CN103979694A

CN103979694A - 用于去除饮用水中双酚a的净化装置

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Publication number: CN103979694A
Application number: CN201410232280.9A
Authority: CN
Inventors: 潘峰; 栾仁堂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-28
Filing date: 2014-05-28
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2034-05-28
Also published as: CN103979694B

Abstract

本发明提供了一种去除饮用水中双酚A的净化装置，包括：壳体；设置于壳体内部的聚砜超滤膜和活性炭粉。本发明采用活性炭粉和聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高，方法简单，适用于受其污染的饮用水，免除双酚A对人体产生的伤害，使用简便，成本低无需后续处理，适合家庭终端饮水处理。经检测该过滤介质对饮用水中双酚A的去除率在97.7％以上。

Description

用于去除饮用水中双酚A的净化装置

技术领域

本发明涉及水处理领域，尤其涉及一种去除饮用水中双酚A的净化装置。

背景技术

双酚A是江河湖水中普遍存在的一种环境激素。双酚A的结构式为：

双酚A的学名是2,2-双(4-羟基苯基)丙烷，为白色针晶或者片状粉末，简称BPA。我国科技部与卫生部自助的“双酚A与内分泌代谢性疾病”课题组透露，对上海3000多余人员调查后发现，高水平的双酚A暴露会增加全身性肥胖和腹性肥胖，胰岛素抵抗，II型糖尿病、低糖蛋白质、甲状腺异常、增加心血管疾病早期危险因素、大脑功能失常与情绪紊乱，内分泌紊乱，扰乱人体内的代谢过程，诱发少女早熟，造成学习能力下降以及生殖健康风险等。

中国40岁以上的人群中，87.7％可在尿液中检测到双酚A，美国90％以上被调查者尿液中检查出双酚A。最早从1998-2003年日本开始禁用双酚A，2008年加拿大等欧洲国家陆续禁用，2011年美国提过在所有食品及饮料中禁止使用双酚A。

在我国，双酚A主要应用于化学工业中的工程塑料生产中，如聚碳酸酯的生产、环氧树脂生产和用于聚氯乙烯的稳定剂，最终产品包括粘合剂等。水中的双酚A主要来源于这些材料中双酚A的溶出。因此，我国江河湖水中及饮用水中频频检测出双酚A，而双酚A在自来水中用氯消毒的副产物甚至比双酚A本身具有更强烈的内分泌干扰作用。所以，如何实效去除水中该类分泌干扰物十分重要。

自来水厂常规的水处理工艺去除双酚A效果不好，去除率仅仅为50％。高级氧化技术如电化学氧化、光催化氧化、臭氧氧化、超声波氧化等设备复杂，过程繁琐且价格昂贵；生物转化法与生物吸附法操作麻烦且耗时长，纳滤膜与逆渗透膜不仅费电、费水，并且浓缩液容易造成二次污染。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是提供一种方法简单、价格便宜、效果好的去除饮用水中的双酚A的净化装置。

本发明提供了一种去除饮用水中双酚A的净化装置，包括：

壳体；

设置于壳体内部的聚砜超滤膜和活性炭粉。

优选的，所述聚砜超滤膜设置于活性炭粉的上部。

优选的，所述活性炭粉为60～200目。

优选的，所述聚砜超滤膜为外压式超滤膜。

优选的，还包括设置于聚砜超滤膜上部的聚偏氟乙烯超滤膜。

优选的，壳体内还包括水滑石粉。

优选的，壳体内还包括麦饭石粉。

优选的，壳体内还包括凹凸棒石粉。

优选的，壳体内还包括蒙脱石粉。

与现有技术相比，本发明提供了一种去除饮用水中双酚A的净化装置，包括：壳体；设置于壳体内部的聚砜超滤膜和活性炭粉。本发明采用活性炭粉和聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高，方法简单，适用于受其污染的饮用水，免除双酚A对人体产生的伤害，使用简便，成本低无需后续处理，适合家庭终端饮水处理。经检测该过滤介质对饮用水中双酚A的去除率在97.7％以上。

附图说明

图1为本发明提供的净化装置结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种去除饮用水中双酚A的净化装置，包括：

壳体；

设置于壳体内部的聚砜超滤膜和活性炭粉。

在本发明中，所述净化装置包括壳体和设置于壳体内部的聚砜超滤膜和活性炭粉。本发明对于壳体的性状和材质没有特殊限制，常规的净水装置的壳体均可。

在本发明中，所述聚砜超滤膜是聚砜类高分子材料制备的超滤膜，具有玻璃转化温度高，物理性能好，抗酸碱，造价低等特点。其对于双酚A有一定的吸附效果，而对具有高辛醇水分配系数的内分泌干扰物具有较高的水去除率。优选的，聚砜超滤膜为外压式超滤膜，更优选为外压式中空超滤膜。在本发明中，所述聚砜超滤膜截留分子量6000-20000道尔顿。

在本发明中，活性炭是一种多孔性物质，具有蜂窝状的孔隙结构，较大的比表面积，特异的表面官能团、稳定的物理和化学性能，是优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体。根据原料来源的不同活性炭优选分为木质活性炭、矿物质原料活性炭和其他原料制成的活性炭等。其中，所述木质活性炭优选包括椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭；所述矿物质原料活性炭优选包括各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭优选包括废橡胶、废塑料制成的活性炭。本发明优选使用以椰壳材质为来源的活性炭，其强度较高、吸附性能好，更优选为以椰壳材质为来源的医用活性炭。在本发明中，所述活性炭的比表面积优选不低于500m²/g，更优选不低于1000m²/g。

活性炭可以高效的吸附水中的有机物、尤其是医用活性炭，作为用过国家相关药品监督标准的产品，杂质含量低，表面积更大，吸附效果也更好，并且选用医用活性炭可以保证过滤介质直接用于饮用水的处理。本发明优选的活性炭粉为60～200目。

在本发明中，对于聚砜超滤膜和活性炭粉的位置没有特殊限制，优选的，聚砜超滤膜设置于活性炭粉的上部。

本发明采用活性炭粉和聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高。

在本发明中，壳体内优选还包括设置于聚砜超滤膜上部的聚偏氟乙烯超滤膜。聚偏氟乙烯是由1，2二氟乙烯单体均聚或共聚而成的线性高分子化合物。本发明对于聚偏氟乙烯超滤膜的膜通量和截留分子量并无限制，可以为市售。

采用活性炭粉、聚砜超滤膜以及聚偏氟乙烯超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高。

在本发明中，壳体内优选还包括水滑石粉。本发明对于所述水滑石粉的位置没有特殊限制，优选的，所述水滑石粉位于聚砜超滤膜下部。也就是说，水滑石粉和活性炭粉可以分别位于聚砜超滤膜下部或混合后位于聚砜超滤膜下部，本发明对此并无限制。所述水滑石粉与所述活性炭粉的重量比优选为:100～300：50～100。

采用活性炭粉、水滑石粉以及聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高。

在本发明中，壳体内优选还包括麦饭石粉。本发明对于所述麦饭石粉的位置没有特殊限制，优选的，所述麦饭石粉位于聚砜超滤膜下部。也就是说，麦饭石粉和活性炭粉可以分别位于聚砜超滤膜下部或混合后位于聚砜超滤膜下部，本发明对此并无限制。。所述麦饭石粉与所述活性炭粉的重量比优选为:100～300：60～130。本发明的麦饭石粉优选为经过锰改性的麦饭石粉。具体为：利用MnO₂制备最佳改性麦饭石粉的条件为：预处理麦饭石粉与MnSO₄、KMnO₄溶液混合凝胶化40min,使预处理麦饭石粉与生成的MnO₂重量比为5,陈化时间2.0d,洗净烘干后在400℃高温下焙烧1.5h。

采用活性炭粉、麦饭石粉以及聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高。并且麦饭石粉和水滑石粉的加合作用可以进一步提高对饮用水中双酚A的去除率。

在本发明中，壳体内优选还包括凹凸棒石粉。本发明对于所述凹凸棒石粉的位置没有特殊限制，优选的，所述凹凸棒石粉位于聚砜超滤膜下部。也就是说，凹凸棒石粉和活性炭粉可以分别位于聚砜超滤膜下部或混合后位于聚砜超滤膜下部，本发明对此并无限制。。所述凹凸棒石粉与所述活性炭粉的重量比优选为:100～300：50～100。在本发明中，所述凹凸棒石为单斜晶系，其理想化学式为Mg₅(H₂0)₄[Si₄O₁₀]₂(OH)₂，化学成分理论值为MgO23.83％、SiO₂56.96％、H₂O19.21％；自然界中的凹凸棒石常有Al³⁺、Fe³⁺等类质同象置换，富含Al³⁺、Fe³⁺变种称为铝凹凸棒石和铁凹凸棒石。如江苏省盱眙县龙王山产的铝凹凸棒石的称为为MgO12.10％、SiO₂58.38％、Al₂O₃9.5％、CaO0.4％、TiO₂0.56％、MnO0.05％、Fe₂O₃+FeO5.26％、Na₂O1.1％、K₂O1.24％。由于凹凸棒石在结构中类似于沸石粉的大通道，因此具有良好的吸附和脱色性能，对分解的有机和硫化氢等都有良好的吸附性能，凹凸棒石粉的吸附性能与矿物中SiO₂的含量有关，含量越高吸附能力越强。

在本发明中，优选对凹凸棒石粉经过酸活化改性。经过改性的凹凸棒石粉比表面积增大数十倍，对双酚A的吸附率相应的也得到了提高，并且经过活化处理的凹凸棒石粉还有较强的阳离子交换性能，交换容量大。酸活化的方法优选包括硫酸法、盐酸法、硫酸-盐酸混合法。本发明优选使用盐酸活化改性的凹凸棒石粉，更优选使用申请号为90105849.1的中国发明专利申请公开了一种凹凸棒石粉的酸浸泡活化工艺，包括将小块的体积如0.5～100cm³的凹凸棒石粉粘土原矿，用浓度为1～15wt％的无机酸溶液(如硫酸、盐酸溶液等)浸泡2～100小时，过滤挤压成片，用转筒干燥器在280℃～350℃下活化30～50分钟，粉碎成50μm～100μm的脱色力为250±5的活性凹凸棒石粉。在本发明中，优选使用400℃煅烧活化2h的凹凸棒石。热处理时，去除粘土中的沸石水和部分结晶水，使比表面积与孔隙度增大，提高对双酚A的吸附性能。

在本发明中，优选的，凹凸棒石粉经过酸活化处理后的粒径为74μm～104μm，更优选为80μm～100μm。酸活化处理的凹凸棒石粉有更大的比表面积，对于双酚A外表面吸附、胶体吸附和其孔道内表面吸附等多种吸附方式，吸附能力更强。

采用活性炭粉、凹凸棒石粉以及聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高。并且麦饭石粉以及水滑石粉的加合作用可以进一步提高对饮用水中双酚A的去除率。

在本发明中，壳体内优选还包括蒙脱石粉。本发明对于所述蒙脱石粉的位置没有特殊限制，优选的，所述蒙脱石粉位于聚砜超滤膜下部。也就是说，蒙脱石粉和活性炭粉可以分别位于聚砜超滤膜下部或混合后位于聚砜超滤膜下部，本发明对此并无限制。。所述蒙脱石粉与所述活性炭粉的重量比优选为:100～300：50～100。

采用活性炭粉、蒙脱石粉以及聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高。除此之外，聚偏氟乙烯超滤膜、凹凸棒石粉、麦饭石粉以及水滑石粉任意一种或两种的加合作用可以进一步提高对饮用水中双酚A的去除率。

本发明采用活性炭粉和聚砜超滤膜的加合作用对饮用水中双酚A进行去除，去除率高，方法简单，适用于受其污染的饮用水，免除双酚A对人体产生的伤害，使用简便，成本低无需后续处理，适合家庭终端饮水处理。经检测该过滤介质对饮用水中双酚A的去除率在97.7％以上。

附图1为本发明提供的净化装置结构示意图，其中1为壳体，2为聚砜超滤膜，3为活性炭粉。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的去除饮用水中双酚A的过滤介质进行详细描述。

实施例1

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为800m²/g、60目的医用木质活性炭粉100g，并将膜通量为121L/m²·h，截留分子量10000道尔顿的聚砜外压式超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例2

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为12000m²/g、120目的医用木质活性炭粉120g，并将膜通量为151L/m²·h，截留分子量15000道尔顿的聚砜外压式超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例3

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例4

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中，聚偏氟乙烯超滤膜设置于聚砜超滤膜上部，活性炭粉位于聚砜外压式超滤膜和聚偏氟乙烯超滤膜下部。

实施例5

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，水滑石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉和水滑石粉分别位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例6

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，锰改性的麦饭石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉和锰改性的麦饭石粉混合后位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例7

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，酸改性的凹凸棒石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉和酸改性的凹凸棒石粉混合后位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例8

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，蒙脱石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉和蒙脱石粉混合后位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例9

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，水滑石粉100g，蒙脱石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉和水滑石粉、蒙脱石粉混合后共同位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例10

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，锰改性的麦饭石粉100g，酸改性凹凸棒石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉、锰改性的麦饭石粉以及酸改性凹凸棒石粉混合后共同位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例11

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，水滑石粉100g，锰改性的麦饭石粉100g，酸改性凹凸棒石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉、水滑石粉、锰改性的麦饭石粉以及酸改性凹凸棒石粉混合后共同位于聚砜外压式超滤膜下部。

实施例12

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为1500m²/g、150目的医用木质活性炭粉150g，水滑石粉100g，蒙脱石粉100g，锰改性的麦饭石粉100g，酸改性凹凸棒石粉100g，并将膜通量为100L/m²·h，截留分子量8000道尔顿的聚砜外压式超滤膜以及膜通量为150L/m²·h，截留分子量20000顿的聚偏氟乙烯超滤膜加入到该不锈钢壳体内，得到净化装置。其中活性炭粉、水滑石粉、蒙脱石粉、锰改性的麦饭石粉、酸改性凹凸棒石粉混合后共同位于聚砜外压式超滤膜下部。

比较例1

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入比表面积为800m²/g、60目的医用木质活性炭粉100g，得到净化装置。

比较例2

在直径为50mm、长度为250mm的不锈钢壳体内加入膜通量为121L/m²·h，截留分子量10000道尔顿的聚砜外压式超滤膜，得到净化装置。

实施例13

取实施例1～12以及比较例1～2所得净化装置，用于处理饮用水，经检测，该结构滤芯对饮用水中的双酚A的去除效果好。如表1所示，为采用实施1～12以及比较例1～2提供的净化装置对饮用水处理前后的双酚A的含量。

表1使用滤芯处理前后水中的双酚A含量，单位：μg/L

从表1可以看出，利用本发明的滤芯去除水中的双酚A取得了很好的效果，去除率在97.7％以上，该滤芯非常适合家庭终端饮用水处理的需要。

以上对本发明所提供的用于去除饮用水中双酚A的过滤介质及其制备方法以及由该过滤介质构成的滤芯进行了详细介绍。以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种去除饮用水中双酚A的净化装置，其特征在于，包括：

壳体；

设置于壳体内部的聚砜超滤膜和活性炭粉。

2.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述聚砜超滤膜设置于活性炭粉的上部。

3.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述活性炭粉为60～200目。

4.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述聚砜超滤膜为外压式超滤膜。

5.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，还包括设置于聚砜超滤膜上部的聚偏氟乙烯超滤膜。

6.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，壳体内还包括水滑石粉。

7.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，壳体内还包括麦饭石粉。

8.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，壳体内还包括凹凸棒石粉。

9.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，壳体内还包括蒙脱石粉。