CN103007631A - 复合纤维滤料及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复合纤维滤料及其生产工艺，包括单根或多根纤维和粉末水处理材料；所述单根或多根纤维交叉缠绕或者交叉叠放并固定成形作为复合纤维滤料基体，所述复合纤维滤料基体上有随机形成的三维微孔；所述粉末水处理材料设置在三维微孔之中和/或附着在纤维的表面；所述复合纤维滤料基体沿过滤水流方向的厚度不小于5毫米。本发明的复合纤维滤料在三维微孔内填充或者纤维表面附着粉末水处理材料，使得微孔尺寸减小，即孔隙的周围被部分粉末材料填充而导致孔隙空间尺寸减小，从而提高了过滤精度。

Description

复合纤维滤料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及一种净化水领域的滤料及其生产工艺，特别涉及一种复合纤维滤料及其生产工艺。
背景技术
在净化水领域通常需要用滤料对水进行过滤。见说明书附图1和图2，将塑料PP经过熔融、喷射，缠绕在圆轴上，再脱除圆轴、切成适当长度，最终制成圆管状纤维滤料，缠绕的厚度通常大于10毫米，所以圆管状纤维滤料的管壁厚度通常大于10毫米，这种滤料通常称为溶喷PP滤芯，其中的纤维在空间随机形成三维微孔结构，微孔孔径沿滤液流向可呈梯度分布，其集表面、深层、精过滤于一体，所以在饮用水净化行业中使用很普遍。
由于自然状态的PP塑料丝表面通常比较光滑，因此其吸附、黏附水中污染物(如胶体)的能力并不强，以长度为10英寸的圆管状PP滤料为例，经大量试验证明：刚开始过滤的出水水质较好，一般过滤不到1m3自来水，其净化能力显著下降。具体表现在：尽管其出水的混浊度仍然比较满意，但出水的SDI(Silting Density Index，污染指数)值显著上升，即SDI值从小于4上升到大于8，甚至达到12以上。
然而，由于混浊度只是通过具体型号的浊度计所获得的水中悬浮微粒有关诸因素对光所产生的各种影响的一个综合性的光学性质度量，它不能灵敏地反映出微粒浓度的变化，因而不能灵敏地反映水的质量。
SDI值是反映水中颗粒物浓度的一个水质参数，SDI值越大说明水中颗粒物含量越高，SDI值经常用于控制进入反渗透膜处理器的水是否符合要求。对于家用反渗透净水器，一般采用PP(粗滤)、活性炭、PP(精滤)或炭棒三级预处理滤芯进行预处理。以规格为50加仑/天的反渗透膜为例，如果进入反渗透处理器的水的SDI值小于5，则对于南方水质该反渗透膜能够达到至少出10m3纯净水的能力(或使用寿命)。但是，由于目前的PP滤芯不能可靠地将SDI值控制在不大于5的范围内，导致市场上大量的家用反渗透净水器中的反渗透膜只能出2～3m3的纯净水，反渗透膜就会发生堵塞而报废。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种过滤精度高的复合纤维滤料。
实现本发明第一个目的的技术方案是一种复合纤维滤料，包括单根或多根纤维和粉末水处理材料；所述单根或多根纤维交叉缠绕或者交叉叠放并固定成形作为复合纤维滤料基体，所述复合纤维滤料基体上有随机形成的三维微孔；所述粉末水处理材料设置在三维微孔之中和/或附着在纤维的表面；所述复合纤维滤料基体沿过滤水流方向的厚度不小于5毫米。
所述粉末水处理材料为亲水性的吸附剂和/或助滤剂。
所述粉末水处理材料选自硅藻土、活性炭、麦饭石、沸石、凹凸棒土的一种或任意组合。
所述粉末水处理材料的粒度不小于200目，优选为400～450目。
所述复合纤维滤料基体可以为板状或圆管状；当复合纤维滤料基体为圆管状时，复合纤维滤料基体沿过滤水流方向的厚度不小于10毫米。
所述纤维选自天然纤维(包括动物纤维和植物纤维)、合成纤维或人造纤维中的一种或任意组合。
所述合成纤维的材质为锦纶或腈纶或涤纶或丙纶或维纶或氯纶或氨纶。
所述纤维的丝径范围为20～200微米。
本发明的第二个目的是提供一种过滤精度高的复合纤维滤料的生产工艺。
实现本发明第二个目的的技术方案是：复合纤维滤料的生产工艺包括以下步骤：
①对粉末水处理材料进行预处理：采用等离子发生器和/或微波辐照处理；采用等离子发生器预处理的具体方法为将粉末水处理材料放置于高压脉冲幅度为40kV～60kV、脉冲宽为1.5μS～3μS、重复频率为80MHz～120MHz的等离子发生器内处理40min～50min；采用微波预处理的具体方法为采用频率在1000MHz～4000MHz之间连续变化的微波对所述粉末水处理材料进行30min～40min辐照。
②将纤维缠绕或交叉叠压成形，制成圆管状或板状复合纤维滤料基体；
③将步骤①处理后的粉末水处理材料通入复合纤维滤料基体的三维微孔中，同时使其黏附或吸附在三维微孔周围的纤维的表面。
另一种生产工艺步骤为：
①对粉末水处理材料进行预处理：采用等离子发生器和/或微波辐照处理；采用等离子发生器预处理的具体方法为将粉末水处理材料放置于高压脉冲幅度为40kV～60kV、脉冲宽为1.5μS～3μS、重复频率为80MHz～120MHz的等离子发生器内处理40min～50min；采用微波预处理的具体方法为采用频率在1000MHz～4000MHz之间连续变化的微波对所述粉末水处理材料进行30min～40min辐照。
②将步骤①处理后的粉末水处理材料黏附或吸附在纤维的表面。
③将纤维缠绕或交叉叠压成形，制成圆管状或板状复合纤维滤料基体。
采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的复合纤维滤料在三维微孔内填充或者纤维表面附着粉末水处理材料，使得微孔尺寸减小，即孔隙的周围被部分粉末材料填充而导致孔隙空间尺寸减小，从而提高了过滤精度。
(2)本发明选择的粉末水处理材料为亲水性的吸附剂和/或助滤剂，因此改善了纤维塑料表面的亲水性，使得过滤阻力显著减小，进一步改善了过滤效果。
(3)由于吸附性能与表面积直接相关，本发明使用的粉末水处理材料很细，其本身比表面积就比较大，再加上所添加的粉末材料包括硅藻土、活性炭、凹凸棒土等高比表面积的粉末，因此与没有添加粉末材料的滤芯相比，其比表面积大大提高，因而吸附性能得到强化。故本发明的复合纤维滤料强化了纤维滤料的吸附、黏附性能，强化了去除水中胶体等颗粒物的能力，使出水的SDI值持续稳定在较小的数值范围内，当用作反渗透净水器预处理时，能够显著提高反渗透膜的使用寿命。
(4)粉末水处理材料的粒度不小于200目，优选为400～450目，因为目数越大，粉末颗粒的尺寸越小，即200目的颗粒尺寸大于300目的颗粒尺寸。尺寸越小的颗粒越容易填充在纤维滤料的微孔之中，使微小的空隙进一步减小，即提高过滤精度。
(5)本发明的复合纤维滤料的生产工艺简单，而且有两种方式可供选择，而粉末材料预处理是为了进一步地改善粉末材料的亲水性能、吸附性能，可以使用两种预处理方法中的任何一种，也可以同时使用两种，在效果上不分先后。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为公知技术的纤维滤料纵剖面(剖面与纤维轴线平行)结构及过滤水流向示意图。
图2为图1的局部放大示意图。
图3为本发明纤维滤料纵剖面(剖面与纤维轴线平行)结构及过滤水流向示意图。
图4为图3的局部放大示意图。
图5为本发明的圆管状纤维滤料纵剖面(剖面与纤维轴线垂直)结构及过滤水流向示意图。
图6为图5的A-A剖面图。
附图中标号为：
纤维1，粉末水处理材料2，复合纤维滤料基体3，三维微孔4。
具体实施方式
见图3至图6，本实施例的复合纤维滤料，包括单根或多根纤维1和粉末水处理材料2。纤维1选自天然纤维(包括植物纤维和动物纤维)、合成纤维或人造纤维中的一种或任意组合。合成纤维的材质为锦纶或腈纶或涤纶或丙纶或维纶或氯纶或氨纶。纤维1的丝径范围为20～200微米。粉末水处理材料2为亲水性的吸附剂和/或助滤剂。粉末水处理材料2选自硅藻土、活性炭、麦饭石、沸石、凹凸棒土的一种或任意组合。粉末水处理材料2的粒度不小于200目，优选为400～450目。单根或多根纤维1交叉缠绕或者交叉叠放并固定成形作为复合纤维滤料基体3；复合纤维滤料基体3可以为板状或圆管状；当复合纤维滤料基体3为圆管状时，复合纤维滤料基体3沿过滤水流方向的厚度不小于10毫米。见图3和图4，复合纤维滤料基体3上有随机形成的三维微孔4；粉末水处理材料2设置在三维微孔4之中和/或附着在纤维1的表面；复合纤维滤料基体3沿过滤水流方向的厚度不小于5毫米。
本实施例的复合纤维滤料的生产工艺具体来说可按照以下步骤进行：
①对粉末水处理材料2进行预处理：采用等离子发生器和/或微波辐照处理；采用等离子发生器预处理的具体方法为将粉末水处理材料2放置于高压脉冲幅度为40kV～60kV、脉冲宽为1.5μS～3μS、重复频率为80MHz～120MHz的等离子发生器内处理40min～50min；采用微波预处理的具体方法为采用频率在1000MHz～4000MHz之间连续变化的微波对所述粉末水处理材料2进行30min～40min辐照。
②将纤维1缠绕或交叉叠压成形，制成圆管状或板状复合纤维滤料基体3；
③将步骤①处理后的粉末水处理材料2通入复合纤维滤料基体3的三维微孔4中，同时使其黏附或吸附在三维微孔4周围的纤维1的表面。
也可以是将步骤①处理后的粉末水处理材料2黏附或吸附在纤维1的表面，然后将附着了粉末水处理材料2的纤维1缠绕或交叉叠压成形。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种复合纤维滤料，其特征在于：包括单根或多根纤维(1)和粉末水处理材料(2)；所述单根或多根纤维(1)交叉缠绕或者交叉叠放并固定成形作为复合纤维滤料基体(3)，所述复合纤维滤料基体(3)上有随机形成的三维微孔(4)；所述粉末水处理材料(2)设置在三维微孔(4)之中和/或附着在纤维(1)的表面；所述复合纤维滤料基体(3)沿过滤水流方向的厚度不小于5毫米。
2.根据权利要求1所述的复合纤维滤料，其特征在于：所述粉末水处理材料(2)为亲水性的吸附剂和/或助滤剂。
3.根据权利要求2所述的复合纤维滤料，其特征在于：所述粉末水处理材料(2)选自硅藻土、活性炭、麦饭石、沸石、凹凸棒土的一种或任意组合。
4.根据权利要求1至3之一所述的复合纤维滤料，其特征在于：所述粉末水处理材料(2)的粒度不小于200目，优选为400～450目。
5.根据权利要求1所述的复合纤维滤料，其特征在于：所述复合纤维滤料基体(3)可以为板状或圆管状；当复合纤维滤料基体(3)为圆管状时，复合纤维滤料基体(3)沿过滤水流方向的厚度不小于10毫米。
6.根据权利要求1所述的复合纤维滤料，其特征在于：所述纤维(1)选自天然纤维、合成纤维或人造纤维中的一种或任意组合。
7.根据权利要求6所述的复合纤维滤料，其特征在于：所述合成纤维的材质为锦纶或腈纶或涤纶或丙纶或维纶或氯纶或氨纶。
8.根据权利要求1或6所述的复合纤维滤料，其特征在于：所述纤维(1)的丝径范围为20～200微米。
9.一种复合纤维滤料的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
①对粉末水处理材料(2)进行预处理：采用等离子发生器和/或微波辐照处理；
②将纤维(1)缠绕或交叉叠压成形，制成圆管状或板状复合纤维滤料基体(3)；
③将步骤①处理后的粉末水处理材料(2)通入复合纤维滤料基体(3)的三维微孔(4)中，同时使其黏附或吸附在三维微孔(4)周围的纤维(1)的表面。
10.一种复合纤维滤料的生产工艺，其特征在于包括以下步骤：
①对粉末水处理材料(2)进行预处理：采用等离子发生器和/或微波辐照处理；
②将步骤①处理后的粉末水处理材料(2)黏附或吸附在纤维(1)的表面，
③将纤维(1)缠绕或交叉叠压成形，制成圆管状或板状复合纤维滤料基体。
11.根据权利要求9或10所述复合纤维滤料的生产工艺，其特征在于：
所述步骤①中，采用等离子发生器预处理的具体方法为将粉末水处理材料(2)放置于高压脉冲幅度为40kV～60kV、脉冲宽为1.5μS～3μS、重复频率为80MHz～120MHz的等离子发生器内处理40min～50min；采用微波预处理的具体方法为采用频率在1000MHz～4000MHz之间连续变化的微波对所述粉末水处理材料(2)进行30min～40min辐照。
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