CN104086020A - 一种用于直饮水净化的方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水处理技术领域，公开了一种用于直饮水净化的方法及装置。所述方法包括通过聚丙烯滤芯预过滤、通过负载银的多孔陶瓷膜滤芯进行净化除菌和通过铜锌合金滤料和活性炭进行后处理，得到直饮水。所述装置由装有聚丙烯滤芯预过滤器的一级处理室、装有负载银的多孔陶瓷膜滤芯的二级处理室和装有铜锌合金滤料和活性炭的后处理室组成，一级处理室和二级处理室通过管道连接，二级处理室和后处理室通过多孔不锈钢分隔开。本发明所述的方法及装置用于直饮水净化具有良好的净化效果，除菌率可达100％。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种用于直饮水净化的方法及装置。
背景技术
中国快速发展的经济给社会和人民带来了更多的机遇，但也相应地也造成了一系列的负面作用，与水污染相关的环境问题便是其中之一。水源严重被污染，通过常规方法处理后的水，感官性状差、有机物含量高、有的甚至含致癌物。饮水质量差已成为全社会共同关注的大事，成为威胁13亿人口健康的尖锐问题。人们迫切渴望得到感官性状更好、更安全的饮水。消毒副产物不能去除,加之输配水管及二次供水带来的饮水污染，在某种程度上催化了人们对纯净水的热衷。在这个背景下，20世纪90年代的中国，爆发了—场将饮用水和生活用水分开的“饮水革命”。
深度净化的水深受人们青睐，于是罐装水行业蓬勃发展起来。随着饮水产业的迅速发展暴露出罐装水诸多的卫生问题。主要问题表现在两个方面，一是水质不合格，尤其是微生物指标严重超标，二是饮用纯水缺乏微量元素，令广大用户和卫生部门十分担忧。以下几个方面都会导致这些问题的产生。一是生产条件差，管理不规范；二是运输、贮存、销售环节及涉水材料的污染；三是桶装水不含任何杀菌抑菌成分，对微生物没有抵抗能力，水质难以保证不受细菌污染，且饮水机实际使用中呈裸露状态。而直饮水却不存在以上问题。自来水经过直饮水净化装置处理后，余氯、重金属离子、微生物及有毒有害物质等被除去，但对身体有益的矿物质被保留了下来。
发明内容
为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种用于直饮水净化的方法。
本发明的另一目的在于提供一种由上述方法对直饮水进行净化除菌的装置。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种用于直饮水净化的方法，包括以下步骤：
(1)自来水通过聚丙烯(PP)滤芯进行预过滤除去颗粒杂质；
(2)步骤(1)预过滤的水通过负载银的多孔陶瓷膜的滤芯进行净化除菌，得到净化水；
(3)步骤(2)得到的净化水通过铜锌合金滤料(KDF)和活性炭去除重金属离子、致毒有机物和余氯，得到直饮水。
步骤(2)中所述负载银的多孔陶瓷膜是指通过银镜反应的方式负载银的多孔陶瓷膜，其具体制备步骤如下：
将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的银氨溶液；往上述银氨溶液中加入葡糖糖溶液得到混合溶液；将多孔陶瓷膜置于上述混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到负载银的多孔陶瓷膜。
步骤(3)中所述铜锌合金滤料(KDF)和活性炭的质量比为1：5。
一种用上述方法对直饮水进行净化的装置，由装有聚丙烯(PP)滤芯预过滤器的一级处理室、装有负载银的多孔陶瓷膜滤芯的二级处理室和装有KDF和活性炭的后处理室组成，一级处理室设置自来水进水管，一级处理室和二级处理室通过管道连接，二级处理室和后处理室通过多孔不锈钢分隔开，后处理室下端设置直饮水出水口。
本发明所述的PP滤芯能有效去除所过滤液体中的各种颗粒杂质，且其化学成分干净，符合食用卫生标准，不会产生二次污染。
所述的负载银的多孔陶瓷膜用于深度净化水，进一步除去水中的胶体；负载的银用于杀灭水中的微生物，而本发明通过银镜反应负载的银对微生物的去除率高达100％，而且负载牢固，不溶于水，对人体无害。
所述的KDF，能有效去除铅，汞，镍，铬，砷，锑，铝和其他许多可溶性重金属离子，去除率高达100％，可以去除水中致变突物，消除余氯，减少矿物结垢。
所述的活性炭具有较高的比表面积，能有效去除臭味，色度，用来吸附有机污染物和前面处理过程中遗留的废物。
本发明的方法及装置具有如下优点及有益效果：
(1)本发明通过三级净化法，依次去除水中的大颗粒物质、杀菌并除去大分子有机物、去除重金属离子和残留物，使得净化后的水可以直接饮用；
(2)本发明所述的多孔陶瓷膜的负载银是通过银镜反应的方式将单质银牢固的粘结在多孔陶瓷膜上，具有持久稳定的杀灭微生物的效果，其对微生物的去除率高达100％。
附图说明
图1为本发明的直饮水净化装置的主体结构示意图，图中标注表示如下：1-一级处理室；2-二级处理室；3-后处理室；4-自来水进水管；5-管道；6-多孔不锈钢；7-直饮水出水口；8-聚丙烯(PP)滤芯预过滤器；9-负载银的多孔陶瓷膜滤芯；10-KDF；11-活性炭。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例的一种用于直饮水净化的方法，包括以下步骤：
(1)自来水通过聚丙烯(PP)滤芯进行预过滤除去颗粒杂质；
(2)步骤(1)预过滤的水通过负载银的多孔陶瓷膜的滤芯进行净化除菌，得到净化水；
(3)步骤(2)得到的净化水通过质量比为1：5的铜锌合金滤料(市售KDF55)和活性炭去除重金属离子、致毒有机物和余氯，得到直饮水。
本实施例中所述负载银的多孔陶瓷膜的制备方法为：
将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色浓度为0.02mol/L的银氨溶液；往上述银氨溶液中加入浓度为0.02mol/L的葡糖糖溶液得到混合溶液；将多孔陶瓷膜置于上述混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到负载银的多孔陶瓷膜。
本实施例的一种用上述方法对直饮水进行净化除菌的装置，如图1所示，由装有聚丙烯(PP)滤芯预过滤器的一级处理室1、装有负载银的多孔陶瓷膜滤芯的二级处理室2和装有KDF和活性炭的后处理室3组成，一级处理室设置自来水进水管4，一级处理室和二级处理室通过管道5连接，二级处理室和后处理室通过多孔不锈钢6分隔开，后处理室下端设置直饮水出水口7。
上述装置的工作过程为：自来水通过自来水进水管4进入一级处理室1的聚丙烯(PP)滤芯预过滤器8进行预过滤，除去颗粒物等杂质；预过滤后的水通过管道5进入二级处理室2的负载银的多孔陶瓷膜滤芯9中，通过与负载银的多孔陶瓷膜进行接触，水中的细菌等微生物被负载的银杀灭，水中的大分子有机物或胶体物质被多孔陶瓷膜进行滤除，上述处理后的水从负载银的多孔陶瓷膜滤芯表面渗出，通过多孔不锈钢6流入后处理室3，在后处理室中，铜锌合金滤料10去除水中的重金属离子、致变突物，消除余氯；活性炭11对水进行去味除色得到直饮水，直饮水通过直饮水出水口7流出。
利用本实施例的方法和装置净化自来水，测定净化前后水中余氯(GB/T5750.11-2006)、总重金属离子(GB/T5750.6-2006)、总微生物(GB/T5750.12-2006)、化学耗氧量(GB/T5750.7-2006)、三致毒物(GB/T5750.10-2006)及总硬度(GB/T5750.4-2006)，评价本方法和装置的净化效果，结果如表1所示。
表1
| 自来水 | 直饮水 | |
| 余氯(mg/L) | 0.4 | 0 |
| 总重金属离子(mg/L) | 0.02 | 0 |
| 总微生物(CFU/mL) | 90 | 0 |
| 化学耗氧量(mg/L) | 2 | 0 |
| 三致毒物(mg/L) | 0.05 | 0 |
| 总硬度(mg/L) | 350 | 250 |
表中所述总重金属离子包括铅、汞、砷、铬和硒；CFU为菌落形成单位；化学耗氧量代表水中有机物的含量；三致毒物指自来水消毒后产生的难以除去的物质；总硬度以CaCO3计。
由表1可以看出，该净化装置对余氯、重金属离子、有机物、微生物及有毒有害物质有显著的去除效果，在一定程度上降低了自来水的硬度，但保留了部分的矿物质，是一种安全健康的直饮水净化方法。
利用本实施例的方法和装置净化自来水，在使用不同的时间后测定水中各种物质的含量，评价本方法和装置的净化效果稳定性，结果如表2所示。
表2
| 使用时间/月 | 0 | 2 | 4 | 6 |
| 余氯(mg/L) | 0 | 0 | 0.05 | 0.1 |
| 总重金属离子(mg/L) | 0 | 0 | 0.002 | 0.01 |
| 总微生物(CFU/mL) | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 化学耗氧量(mg/L) | 0 | 0 | 0.03 | 1 |
| 三致毒物(mg/L) | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 总硬度(mg/L) | 250 | 250 | 260 | 300 |
由图中可以看出，在长达6个月的稳定性测试中，净化装置对余氯，重金属离子，有机物的去除效果逐渐减小，这是由于KDF对水中物质处理时，表面会形成一些不溶性固态物质，因而净化效果降低，通过对KDF进行大流速反冲洗，可以去除其表面的固态物质。同时，净化装置对微生物的去除率一直维持在100％，这说明本发明的负载银的多孔陶瓷膜具有良好的杀菌稳定性。
对比实施例1
本实施例的一种用于直饮水净化的方法和装置，与实施例1的不同之处在于用未负载银的多孔陶瓷膜代替负载银的多孔陶瓷膜，其它部分完全相同。
对比实施例2
本实施例的一种用于直饮水净化的方法和装置，与实施例1的不同之处在于后处理室中未装有铜锌合金滤料(KDF55)，其它部分完全相同。
将实施例1、对比实施例1和对比实施例2处理自来水的结果进行对比，结果如表3所示。
表3
| 自来水 | 实施例1 | 对比实施例1 | 对比实施例2 | |
| 余氯(mg/L) | 0.4 | 0 | 0 | 0.4 |
| 总重金属离子(mg/L) | 0.02 | 0 | 0 | 0.02 |
| 总微生物(CFU/mL) | 90 | 0 | 80 | 0 |
| 化学耗氧量(mg/L) | 2 | 0 | 0 | 2 |
| 三致毒物(mg/L) | 0.05 | 0 | 0 | 0 |
| 总硬度(mg/L) | 350 | 250 | 250 | 350 |
从表3的结果我们可以看出，微生物的去除效果主要在于多孔陶瓷膜的负载银发挥了作用；对比自来水、实施例1和对比实施例1，我们可以发现对比实施例中微生物被去除了一部分，这是因为铜锌合金滤料具有部分的杀菌作用；对比自来水、实施例1与对比实施例2的结果可以看出，铜锌合金滤料对余氯，重金属离子，有机物具有去除作用，对自来水的硬度有一定的降低效果，但并不会完全消除水中的矿物质。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种用于直饮水净化的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)自来水通过聚丙烯滤芯进行预过滤除去颗粒杂质；
(2)步骤(1)预过滤的水通过负载银的多孔陶瓷膜的滤芯进行净化除菌，得到净化水；
(3)步骤(2)得到的净化水通过铜锌合金滤料和活性炭去除重金属离子、致毒有机物和余氯，得到直饮水。
2.根据权利要求1所述的一种用于直饮水净化的方法，其特征在于：所述负载银的多孔陶瓷膜是指通过银镜反应的方式负载银的多孔陶瓷膜，其具体制备步骤如下：
将AgNO3和NaOH溶于水中，得到含有絮状沉淀的水溶液，往上述水溶液中滴加氨水，直至絮状沉淀完全溶解，得到透明无色的银氨溶液；往上述银氨溶液中加入葡糖糖溶液得到混合溶液；将多孔陶瓷膜置于上述混合溶液中，静置至单质银负载于多孔陶瓷膜表面，得到负载银的多孔陶瓷膜。
3.根据权利要求1所述的一种用于直饮水净化的方法，其特征在于：所述铜锌合金滤料和活性炭的质量比为1：5。
4.一种利用权利要求1～3任一项所述的方法对直饮水进行净化的装置，其特征在于：所述装置由装有聚丙烯滤芯预过滤器的一级处理室、装有负载银的多孔陶瓷膜滤芯的二级处理室和装有铜锌合金滤料和活性炭的后处理室组成，一级处理室设置自来水进水管，一级处理室和二级处理室通过管道连接，二级处理室和后处理室通过多孔不锈钢分隔开，后处理室下端设置直饮水出水口。
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