CN105771422B - 一种复合活性碳棒滤芯及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种复合活性碳棒滤芯，由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉30‑50，沸石粉5‑10，多孔碳纳米材料5‑10，氧化石墨烯5‑10，造孔剂5‑15，高分子粘结剂30‑50，抗菌高分子0‑10；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3‑5:5的比例混合。本发明还公开一种复合活性碳棒滤芯制备方法。本发明制备的复合活性碳棒滤芯具有强度高、通量大、功能强、寿命长和成本低等优势，在污水处理站或大型水处理系统应用过程中经简单处理后可重复使用。

Description

一种复合活性碳棒滤芯及制备方法
技术领域
本发明涉及水过滤技术领域，尤其是指一种复合活性碳棒滤芯及制备方法。
背景技术
现有技术中，大部分家庭净水器的多级滤芯配置均为PP熔喷棉和活性碳，该配置对于拦截大颗粒物、泥沙、铁锈和吸附余氯有较好的作用，但也存在部分缺陷：
一，PP熔喷棉和活性碳使用寿命不一致，在更换滤材时需对滤瓶进行多次拆装，不仅麻烦还增加漏水隐患。
二，由于PP熔喷棉和活性碳滤芯最少需要两个滤瓶，增加家庭过滤器整体的空间面积和成本。
三，大多活性碳滤芯经常会出现强度不够、掉粉或黑水现象，影响出水水质。
有鉴于此，本发明提出一种克服所述缺陷的超强度复合活性碳棒滤芯及制备方法，本案由此产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合活性碳棒滤芯及制备方法，其具有强度高、通量大、功能强、寿命长和成本低等优势，在污水处理站或大型水处理系统应用过程中经简单处理后可重复使用。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种复合活性碳棒滤芯，由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉30-50，沸石粉5-10，多孔碳纳米材料5-10，氧化石墨烯5-10，造孔剂5-15，高分子粘结剂30-50，抗菌高分子0-10；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合。
进一步，所述造孔剂为锯末或淀粉中的一种或二者任意配比的混合。
进一步，所述抗菌高分子为添加无机抗菌材料的高分子。
进一步，所述抗菌高分子由聚丙烯与纳米氧化锌预粘结处理再经造粒形成。
一种复合活性碳棒滤芯制备方法，包括以下步骤：
一，配料：按重量百分比配制活性碳粉30-50，沸石粉5-10，多孔碳纳米材料5-10，氧化石墨烯5-10，造孔剂5-15，高分子粘结剂30-50，抗菌高分子0-10；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合；
二，预混：将上述配料以400-800r/min速度混合10-30min；
三，填料成型：将预混料加入模具内，压制成型；
四，烧结：将成型后的活性炭棒和模具一起于250-280℃下加热30-60min；
五，脱模冷却：取出成型的压缩活性炭棒；将成型碳棒置于0-5℃环境下快速冷却5-10min。
进一步，所述造孔剂为锯末或淀粉中的一种或二者任意配比的混合。
进一步，所述抗菌高分子为添加无机抗菌材料的高分子。
进一步，所述抗菌高分子由聚丙烯与纳米氧化锌预粘结处理再经造粒形成。
采用上述方案后，本发明在活性炭棒加入由超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合而成的高分子粘结剂30-50。该高分子粘结剂在250-280℃下加热30-60min后，于0-5℃环境下快速冷却5-10min，该快速冷却进而形成多孔网状结构，使得制备的复合活性碳棒滤芯强度较好，在包装运输过程中可抗摔抗压，可耐高强度水压，其可承受的压力范围为2500-4000 Kg/cm2；容尘量大，流量大且拦截精度高，使用寿命长。
同时，其表面光滑，不掉粉，通水不会有黑水现象发生；可降低PP熔喷棉和活性炭棒滤芯的成本；过滤效果好，可通过酸洗、水洗或者超声波清洗而重复使用。
附图说明
图1是现有技术普通碳棒的内部结构示意图；
图2是本发明复合活性碳棒的内部结构示意图；
图3是本发明与现有技术的强度对比图；
图4是本发明与普通碳棒及PP棉的通水流量对比图；
图5是本发明余氯去除效果图；
图6是本发明重复使用流量对比图；
图7是本发明重复使用除余氯效果对比图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
请参阅图1至图7所述，本发明揭示的一种复合活性碳棒滤芯，由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉30-50，沸石粉5-10，多孔碳纳米材料5-10，氧化石墨烯5-10，造孔剂5-15，高分子粘结剂30-50，抗菌高分子0-10；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合。
所述造孔剂为锯末或淀粉中的一种或二者任意配比的混合。所述抗菌高分子为添加无机抗菌材料的高分子。所述抗菌高分子由聚丙烯与纳米氧化锌预粘结处理再经造粒形成。
一种复合活性碳棒滤芯制备方法，包括以下步骤：
一，配料：按重量百分比配制活性碳粉30-50，沸石粉5-10，多孔碳纳米材料5-10，氧化石墨烯5-10，造孔剂5-15，高分子粘结剂30-50，抗菌高分子0-10；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合；
二，预混：将上述配料以400-800r/min速度混合10-30min；
三，填料成型：将预混料加入模具内，压制成型；
四，烧结：将成型后的活性炭棒和模具一起于250-280℃下加热30-60min；
五，脱模冷却：取出成型的压缩活性炭棒；将成型碳棒置于0-5℃环境下快速冷却5-10min。
在活性炭棒加入由超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合而成的高分子粘结剂30-50。该高分子粘结剂在250-280℃下加热30-60min后，于0-5℃环境下快速冷却5-10min，该快速冷却进而形成多孔网状结构，孔隙率较普通碳棒多且大，如图2对比图1所示，使得制备的复合活性碳棒滤芯强度较好，在包装运输过程中可抗摔抗压，可耐高强度水压，其可承受的压力范围为2500-4000 Kg/cm2，其与普通碳棒强度对比如图3所示，其中1表示现有普通碳棒强度，而2表示本发明碳棒强度。
容尘量大，流量大且拦截精度高，使用寿命长，如图4所示，相同测试条件下，在10T通水量范围内，高强度碳棒流量较普通碳棒及PP棉大，因高强度碳棒滤芯结构呈多孔状，原水较容易通过，所以流量较大。
如图5所示，本发明高强度碳棒综合碳棒和PP熔喷棉的功能，不仅可以拦截大颗粒物还有去除水体中余氯功能（PP熔喷无除余氯功能），在通水10T范围内，持续有效。
本发明可通过酸洗、水洗或者超声波清洗而重复使用。如图6所示，使用一段时间后经超声处理，高强度碳棒通量瞬间恢复，重复处理3次之后效果还较好，说明该高强度碳棒可重复性能好。而且，使用一段时间后经超声处理，不但流量增加，除余氯效果也有一定程度提高，如图7所示。
实施例一
一种复合活性碳棒滤芯，由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉30，沸石粉5，多孔碳纳米材料8，氧化石墨烯7，锯末8，高分子粘结剂40，抗菌高分子2；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3的比例混合。
一种复合活性碳棒滤芯制备方法，包括以下步骤：
一，配料：按重量百分比配制活性碳粉30，沸石粉5，多孔碳纳米材料8，氧化石墨烯7，锯末8，高分子粘结剂40，抗菌高分子2；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3的比例混合；
二，预混：将上述配料以500r/min速度混合20min；
三，填料成型：将预混料加入模具内，压制成型；
四，烧结：将成型后的活性炭棒和模具一起于260℃下加热30min；
五，脱模冷却：取出成型的压缩活性炭棒；将成型碳棒置于0℃环境下快速冷却5min。
实施例二
一种复合活性碳棒滤芯，由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉40，沸石粉5，多孔碳纳米材料8，氧化石墨烯5，锯末5，高分子粘结剂35，抗菌高分子2；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为6:4的比例混合。
一种复合活性碳棒滤芯制备方法，包括以下步骤：
一，配料：按重量百分比配制活性碳粉40，沸石粉5，多孔碳纳米材料8，氧化石墨烯5，锯末5，高分子粘结剂35，抗菌高分子2；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为6:4的比例混合；
二，预混：将上述配料以400r/min速度混合30min；
三，填料成型：将预混料加入模具内，压制成型；
四，烧结：将成型后的活性炭棒和模具一起于250℃下加热40min；
五，脱模冷却：取出成型的压缩活性炭棒；将成型碳棒置于2℃环境下快速冷却5min。
实施例三
一种复合活性碳棒滤芯，由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉50，沸石粉5，多孔碳纳米材料5，氧化石墨烯5，锯末5，高分子粘结剂30；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为5:5的比例混合。
一种复合活性碳棒滤芯制备方法，包括以下步骤：
一，配料：按重量百分比配制活性碳粉50，沸石粉5，多孔碳纳米材料5，氧化石墨烯5，锯末5，高分子粘结剂30；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为5:5的比例混合；
二，预混：将上述配料以600r/min速度混合30min；
三，填料成型：将预混料加入模具内，压制成型；
四，烧结：将成型后的活性炭棒和模具一起于280℃下加热30min；
五，脱模冷却：取出成型的压缩活性炭棒；将成型碳棒置于5℃环境下快速冷却10min。
实施例四
一种复合活性碳棒滤芯，由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉30，沸石粉5，多孔碳纳米材料5，氧化石墨烯5，锯末5，高分子粘结剂50；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为5:5的比例混合。
一种复合活性碳棒滤芯制备方法，包括以下步骤：
一，配料：按重量百分比配制活性碳粉30，沸石粉5，多孔碳纳米材料5，氧化石墨烯5，锯末5，高分子粘结剂50；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为5:5的比例混合；
二，预混：将上述配料以400r/min速度混合60min；
三，填料成型：将预混料加入模具内，压制成型；
四，烧结：将成型后的活性炭棒和模具一起于260℃下加热45min；
五，脱模冷却：取出成型的压缩活性炭棒；将成型碳棒置于0℃环境下快速冷却10min。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (8)

1.一种复合活性碳棒滤芯，其特征在于：由一下组份按重量百分比组成：活性碳粉30-50，沸石粉5-10，多孔碳纳米材料5-10，氧化石墨烯5-10，造孔剂5-15，高分子粘结剂30-50，抗菌高分子0-10；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合。
2.如权利要求1所述的一种复合活性碳棒滤芯，其特征在于：所述造孔剂为锯末或淀粉中的一种或二者任意配比的混合。
3.如权利要求1所述的一种复合活性碳棒滤芯，其特征在于：所述抗菌高分子为添加无机抗菌材料的高分子。
4.如权利要求3所述的一种复合活性碳棒滤芯，其特征在于：所述抗菌高分子由聚丙烯与纳米氧化锌预粘结处理再经造粒形成。
5.一种复合活性碳棒滤芯制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
一，配料：按重量百分比配制活性碳粉30-50，沸石粉5-10，多孔碳纳米材料5-10，氧化石墨烯5-10，造孔剂5-15，高分子粘结剂30-50，抗菌高分子0-10；其中，高分子粘结剂为超高分子量聚乙烯和低温聚乙烯以重量比为7:3-5:5的比例混合；
二，预混：将上述配料以400-800r/min速度混合10-30min；
三，填料成型：将预混料加入模具内，压制成型；
四，烧结：将成型后的活性炭棒和模具一起于250-280℃下加热30-60min；
五，脱模冷却：取出成型的压缩活性炭棒；将成型碳棒置于0-5℃环境下快速冷却5-10min。
6.如权利要求5所述的一种复合活性碳棒滤芯制备方法，其特征在于：所述造孔剂为锯末或淀粉中的一种或二者任意配比的混合。
7.如权利要求5所述的一种复合活性碳棒滤芯制备方法，其特征在于：所述抗菌高分子为添加无机抗菌材料的高分子。
8.如权利要求7所述的一种复合活性碳棒滤芯制备方法，其特征在于：所述抗菌高分子由聚丙烯与纳米氧化锌预粘结处理再经造粒形成。
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