CN107285431B - 一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯 - Google Patents
一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，是将通过蛋白质改性的阳离子交换树脂粉末和壳聚糖混合，装入模具，升温至200‑220℃，在压力为20‑25MPa下定型，冷却脱模制得滤柱，外层包裹PP棉保护层，封入壳体内即得到净水器滤芯；本发明的目的在于提供一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，利用蛋白质改性后阳离子交换树脂和壳聚糖中含有的大量微孔，且其中的活性基团可与重金属离子进行螯合，形成网状结构的笼形分子，能够有效地吸附重金属离子，对各种重金属废水中各种离子进行富集、分离。
Description
技术领域
本发明属于净水设备技术领域，具体涉及一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯。
背景技术
我国水资源总量居世界第6位，但人均水量约为世界人均水量的1/4，是水资源严重不足的国家之一，预计到2010年总缺口将达到1140亿吨。近年来随着工业生产和城市现代化水平的发展，废水大量排放，水源中重金属积累加剧，重金属污染越来越严重。重金属废水主要来自矿山坑内排水，选矿厂尾矿排水，废石场淋浸水，有色金属冶炼厂除尘排水，有色金属加工厂酸洗水，电镀厂镀件洗涤水，钢铁厂酸洗排水，以及电解、农药、医药、油漆、颜料等工业。近年来，随着工业发展和人类自身活动的增加，大量含有重金属污染物的工业废水和城市生活污水被排入江河湖泊。重金属废水污染具有毒效长期持续，生物不可降解的特点，且可通过食物链作用进入人体，并在人体内累积，从而导致各种疾病和机能紊乱，最终对人体健康造成严重危害。
专利CN200810103461.6和专利CN201110339094.1中均利用壳聚糖制作净化滤芯，但是单一的壳聚糖制备的滤芯净化效果不强，专利CN201310246088.0中提供了一种炭棒滤芯及其制备方法，结合使用壳聚糖和树脂，同时加入了其他材料制作净水滤芯，但净化的效果并未指出。
在本发明中，我们将通过蛋白质改性后的阳离子交换树脂和壳聚糖结合制备净水器滤芯，壳聚糖中含有的大量微孔，结合树脂中的活性基团形成网状结构的笼形分子，且其中蛋白质大分子与水分子有较强的亲和力，将蛋白质加入阳离子交换树脂的聚合体系，在一定程度上提高树脂的生物降解性能，能够有效地消除饮用水中重金属离子的污染，对人体起到保护作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，利用改性阳离子交换树脂和壳聚糖中含有的大量微孔，其中的羟基、羧基、氨基等活性基团可与重金属离子进行螯合，形成网状结构的笼形分子，从而能有效地吸附重金属离子，对各种重金属废水中各种离子进行富集、分离。
为了达到上述目的，本发明提供了一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，包括改性阳离子交换树脂内层，包裹在改性阳离子交换树脂内层外的PP棉保护层，以及壳体；
所述改性阳离子交换树脂内层是将改性阳离子交换树脂粉末和壳聚糖按重量比1:1-1.5混合，装入模具，升温至200-220℃，在压力为20-25MPa下定型，冷却脱模制得滤柱；
其中，改性阳离子交换树脂粉末包括以下重量份材料：阳离子交换树脂25-27份，高岭土8-10份，蛋白质10-12份，交联剂15-17份，过硫酸铵6-8份。
优选地，所述交联剂为聚乙烯醇交联剂。
优选地，所述改性阳离子交换树脂粉末和壳聚糖颗粒大小为20-100目。
优选地，所述阳离子交换树脂为苯乙烯系阳离子交换树脂、苯丙烯系阳离子交换树脂或季铵型阳离子交换树脂中的一种。
优选地，所述壳体材料为不锈钢。
本发明的有益效果是：
1.蛋白质本身就是一种亲水性材料，蛋白质大分子主链上分布着羧基、氨基、酰胺基、羟基、巯基等亲水基团，与水分子有较强的亲和力。将蛋白质加入阳离子交换树脂的聚合体系，在一定程度上提高树脂的生物降解性能。
2.壳聚糖中含有的大量微孔，结合改性阳离子交换树脂的使用，利用其中的羟基、羧基、氨基等活性基团可与重金属离子进行螯合，形成网状结构的笼形分子，从而能有效地吸附重金属离子，对各种重金属废水中各种离子进行富集、分离。
附图说明
图1为本发明制备得到的改性阳离子交换树脂净水器滤芯的剖面图。
具体实施方式
下面结合具体实施例详细说明本发明，但本发明并不局限于具体实施例。
参考图1
实施例1：
将重量份25份季铵型阳离子交换树脂，8份高岭土混合，使用8mol/L的NaOH溶液调节溶液pH为7，加入15份聚乙烯醇交联剂，过硫酸铵6份和蛋白质12份，反应6小时，60℃下干燥真空10小时，粉碎后得改性阳离子交换树脂粉末。
筛选出100目的改性阳离子交换树脂粉末和壳聚糖，按重量比1:1.5混合，装入模具，升温至200度，在压力为25MPa下定型，冷却脱模制得滤柱，即改性阳离子交换树脂内层1，在滤柱外包裹上PP棉保护层2，装入壳体3内即得净水器滤芯。
对比例1：
将重量份25份季铵型阳离子交换树脂，8份高岭土混合，使用8mol/L的NaOH溶液调节溶液pH为7，加入15份聚乙烯醇交联剂，过硫酸铵6份和蛋白质12份，反应6小时，60℃下干燥真空10小时，粉碎后得改性阳离子交换树脂粉末。
筛选出100目的改性阳离子交换树脂粉末装入模具，升温至200度，在压力为25MPa下定型，冷却脱模制得滤柱，在滤柱外包裹上PP棉保护层，装入壳体内即得净水器滤芯。
相对于实施例1中净水器滤芯，区别在于未加入壳聚糖。
对比例2：
将重量份25份季铵型阳离子交换树脂与8份高岭土混合，使用8mol/L的NaOH溶液调节溶液pH为7，未加入交联剂和蛋白质，在相同的条件下反应6小时，60℃下干燥真空10小时，粉碎后得阳离子交换树脂粉末。
筛选出100目的阳离子交换树脂粉末和壳聚糖，按重量比1:1.5混合，装入模具，升温至200度，在压力为25MPa下定型，冷却脱模制得滤柱，在滤柱外包裹上PP棉保护层，装入壳体内即得净水器滤芯。
相对于实施例1中净水器滤芯，区别在于阳离子交换树脂没有通过蛋白质改性。
测试方式：
取相同水样，设置空白对照(未使用净水装置)，分别使用实施例1和对比例1-2中制备的滤芯净化水样，分别统计滤芯使用10天，100天和200天时净化后水样中的重金属离子，结果如下表：
从表中可以看出，实施例1中的净水器滤芯对金属离子有很好的吸收分离作用，净化后的水质能够符合国家优质水的标准，同时其净化能力在200天后也还有很强的净化效果，使用时建议每6-9个月更换一次。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，此实施例为最优实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，其特征在于：包括改性阳离子交换树脂内层(1)，包裹在改性阳离子交换树脂内层外的PP棉保护层(2)，以及壳体(3)；
所述改性阳离子交换树脂内层是将改性阳离子交换树脂粉末和壳聚糖按重量比1:1-1.5混合，装入模具，升温至200-220℃，在压力为20-25MPa下定型，冷却脱模制得滤柱；
其中，改性阳离子交换树脂粉末包括以下重量份材料：阳离子交换树脂25-27份，高岭土8-10份，蛋白质10-12份，交联剂15-17份，过硫酸铵6-8份。
2.根据权利要求1中所述的一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，其特征在于，所述交联剂为聚乙烯醇交联剂。
3.根据权利要求1中所述的一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，其特征在于，所述改性阳离子交换树脂粉末和壳聚糖颗粒大小为20-100目。
4.根据权利要求1中所述的一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，其特征在于，所述阳离子交换树脂为苯乙烯系阳离子交换树脂、苯丙烯系阳离子交换树脂或季铵型阳离子交换树脂中的一种。
5.根据权利要求1中所述的一种改性阳离子交换树脂净水器滤芯，其特征在于，所述壳体材料为不锈钢。
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