CN103272434B - 一种活性炭成型滤芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种活性炭成型滤芯及其制备方法，其采用木质活性炭、煤质活性炭和由双酚S型环氧树脂或有机硅环氧树脂、聚乙二醇、二元羧酸等制成的成型剂为原料，将上述原料搅拌均匀，置入模具压制成型，成型后的滤芯放置于干燥箱内干燥10—12小时，再置于用氮气保护的高温箱中改性3—5小时，冷却至室温，贴膜，自然干燥，成为成品。本发明采用的活性炭比表面积大，吸附性能高，过滤效率强；成型剂在改性过程中形成以活性炭颗粒为结点的网状结构，不留有害残留物，不降低活性炭的吸附性能，活性炭的性能恢复率≥95%，而且增大了滤芯的物理强度；滤芯表面贴膜，对水中微粒物、泥砂和杂质有阻挡作用，有效延长滤芯使用寿命。

Description

一种活性炭成型滤芯及其制备方法

技术领域

本发明属于空气净化及饮用水过滤净化技术领域，具体涉及一种活性炭成型滤芯及其制备方法。

背景技术

目前市场上活性炭的滤芯产品有很多种，而成型活性炭也有不同规格和型号，各厂家的制备与执行标准各不一样。采用散装活性炭为滤芯的产品一般采用塑料容器装入适量的活性炭颗粒，自下而上的进行吸附净化，优点是简便、易行、成本低、更换方便；缺点是吸附性能低，需要经常更换，出水水质不均匀，且容易形成二次污染。成型活性炭滤芯采用了一定细度的颗粒活性炭和聚乙烯、聚丙烯等热熔粉末、大部分采用螺杆挤出热熔成型，热熔材料在成型过程中堵塞了活性炭的孔隙，从而使活性炭的吸附性能显著下降，这种成型炭虽然克服了散装炭的出水水质不均匀的缺陷，但因热熔材料的堵塞，严重影响吸附性能和出水阻力，活性炭吸附力大幅下降还是达不到净化吸附的预期目标。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述缺点，提供一种吸附性能高、过滤效果好、使用寿命长的活性炭成型滤芯。

本发明的另一目的是提供一种活性炭成型滤芯的其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下解决方案：一种活性炭成型滤芯，包括圆柱形滤芯，滤芯中间设有出水通道，滤芯表面贴有过滤膜，其特征在于：所述滤芯由木质活性炭30—50重量份、煤质活性炭50—70重量份、成型剂100—110重量份制成的，其中成型剂是将双酚S型环氧树脂（或有机硅环氧树脂）与聚乙二醇（分子量≥6000），按环氧基与羟基摩尔比1:1的比例加入反应釜中加热至完全融化后，加入上述两种原料总重量1—2‰的催化剂(过硫酸钠)在75～85℃反应生成水溶性树脂；将生成的水溶性树脂用纯净水配制成固含量10～15%的水溶液，再将己二酸、癸二酸以摩尔比1:1制成的二元羧酸的混和物加入该溶液中，加入的二元羧酸羧基的摩尔数为水溶性树脂中环氧基与羟基摩尔数之和的1.05—1.1，配制成混和溶液。

上述的活性炭成型滤芯，其特征在于：所述的木质活性炭为20—150目，碘吸附值≥1000mg/g，标准为GB/T13803.2-1999。

上述的活性炭成型滤芯，其特征在于：所述的煤质活性炭为20—150目，碘吸附值≥1000mg/g，标准为GB/T7701.2-2008。

上述的活性炭成型滤芯，其特征在于：所述的过滤膜为过滤精度3μm的聚丙烯滤膜。

上述活性炭成型滤芯的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

第一步，混合搅拌：将上述重量配比的木质活性炭、煤质活性炭和成型剂在搅拌机中混合，用搅拌机搅拌均匀；

第二步，压制成型：把混合搅拌均匀的滤料填入模具内，置于油压压力机成型设备进行挤压成型，挤压时控制压力在6kg/cm²时，进行卸料出模，滤芯为圆柱形；

第三步，干燥及改性：将压制成型的滤芯置于150℃的干燥箱内干燥8～12h至滤芯恒重，再在隔绝空气的高温箱中改性活化3～5h，活化改性温度240～260℃；

第四步，滤芯贴膜：将改性后的滤芯冷却至室温，用过滤精度3μm的聚丙烯微孔滤膜均匀贴在滤芯的圆柱体表面，贴膜后，自然干燥，成为成品。该滤膜以食品级等规聚丙烯为原料，生产过程无任何添加剂，物理化学性能稳定，孔隙率高，纳污量大、可反冲，对脱除水中的微粒物质具有良好的作用。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

第一、木质活性炭和煤质活性炭选用比表面积大，吸附性能高的优质专用净水净空活性炭来作原料净化过滤气体或水源，出水甘甜味醇是其他吸附材料无可比拟的。

第二、所加成型剂材料，在改性过程中与活性炭混和经高温改性产生交联固化，失去水溶性，反应过程中除生成水外，不会产生任何有害物质，并且形成了以活性炭颗粒为结点的网状结构，只起到滤芯的骨架作用，几乎不堵塞活性炭的孔隙，从而不降低活性炭的吸附性能，其吸附性能恢复率≥95%，而且增大了滤芯的物理强度和过滤效果。

第三、成型后的滤芯表面贴膜，对机械微颗，泥沙和杂质起到了阻挡作用，保护了滤芯，延长了滤芯使用周期。

具体实施方式：

实施例一：本实施例原料配比：60—100目煤质活性炭50份、40—60目木质活性炭50份、成型剂100份，其中成型剂是将双酚S型环氧树脂（或有机硅环氧树脂）与聚乙二醇（分子量≥6000），按环氧基与羟基摩尔比1:1的比例加入反应釜中加热至完全融化后，加入上述两种原料总重量1—2‰的催化剂(过硫酸钠)在75～85℃反应生成水溶性树脂；将生成的水溶性树脂用纯净水配制成固含量10～15%的水溶液，再将己二酸、癸二酸以摩尔比1:1制成的二元羧酸的混和物加入该溶液中，加入的二元羧酸羧基的摩尔数为水溶性树脂中环氧基与羟基摩尔数之和的1.05—1.1，配制成混和溶液。

将上述原料按所述重量份放入搅拌机内搅拌均匀，置入模具压制成型，成型后的滤芯放置于干燥箱内，保持干燥箱温度150℃干燥8—10小时至滤芯恒重，经烘干恒重后的滤芯再置于用氮气保护的高温箱中改性3—5小时，活化改性温度240～260℃，将改性后的滤芯冷却至室温，用过滤精度3μm的聚丙烯微孔滤膜均匀贴在滤芯的圆柱体表面，贴膜后，自然干燥，成为成品。

实施例二：原料配比：60—120目煤质活性炭60份、60—100目木质活性炭40份、成型剂105份。

将上述原料按重量份放入搅拌机内搅拌均匀，置入模具压制成型，成型后的滤芯放置于干燥箱内，保持干燥箱温度150℃干燥10—12小时至滤芯恒重，经烘干恒重后的滤芯再置于用氮气保护的高温箱中在240—260℃温度条件下改性3—5小时，冷却至室温，贴膜，自然干燥，成为成品。

其余同实施例一。

实施例三：原料配比：100—150目煤质活性炭70份、40—80目木质活性炭30份、成型剂110份。

将上述原料按重量份放入搅拌机内搅拌均匀，置入模具压制成型，成型后的滤芯放置于干燥箱内，保持干燥箱温度150℃干燥10—12小时至滤芯恒重，经烘干恒重后的滤芯再置于用氮气保护的高温箱中在240—260℃温度条件下改性3—5小时，冷却至室温，贴膜，自然干燥，成为成品。

其余同实施例一。

Claims (5)

1. 一种活性炭成型滤芯，包括圆柱形滤芯，滤芯中间设有出水通道，滤芯表面贴有过滤膜，其特征在于：所述滤芯由木质活性炭30—50重量份、煤质活性炭50—70重量份、成型剂100—110重量份制成的，其中成型剂是将双酚S型环氧树脂或有机硅环氧树脂与分子量≥6000的聚乙二醇，按环氧基与羟基摩尔比1:1的比例加入反应釜中加热至完全融化后，加入上述两种原料总重量1—2‰的过硫酸钠在75～85℃反应生成水溶性树脂；将生成的水溶性树脂用纯净水配制成固含量10～15%的水溶液，再将己二酸、癸二酸以摩尔比1:1制成的二元羧酸的混和物加入该溶液中，加入的二元羧酸羧基的摩尔数为水溶性树脂中环氧基与羟基摩尔数之和的1.05—1.1，配制成混和溶液。

2.根据权利要求1所述的活性炭成型滤芯，其特征在于：所述的木质活性炭为20—150目，碘吸附值≥1000mg/g，标准为GB/T13803.2-1999。

3.根据权利要求1所述的活性炭成型滤芯，其特征在于：所述的煤质活性炭为20—150目，碘吸附值≥1000mg/g，标准为GB/T7701.2-2008。

4.根据权利要求1所述的活性炭成型滤芯，其特征在于：所述的过滤膜为过滤精度3μm的聚丙烯滤膜。

5.制备如权利要求1所述的活性炭成型滤芯的方法，其特征在于：包含以下步骤：

第一步，混合搅拌：将上述重量配比的木质活性炭、煤质活性炭和成型剂在搅拌机中混合，用搅拌机搅拌均匀；

第二步，压制成型：把混合搅拌均匀的滤料填入模具内，置于油压压力机成型设备进行挤压成型，挤压时控制压力在6kg/cm²时，进行卸料出模，滤芯为圆柱形；

第三步，干燥及改性：将压制成型的滤芯置于150℃的干燥箱内干燥8～12h至滤芯恒重，再在隔绝空气的高温箱中改性活化3～5h，活化改性温度240～260℃；

第四步，滤芯贴膜：将改性后的滤芯冷却至室温，用过滤精度3μm的聚丙烯微孔滤膜均匀贴在滤芯的圆柱体表面，贴膜后，自然干燥，成为成品。