO₃H）或者羧基（COOH）。

阳离子官能团为磺酸基（SO₃H）时，SO₃H中的H⁺离子可与水中含有的阳离子进行交换。特性上可以与相当于无机酸的强酸性阳离子进行交换。

阳离子官能团为羧基（COOH）时，COOH中的H⁺离子可以与水中含有的阳离子进行交换。特性上可以与相当于有机酸的弱酸性阳离子进行交换。

负离子交换纤维是在聚合物中枢结合负离子官能团的形态。

负离子官能团可以是肟基（NOH）或者氨基（NH₂）。

负离子官能团为肟基（NOH）时，包含在NOH中的OH^-离子可与水中包含的负离子进行交换。特性上可以与相当于碱性的强碱性负离子进行交换。

负离子官能团为氨基（NH₂）时，NH₂可以与水进行反应而形成OH^-离子。OH^-离子可与水中包含的负离子进行交换。特性上可以与相当于碱性的弱碱性负离子进行交换。

螯合树脂是具有可形成螯合物的配位体的官能团的离子交换纤维。

螯合物是两位以上的配位体与中心金属原子进行配位结合而形成环形状的配位化合物。并且，配位体是指，在配位结合的化合物的中心金属离子的周围结合的分子或离子。为了作为配位体起作用，必须具有非公有电子对。

例如，螯合树脂可以是在聚合物中枢结合CH₂N（CH₂COOH）₂的形态。包含在COOH的H⁺离子可与重金属离子进行交换。可以根据官能团的种类选择性地除去重金属。

如图10所示，离子交换部50可以由一个层形成，虽未图示，但也可以由多个层以层压式形成。由多个层形成时，可以位于活性炭纤维20、活性炭层30之间或者各个活性炭过滤器部70a、70b之间。

并且，离子交换纤维可以由片形态制备而成。离子交换部50由离子交换纤维片形成的情况下，可以不需要在层压时分隔层与层的单独的隔膜部。并且，由于不是与活性炭层30混合的形态，因此过滤器回收后再利用时容易分离粒状活性炭与离子交换纤维。

并且，片形态的离子交换纤维可以容易地层压在机壳10，因此复合过滤器1的结构变简单且可以使复合过滤器1小型化。

图13是用于说明本发明的复合过滤器的动作方法的图。图13以图10所示的本发明的实施例的结构为基础。图13的本发明的一实施例的动作方法当然也可以适用于参照图1说明的实施例。

净化对象水可以通过上述流入口12流入复合过滤器1（步骤S510）。

流入的净化对象水经由上述活性炭纤维20（步骤S520）。

上述活性炭纤维20可以吸附除去包含在净化对象水的有机物。

并且，上述活性炭纤维20可以提供使净化对象水扩散的分散板的功能。

经由上述活性炭纤维20的净化对象水将经过上述活性炭层30（步骤S530）。

上述活性炭层30可以改善净化对象水的水味，可以吸附除去有机物。

经由上述活性炭层30的净化对象水将经过上述离子交换部50（步骤S540）。

上述离子交换部50可以除去包含在净化对象水中的有害重金属。此后，如上所述，可以反复地经过活性炭纤维20、活性炭层30、离子交换部50而过滤。即，净化对象水可以经由一个以上的活性炭过滤器部70例如上述上部活性炭过滤器部70a、上述下部活性炭过滤器部70b和离子交换部50的同时被净化。

经由上述离子交换部50的净化对象水将经过上述中空纤维膜60（步骤S550）。

向上述中空纤维膜60特别是抗菌中空纤维膜60流入的净化对象水可以通过在上述中空纤维膜60的表面形成的气孔来除去包含在净化对象水的有害物质，例如病原性微生物。并且，渗透在中空纤维膜的银粒子可以抑制被中空纤维膜的气孔过滤的病原性微生物和/或病毒的增殖。

经上述中空纤维膜60净化的净化对象水可以通过上述流出口14净化而流出。

根据参照上述图1至图13说明的本发明的一实施例的净水用复合过滤器的各种组合，可以提供表现出最佳性能的净水器复合过滤器及净水器。

本发明不限定于所记载的实施例，在不脱离本发明的思想及范围内，可以进行各种修正及变形，这对本发明所属技术领域的普通技术人员是显而易见的。因此，这些修正例或者变形例应属于本发明的权利要求书所请求的范围内。

产业上的可利用性

根据本发明，提供一种包含抗菌中空纤维膜、活性炭纤维、离子交换纤维、具有最佳组合的一个以上的活性炭层的净水器复合过滤器及净水器，从而能够实现净水器大小的小型化的同时提供优秀的净水性能及提高的寿命。

Claims (12)

1.一种净水用复合过滤器，其特征在于，

包括：

机壳，

流入口，其形成在上述机壳的一侧，用于使净化对象水流入，

流出口，其形成在上述机壳的另一侧，用于使上述净化对象水净化后流出，

复合过滤器模块，其形成在上述流入口与上述流出口的之间，具有活性炭纤维层及离子交换层；

上述活性炭纤维层及上述离子交换层沿着上述机壳的侧壁交替层压。

2.根据权利要求1所述的净水用复合过滤器，其特征在于，上述复合过滤器模块还包括活性炭层。

3.根据权利要求2所述的净水用复合过滤器，其特征在于，上述活性炭层包含活性炭，该活性炭具有48目至200目的粒度、900mg/g至2000mg/g的碘吸附值、0.3cm³/g至0.8cm³/g的细孔体积、

至

的平均细孔大小、至

的中细孔大小。

4.根据权利要求1所述的净水用复合过滤器，其特征在于，上述活性炭纤维层由块成型体形态或者多个毛毡形态形成。

5.根据权利要求1所述的净水用复合过滤器，其特征在于，上述离子交换层由聚合物及与上述聚合物相结合的官能团形成，上述官能团包括阳离子官能团、负离子官能团、螯合官能团。

6.根据权利要求5所述的净水用复合过滤器，其特征在于，上述阳离子官能团由磺酸基及羧基中的至少一种形成。

7.根据权利要求5所述的净水用复合过滤器，其特征在于，上述负离子官能团由肟基及氨基中的至少一种形成。

8.根据权利要求1所述的净水用复合过滤器，其特征在于，包含KDF、ATS及银离子中的至少一种。

9.一种净水用复合过滤器，包括抗菌中空纤维膜，其特征在于，上述抗菌中空纤维膜是通过入戏方法制造的：

将包含高分子的高分子溶液分散到非溶剂来制备中空纤维膜，将上述制备的中空纤维膜浸渍于银离子溶液中来使银离子渗透于上述中空纤维膜，将渗透有上述银离子的中空纤维膜浸渍于包含肼及无水水合肼中的至少一种的反应溶液中来使上述银离子还原，由此制备上述抗菌中空纤维膜。

10.根据权利要求9所述的净水用复合过滤器，其特征在于，使用盐酸水溶液或者硫酸水溶液来对已使上述银离子还原的中空纤维膜进行改性。

11.根据权利要求9所述的净水用复合过滤器，其特征在于，上述银离子溶液包含聚乙烯醇、藻酸盐、壳聚糖中的至少一种。

12.根据权利要求9所述的净水用复合过滤器，对上述银离子溶液及上述反应溶液中的至少一种施加超声波振动。

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