CN106630320B - 一种集成化净水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种集成化净水器，包括一集成净水滤芯、一产水连接管和一外壳。本发明的集成化净水滤芯过滤级数只有两级，一级为超滤过滤，有效拦截悬浮物质、微粒和胶体物质，过滤细菌和病毒，二级为负载光催化剂涂层的复合陶瓷过滤，过滤层添加纳米活性炭均匀分布在滤芯内，高温烧结定型，一方面避免了水流断流现象，另一方面具有高效的过滤和吸附功能，有效吸附水中的有机物、重金属离子等污染物，同时复合陶瓷滤芯经过载银和表面负载二氧化钛处理，用以紫外灯下进行光催化氧化彻底分解污染物，抑制细菌，避免微生物的光复活。
Description
技术领域
本发明属于净水技术领域，具体涉及一种集成化净水器。
背景技术
随着人们生活水平的提高，对饮用水的水质安全越来越关注。当前各地饮用水水源存在不同程度的污染，自来水在输送中可能存在管道老旧和水箱的二次污染导致水质降低。因此为了保证饮用水安全与健康，提升生活饮用水水质，净水器的使用逐渐普及。
现有技术中，净水滤芯的过滤功能单一，一台净水器通常由多级滤芯串联，通过多重过滤达到净水的目的，这样一方面增加漏水的几率，另一方面造成净水器的体积大占用空间，因此对集成化滤芯的研究成为了热点。
CN1943843A公开了一种集成化滤芯，把超滤组件、KDF过滤组件和活性炭过滤组件有机结合在一起，同时还提供反冲和正冲KDF滤料和超滤滤芯的功能。但是该发明的核心过滤件KDF滤料和活性炭滤料是呈颗粒状填充在滤壳中的，一方面造成集成化滤芯的体积较大，另一方面当水流通过时容易造成短流不能穿透活性炭滤料达到有效过滤自来水的效果。
CN104117236A公开了一种厨上型净水器及过滤滤芯，过滤层沿着滤芯的轴向一层一层布置，共五层过滤层，由外到内分别是无纺布过滤层、树脂过滤层、活性炭纤维组件过滤层、无纺布过滤层和超滤过滤层。过滤级数多，滤芯体积大，且该滤芯的活性炭和树脂是颗粒结构，其过滤效果较差，直接影响饮用水的过滤效果。
CN105236605A公开了一种复合滤芯及其净水机，该滤芯的过滤层沿滤芯的轴向分三层布置，由外层到内层分别是预处理过滤层、碳棒、精细过滤层。其碳棒包括活性炭和口感因子滤材，可以过滤水中杂质、改善口感，有效提高了复合滤芯的过滤效果和性能，但是该滤芯没有反洗或正洗的功能，滤芯污染快，使用寿命较短。
综上，对于集成化滤芯的研究，现有技术中存在以下缺陷：滤芯过滤层级多导致体积大、活性炭的颗粒结构导致过滤效果差、滤芯没有自清洗功能污染快寿命短。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种集成化净水器。
本发明的技术方案如下：
一种集成化净水器，包括：
一集成净水滤芯，包括一滤芯壳体及设于其中的PVDF中空纤维膜组件和负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯；该滤芯壳体由顶胶注件、侧壁和底胶注件围绕而成，顶胶注件具有一出水通孔；PVDF中空纤维膜组件的膜丝在滤芯壳体内呈环状排布，上述膜丝的上端固接顶胶注件，下端固接底胶注件；负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯位于PVDF中空纤维膜的膜丝的环中，其下端封闭，其上端固接顶胶注件，且其内腔连通顶胶注件的出水通孔；上述PVDF中空纤维膜组件的膜丝的外径为0.5～2.5mm，内径为0.2～1.5mm，膜孔孔径为0.01～2μm，用以拦截悬浮物质、微粒和胶体物质，同时过滤细菌和病毒；上述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯以硅藻土为主要原料，均匀添加纳米活性炭，经烧结制成，并经过载银处理，膜孔孔径为0.1～0.3μm，用以过滤、吸附和抑制细菌滋生，同时表面负载二氧化钛，用以紫外灯下进行光催化氧化彻底分解污染物，抑制细菌，避免微生物的光复活；
一产水连接管，其下端密封连接滤芯壳体的顶胶注件的出水通孔，并连通负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的内腔，上端具有一净化水出口和一紫外灯管插入口，一具有玻璃外罩的紫外消毒灯经该紫外灯插入口插入所述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的内腔，且紫外消毒灯的玻璃外罩与产水连接管之间具有连通负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的内腔和产水连接管的净化水出口的间隙；
和一外壳，其上端具有一密封适配产水连接管的开口和一正洗排污口，其下端具有一进水口；集成净水滤芯置于该外壳中，顶胶注件的上端面与该外壳的上端的内侧面形成一上空腔，底胶注件的下端面与该外壳的下端的内侧面形成一下空腔，且该上空腔和下空腔通过PVDF中空纤维膜的膜丝相连通。
在本发明的一个优选实施方案中，所述紫外消毒灯的玻璃外罩的上部与产水连接管的上部的内壁密封连接。
在本发明的一个优选实施方案中，所述外壳的侧壁还具有至少一固定座。
进一步优选的，所述外壳包括一上壳和一下壳，该上壳和该下壳通过卡箍和密封圈相连。
进一步优选的，所述固定座的数量为二，其中之一设于所述上壳，另一设于所述下壳。
在本发明的一个优选实施方案中，所述外壳的材质为不锈钢。
在本发明的一个优选实施方案中，所述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的原料包括钛酸丁酯、硅藻土、纳米活性炭粉末、分散剂、纳米银抗菌剂、絮凝剂、稳定剂和去离子水。
本发明的有益效果：
1、本发明的集成化净水滤芯过滤级数只有两级，一级过滤为超滤过滤，可以有效拦截悬浮物质、微粒和胶体物质，同时过滤细菌和病毒，二级过滤为复合陶瓷滤芯过滤，该复合陶瓷滤芯以硅藻土为主要原料，均匀添加纳米活性炭，经烧结制成，并经过载银处理，膜孔孔径为0.1～0.3μm，用以过滤、吸附和抑制细菌滋生，同时表面负载二氧化钛，用以紫外灯下进行光催化氧化彻底分解污染物，抑制细菌，避免微生物的光复活。
2、本发明的净水器中设置紫外灯，一方面紫外光具有高效杀菌消毒作用，抑制细菌；另光一方面紫外光与滤芯内涂层的二氧化钛进行光催化氧化反应，有效降解污染物，催化结合紫外线照射避免了微生物的光复活，使得产水可以直接饮用。
3本发明的净水器能够实现正洗功能，可以有效清洗被污染的超滤过滤层，恢复其通量，大大延长了滤芯的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的集成化净水器结构剖视图。
图2为本发明的集成化净水器的集成净水滤芯的结构剖视图。
图3为本发明的集成化净水器的外壳的立体结构示意图；
图4为本发明的集成化净水器在第一过滤状态的结构剖视图。
图5为本发明的集成化净水器在第一正洗状态的结构剖视图。
图6为本发明的集成化净水器在第二过滤状态的结构剖视图。
图7为本发明的集成化净水器在第二正洗状态的结构剖视图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
如图1所示，一种集成化净水器，包括：一集成净水滤芯1、一产水连接管2和一外壳3。
如图2所示，集成净水滤芯1，包括一滤芯壳体10及设于其中的PVDF中空纤维膜组件11和负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12；该滤芯壳体10由顶胶注件101、侧壁102和底胶注件103围绕而成，顶胶注件101具有一出水通孔1011；PVDF中空纤维膜组件11的膜丝在滤芯壳体10内呈环状排布，上述膜丝的上端固接顶胶注件101，下端固接底胶注件103；负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12位于PVDF中空纤维膜的膜丝的环中，其下端封闭，其上端固接顶胶注件101，且其内腔120连通顶胶注件101的出水通孔1011；上述PVDF中空纤维膜组件11的膜丝的外径为0.5～2.5mm，内径为0.2～1.5mm，膜孔孔径为0.01～2μm，用以拦截悬浮物质、微粒和胶体物质，同时过滤细菌和病毒；上述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12以硅藻土为主要原料，均匀添加纳米活性炭，经烧结制成，并经过载银处理，膜孔孔径为0.1～0.3μm，用以过滤、吸附和抑制细菌滋生，同时表面负载二氧化钛，用以紫外灯下进行光催化氧化彻底分解污染物，抑制细菌，避免微生物的光复活；优选的，负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12的原料包括钛酸丁酯、硅藻土、纳米活性炭粉末、分散剂、纳米银抗菌剂、絮凝剂、稳定剂和去离子水，具体制备过程包括如下：
(1)将纯度大于98％的钛酸丁酯溶于乙醇中，配制成0.01～1mol/L的钛酸丁酯溶液，将浓度为90～100％的乙醇水溶液添加至钛酸丁酯溶液中，充分搅拌混合反应，所使用的钛酸丁酯溶液和乙醇溶液的重量比为1～100∶100；
(2)将步骤(1)所得的物料过滤得滤饼，并进行除杂；
(3)将步骤(2)所得的物料重新配制成浓度为0.01～1mol/L的溶液；
(4)在步骤(3)所得的溶液中加入酸进行酸解，酸的加入量为溶液的0.01～2％；
(5)在步骤(4)所得的物料中加入增稠剂，制得稳定的纳米二氧化钛溶胶；
(6)将上述纳米二氧化钛溶胶均匀的浸渍负载在涂层复合陶瓷坯体的内壁面，并于60～100℃干燥3～48h，得干燥生坯，该涂层复合陶瓷坯体为一端封闭、另一端开口的空心柱体，其制备方法包括如下步骤：
a、将硅藻土、纳米活性炭粉末、分散剂、纳米银抗菌剂和去离子水以1000∶30～1500∶1～20∶0～50∶1000-2000的重量比混合进行球磨，制得第一浆料；
b、将絮凝剂和稳定剂加入到上述第一浆料中，继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散，获得稳定的第一部分絮凝浆料；
c、将上述第一部分絮凝浆料熟化，然后在模具内空心注浆成型，脱模并放入烘箱干燥后获得一端封闭、另一端开口的空心柱体状的复合陶瓷生坯；
d、将硅藻土、分散剂和去离子水以1000∶1～20∶1000～2000的重量比混合进行球磨，制得第二浆料；
e、将絮凝剂和稳定剂加入到上述第二浆料中，继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散，获得稳定的第二部分絮凝浆料；
f、将第二部分絮凝浆料熟化，将熟化后的第二部分絮凝浆料浸渍涂层在上述复合陶瓷生坯的内和/或外表面，干燥后即得所述涂层复合陶瓷坯体；
(7)将上述干燥生坯在惰性气体或氮气保护下，于450～950℃保温烧结1～30h，然后随炉冷却至室温，得到所述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12。
所述步骤(1)中的搅拌的速度为500～3000rpm，搅拌时间为5～300min。
所述步骤(2)的除杂所用的介质为乙醇、去离子水或乙醇去离子水溶液。
所述步骤(4)的酸为盐酸、硝酸和硫酸中的至少一种。
所述增稠剂为聚乙烯醇、阿拉伯树胶或羧甲基纤维素钠。
所述惰性气体为氩气、氦气或氡气。
如图1所示，产水连接管2，其下端密封连接滤芯壳体10的顶胶注件101的出水通孔1011，并连通负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12的内腔120，上端具有一净化水出口21和一紫外灯插入口22，一具有玻璃外罩230的紫外消毒灯23经该紫外灯插入口22插入所述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12的内腔120，且紫外消毒灯23的玻璃外罩230与产水连接管2之间具有连通负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12的内腔120和产水连接管2的净化水出口21的间隙26，紫外消毒灯23的玻璃外罩230的上部与产水连接管2的上部的内壁通过一密封圈侧壁密封，且通过一固定螺母24与产水连接管2的紫外灯插入口22相连；
如图1和图3所示，外壳3，其材质为不锈钢，其上端具有一密封适配产水连接管2的开口和一正洗排污口31，其下端具有一进水口32，其侧壁具有二上下排列的固定座33；集成净水滤芯1置于该外壳3中，顶胶注件101的上端面与该外壳3的上端的内侧面形成一上空腔34，底胶注件103的下端面与该外壳3的下端的内侧面形成一下空腔35，且该上空腔34和下空腔35通过PVDF中空纤维膜的膜丝相连通；优选的，所述外壳3包括一上壳36和一下壳37，该上壳36和该下壳37通过卡箍和密封圈相连。
本发明的集成化净水器在充足空间(净水机可以横向摆放)内的工作过程如下：
(1)第一过滤状态：水路如图4的箭头所示，关闭正洗排污口31，外来水源从进水口32进入集成化净水器，依次经下空腔35、中空纤维膜组件11、负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12和间隙26，从净化水出口21流出净化后的水，该净化后的水通过紫外灯消毒可直接饮用。
(2)第一正洗状态：水路如图5的箭头所示，关闭净化水出口21，外来水源从进水口32进入集成化净水器，依次经下空腔35、中空纤维膜组件11的膜丝和上空腔34，从正洗排污口31流出清洗污水，在上述过程中，水体快速冲刷中空纤维膜的膜丝内壁，将附着在膜丝内壁上的污染物冲洗干净，达到清洁集成净水滤芯1，恢复通量，延长使用寿命的目的。
本发明的集成化净水器在狭小空间(净水机不便横向摆放只能竖向摆放)内的工作过程如下：
(1)第二过滤状态：水路如图6的箭头所示，关闭进水口32，外来水源从正洗排污口31进入集成化净水器，依次经上空腔34、中空纤维膜组件11、负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯12和间隙26，从净化水出口21流出净化后的水，该净化后的水通过紫外灯消毒可直接饮用。
(2)第二正洗状态：水路如图7的箭头所示，关闭净化水出口21，外来水源从正洗排污口31进入集成化净水器，依次经上空腔34、中空纤维膜组件11的膜丝和下空腔35，从进水口32流出清洗污水，在上述过程中，水体快速冲刷中空纤维膜的膜丝内壁，将附着在膜丝内壁上的污染物冲洗干净，达到清洁集成净水滤芯1，恢复通量，延长使用寿命的目的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
Claims (5)
1.一种集成化净水器，其特征在于：包括：
一集成净水滤芯，包括一滤芯壳体及设于其中的PVDF中空纤维膜组件和负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯；该滤芯壳体由顶胶注件、侧壁和底胶注件围绕而成，顶胶注件具有一出水通孔；PVDF中空纤维膜组件的膜丝在滤芯壳体内呈环状排布，上述膜丝的上端固接顶胶注件，下端固接底胶注件；负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯位于PVDF中空纤维膜的膜丝的环中，其下端封闭，其上端固接顶胶注件，且其内腔连通顶胶注件的出水通孔；上述PVDF中空纤维膜组件的膜丝的外径为0.5~2.5mm，内径为0.2~1.5mm，膜孔孔径为0.01~2μm，用以拦截悬浮物质、微粒和胶体物质，同时过滤细菌和病毒；上述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯以硅藻土为主要原料，均匀添加纳米活性炭，经烧结制成，并经过载银处理，膜孔孔径为0.1~0.3μm，用以过滤、吸附和抑制细菌滋生，同时表面负载二氧化钛，用以紫外灯下进行光催化氧化彻底分解污染物，抑制细菌，避免微生物的光复活；上述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的原料包括钛酸丁酯、硅藻土、纳米活性炭粉末、分散剂、纳米银抗菌剂、絮凝剂、稳定剂和去离子水，具体制备过程包括如下：
（1）将纯度大于98%的钛酸丁酯溶于乙醇中，配制成0.01~1mol/L的钛酸丁酯溶液，将浓度为90~100%的乙醇水溶液添加至钛酸丁酯溶液中，充分搅拌混合反应，所使用的钛酸丁酯溶液和乙醇溶液的重量比为1~100: 100；
（2）将步骤（1）所得的物料过滤得滤饼，并进行除杂；
（3）将步骤（2）所得的物料重新配制成浓度为0.01~1mol/L的溶液；
（4）在步骤（3）所得的溶液中加入酸进行酸解，酸的加入量为溶液的0.01~2%；
（5）在步骤（4）所得的物料中加入增稠剂，制得稳定的纳米二氧化钛溶胶；
（6）将上述纳米二氧化钛溶胶均匀的浸渍负载在涂层复合陶瓷坯体的内壁面，并于60~100℃干燥3~48h，得干燥生坯，该涂层复合陶瓷坯体为一端封闭、另一端开口的空心柱体，其制备方法包括如下步骤：
a、将硅藻土、纳米活性炭粉末、分散剂、纳米银抗菌剂和去离子水以1000: 30~1500: 1~20: 0~50: 1000-2000的重量比混合进行球磨，制得第一浆料；
b、将絮凝剂和稳定剂加入到上述第一浆料中，继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散，获得稳定的第一部分絮凝浆料；
c、将上述第一部分絮凝浆料熟化，然后在模具内空心注浆成型，脱模并放入烘箱干燥后获得一端封闭、另一端开口的空心柱体状的复合陶瓷生坯；
d、将硅藻土、分散剂和去离子水以1000: 1~20: 1000~2000的重量比混合进行球磨，制得第二浆料；
e、将絮凝剂和稳定剂加入到上述第二浆料中，继续球磨使絮凝剂和稳定剂均匀分散，获得稳定的第二部分絮凝浆料；
f、将第二部分絮凝浆料熟化，将熟化后的第二部分絮凝浆料浸渍涂层在上述复合陶瓷生坯的内和/或外表面，干燥后即得所述涂层复合陶瓷坯体；
（7）将上述干燥生坯在惰性气体或氮气保护下，于450~950℃保温烧结1~30h，然后随炉冷却至室温，得到所述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯；
一产水连接管，其下端密封连接滤芯壳体的顶胶注件的出水通孔，并连通负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的内腔，上端具有一净化水出口和一紫外灯管插入口，一具有玻璃外罩的紫外消毒灯经该紫外灯插入口插入所述负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的内腔，且紫外消毒灯的玻璃外罩与产水连接管之间具有连通负载光催化剂涂层的复合陶瓷滤芯的内腔和产水连接管的净化水出口的间隙；紫外消毒灯的玻璃外罩的上部与产水连接管的上部的内壁密封连接；
和一外壳，其上端具有一密封适配产水连接管的开口和一正洗排污口，其下端具有一进水口；集成净水滤芯置于该外壳中，顶胶注件的上端面与该外壳的上端的内侧面形成一上空腔，底胶注件的下端面与该外壳的下端的内侧面形成一下空腔，且该上空腔和下空腔通过PVDF中空纤维膜的膜丝相连通。
2.如权利要求1所述的一种集成化净水器，其特征在于：所述外壳的侧壁还具有至少一固定座。
3.如权利要求2所述的一种集成化净水器，其特征在于：所述外壳包括一上壳和一下壳，该上壳和该下壳通过卡箍和密封圈相连。
4.如权利要求3所述的一种集成化净水器，其特征在于：所述固定座的数量为二，其中之一设于所述上壳，另一设于所述下壳。
5.如权利要求1所述的一种集成化净水器，其特征在于：所述外壳的材质为不锈钢。
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