CN107519691B - 一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置及过滤方法 - Google Patents
一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置及过滤方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，该过滤装置包括第一过滤器、第二过滤器和水龙头，第一过滤器包括第一滤芯和第一滤芯套管，第一滤芯的过滤材料为单层石墨烯纳米片、三维介孔石墨烯纳米材料、三维大孔石墨烯纳米材料、石墨烯气凝胶、石墨烯纳米纤维或石墨烯有机骨架复合纳米材料中的任意一种；第二过滤器包括第二滤芯和第二滤芯套管，第二滤芯套管的入水口与第一滤芯套管的出水口连接，第二滤芯的过滤材料由氧化石墨烯‑超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成；水龙头的入水口与第二滤芯套管的出水口连接。本发明的过滤装置能全面去除饮用水中各类别污染物，具有结构简单、过滤效果好、净化效率高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水过滤技术，特别是涉及一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置及过滤方法。
背景技术
水是生命之源，获得安全饮用水是人类生存的基本需求。饮用水是指供人生活的饮水和生活用水。我国现行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对生活饮用水水质规定了严格的卫生要求，即：感官性状良好：透明、无色、无异味和异臭，无肉眼可见物；流行病学上安全：不含有病原微生物和寄生虫卵；化学组成对人无害：水中所含的化学物质对人体不造成急性中毒、慢性中毒和远期危害。然而，当前我国饮水安全形势非常严峻。随着工业化和城市化的快速推进，不少城市及其工业园周边区域饮用水水源受污染加重，一些城市自来水余氯超标现象突出，一些农村地区饮用水存在苦咸或含有高氟、高砷及大肠杆菌、血吸虫病原体等问题，对人民群众身体健康构成严重威胁。
整体而言，饮用水的可能污染物包括氟、铅、铬、镉、汞、砷、余氯、砷酸根、硫酸根等无机残留污染物，腐植酸、氯代烷烃、挥发性有机物(VOCs)、亚硝胺、氯代苯系物、溴代苯系物、氯均三嗪、灭草松、氯酚、含氮酚等有机残留污染物，以及大肠杆菌、霍乱菌、痢疾志贺氏菌、沙门氏菌、克雷白氏杆菌、血吸虫病原体等病原菌。然而，现有单一的加热煮沸、化学添加净化或过滤净化方法无法去除上述所有类别的污染物，难以达到深度净化的目的，因此有必要设计出系统的一体化深度净化方法。
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。石墨烯具有优异的电学、热学、机械学等性质，理论比表面积最高达2630m2/g，基于石墨烯的纳米材料具有超大比表面、纳米尺度孔径，表面电学等特性和可功能化改性等优异性能，已逐渐应用于水质净化工作中，并日益显示其优势和潜力(Jinsheng Cheng et al.Facile Synthesis of Three-DimensionalChitosan-Graphene Mesostructures for Reactive Black5Removal.Carbohydr.Polym.,2012,88(1),61-67；林耀朋,张旭,吴军.一种石墨烯污水净化剂；CN 103464097；刘巍,赵杰,杨丽娟.一种用于水体净化的环糊精-石墨烯微球制备方法[J].工业水处理,2013(12):73-73)。值得注意的是，石墨烯或氧化石墨烯表面具有独特的特性，可以有效杀灭细菌或抑制细菌生长(Zou X,Zhang L,Wang Z,et al.Mechanismsof the Antimicrobial Activities of Graphene Materials.[J].Journal of theAmerican Chemical Society,2016,138(7):2064-2077；F.Perreault,M.E.Tousley,M.Elimelech.Thin-Film Composite Polyamide Membranes Functionalized withBiocidal Graphene Oxide Nanosheets.Environ.Sci.Technol.Lett.,2014,1(1),71–76)。另外，研究显示，一些顺磁性金属粒子也具有较好的灭菌效果，可用于水体病原菌灭活(杨松.磁性中空/多孔纳米复合微球的制备、功能化及机理研究[D].中国科学技术大学,2009.)。
然而，现有的关于石墨烯用于净化水质的报道，大多集中在对污水的净化方法、或者对单一类别水体污染物的净化方法，尚未出现基于石墨烯特性而设计的针对饮用水的净化设备或方法、或者对饮用水中全类别污染物的系统性深度净化方案。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，提供一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其能去除饮用水中的各类别污染物、灭杀或阻隔饮用水中的各种病原菌，发挥石墨烯纳米材料的特点和优势，具有结构简单、过滤效果好、净化效率高的优点。
本发明采用的技术方案如下：
一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，包括
——第一过滤器，包括第一滤芯和第一滤芯套管，所述第一滤芯设置在第一滤芯套管内，所述第一滤芯套管设有入水口和出水口，所述第一滤芯的过滤材料为单层石墨烯纳米片、三维介孔石墨烯纳米材料、三维大孔石墨烯纳米材料、石墨烯气凝胶、石墨烯纳米纤维或石墨烯有机骨架复合纳米材料中的任意一种；
——第二过滤器，包括第二滤芯和第二滤芯套管，所述第二滤芯设置在第二滤芯套管内，所述第二滤芯套管设有入水口和出水口，其入水口与所述第一滤芯套管的出水口连接，所述第二滤芯的过滤材料由氧化石墨烯-超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成；
——水龙头，设有入水口和出水口，其入水口与所述第二滤芯套管的出水口连接。
本发明所述的饮用水过滤装置采用大比表面石墨烯纳米材料作为第一滤芯的过滤材料，能有效吸附水中余氯等异味物质，多环芳烃、残留杀虫剂、除草剂、化学溶剂等残留有机污染物，以及铅、铬、汞等重金属污染物；采用氧化石墨烯-超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料复合作为第二滤芯的过滤材料，将具有良好抗菌效果的氧化石墨烯和超顺磁性纳米粒子相结合，充分发挥病原菌灭杀的作用，同时利用石墨烯增强硅藻瓷材料使过滤材料中的细微粒径形成“微孔道网络”，有效隔除体积较大的致病菌，能全面灭杀或阻隔病原菌，如大肠杆菌、霍乱菌、痢疾志贺氏菌、沙门氏菌、克雷白氏杆菌、血吸虫病原体等。本发明的饮用水过滤装置能先吸附污染物，再灭杀或阻隔病原菌，达到全面、高效地深度过滤净化饮用水的目的，充分发挥各种石墨烯纳米材料的特点和优势，而且具有结构简单的优点。
进一步地，所述第二滤芯的过滤材料中，所述氧化石墨烯-超磁顺纳米粒子复合材料的重量百分比为30～70％；所述氧化石墨烯-超磁顺纳米粒子复合材料中的超磁顺纳米粒子为α-Fe2O3、Fe3O4或纳米氧化钇中的任意一种，其粒径小于10nm；所述石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、长石、石墨烯、氧化铝、硼玻璃、滑石粉和石英石粉烧制而成。
通过限定氧化石墨烯-超磁顺纳米粒子复合材料在第二滤芯的过滤材料中的占比，确保过滤材料灭杀或阻隔病原菌的效果，更优地，所述氧化石墨烯-超磁顺纳米粒子复合材料与石墨烯增强硅藻瓷材料的重量比例为3:7。通过限定超磁顺纳米粒子的粒径小于10nm，能提高过滤材料杀灭及阻隔病原菌的性能。通过限定石墨烯增强硅藻瓷材料的原材料，能有效控制过滤材料中“微孔道网络”的尺寸大小，提高其阻隔病原菌的性能。
进一步地，所述第一滤芯的过滤材料由100～325目的再生纤维布或玻璃纤维布包裹，所述第二滤芯的过滤材料由100～325目的再生纤维布或玻璃纤维布包裹。通过使用100～325目的再生纤维布或玻璃纤维布包裹，一方面能使水顺利通过过滤材料，另一方面能维持过滤材料的填充密度，避免过滤材料过于松散导致净化效果下降。
进一步地，还包括六级高分子筛网，分别为第一级高分子筛网、第二级高分子筛网、第三级高分子筛网、第四级高分子筛网、第五级高分子筛网和第六级高分子筛网；所述第一级高分子筛网和第二级高分子筛网层叠设置在第一滤芯套管的入水口，所述第三级高分子筛网设置在第一滤芯套管的出水口，所述第四级高分子筛网设置在第二滤芯套管的入水口，所述第五级高分子筛网设置在第二滤芯套管的出水口，所述第六级高分子筛网设置在水龙头的出水口。
通过设置六级高分子筛网，能更大程度地提高过滤装置的净化效果，而且将各级高分子筛网分别设置在第一滤芯套管、第二滤芯套管和水龙头的入水口或出水口，不必额外增加其他设备，因此确保过滤装置结构精简、占地空间小、实用性高、应用范围广。
进一步地，所述每级高分子筛网的材料为石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料、石墨烯/聚四氟乙烯复合材料、石墨烯/聚醚醚酮复合材料中的任意一种。
进一步地，所述第一级高分子筛网的目数为50～100目，所述第二级高分子筛网的目数为120～250目，所述第三级高分子筛网的目数为270～325目，所述第四级高分子筛网的目数为400～600目，所述第五级高分子筛网的目数为600～2000目，所述第六级高分子筛网的目数为2000～8000目。通过合理设计各级高分子筛网的孔径大小，能实现逐级过滤饮用水，达到更高的净化效率，同时延长了各级高分子筛网的使用寿命。
进一步地，所述第二过滤器还包括石墨烯发热膜，所述石墨烯发热膜覆盖所述第二滤芯套管的内壁，并安装有内置电极。所述石墨烯发热膜设置在第二过滤器中，能对饮用水进行加热，并且能快速导热，方便用户打开水龙头就能得到适口的温水。
进一步地，所述第二过滤器还包括高分子隔热层和防水层，所述高分子隔热层覆盖所述第二滤芯套管的内壁，并位于石墨烯发热膜与第二滤芯套管的内壁之间，所述防水层覆盖在所述石墨烯发热膜之上。高分子隔热层能避免用户在使用过程中被烫伤，防水层能有效避免石墨烯发热膜和内置电极受到侵蚀。
进一步地，所述石墨烯发热膜的材料为氮掺杂石墨烯、氧化锡/石墨烯纳米复合材料、石墨烯-碳纳米管复合材料中的任意一种；所述高分子隔热层的材料为聚对二甲苯、聚芳醚、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚喹啉、聚吡咯、石墨型梯形聚合物、菲绕啉类梯形聚合物中的任意一种；所述防水层的材料为聚氨酯或改性聚氨酯材料。
本发明还提供一种基于石墨烯技术的饮用水过滤方法，该过滤方法包括以下步骤：使饮用水先后经过第一滤层和第二滤层进行过滤；所述第一滤层的材料为单层石墨烯纳米片、三维介孔石墨烯纳米材料、三维大孔石墨烯纳米材料、石墨烯气凝胶、石墨烯纳米纤维或石墨烯有机骨架复合纳米材料中的任意一种；所述第二滤层的材料由氧化石墨烯-超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置的结构示意图；
图2为第一滤芯套管与第一级高分子筛网、第二级高分子筛网的安装分解图；
图3为第二滤芯套管与第五级高分子筛网的安装分解图。
具体实施方式
请参阅图1，其为本发明的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置的结构示意图。本发明提供的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置包括第一过滤器1、第二过滤器2、基座3、水龙头4和六级高分子筛网。所述第一过滤器1和第二过滤器2安装在基座3上，所述第一过滤器1、第二过滤器2和水龙头4串联设置。
所述第一过滤器1包括第一滤芯10和第一滤芯套管11。所述第一滤芯10设置在第一滤芯套管11内。所述第一滤芯套管11的底部设有入水口，顶部设有出水口。所述第一滤芯套管11可选用不锈钢、合金、高强度玻璃、石英、陶瓷、聚四氟乙烯或聚碳酸酯等高强度，对水体友好的疏水型高分子材料，优选高强度玻璃或陶瓷材料。
所述第一滤芯10包括滤料外壳和填充在滤料外壳内的过滤材料。所述第一滤芯10的滤料外壳略小于所述第一滤芯套管11的内腔，其设有均匀分布的通孔，且表面光滑。所述第一滤芯10的过滤材料为单层石墨烯纳米片、三维介孔石墨烯纳米材料、三维大孔石墨烯纳米材料、石墨烯气凝胶、石墨烯纳米纤维或石墨烯有机骨架复合纳米材料中的任意一种，并由100～325目的再生纤维布或玻璃纤维布包裹。
所述第二过滤器2包括第二滤芯20、第二滤芯套管21、石墨烯发热膜22、高分子隔热层23和防水层24。所述第二滤芯20设置在第二滤芯套管21内。所述第二滤芯套管21的顶部设有入水口，底部设有出水口，其入水口与所述第一滤芯套管11的出水口连接。所述第二滤芯套管21可选用不锈钢、合金、高强度玻璃、石英、陶瓷、聚四氟乙烯或聚碳酸酯等高强度，对水体友好的疏水型高分子材料，优选高强度玻璃或陶瓷材料。
所述第二滤芯20包括滤料外壳和填充在滤料外壳内的过滤材料。所述第二滤芯20的滤料外壳略小于所述第二滤芯套管21的内腔，其设有均匀分布的通孔，且表面光滑。所述第二滤芯20的过滤材料由氧化石墨烯-超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成，并由100～325目的再生纤维布或玻璃纤维布包裹。所述氧化石墨烯-超磁顺纳米粒子复合材料在第二滤芯20的过滤材料中的重量百分比为30～70％，其中的超磁顺纳米粒子为α-Fe2O3、Fe3O4或纳米氧化钇中的任意一种，其粒径小于10nm，所述石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、长石、石墨烯、氧化铝、硼玻璃、滑石粉和石英石粉烧制而成。
所述石墨烯发热膜22覆盖所述第二滤芯套管21的内壁，并安装有内置电极220。所述高分子隔热层23覆盖所述第二滤芯套管21的内壁，并位于石墨烯发热膜22与第二滤芯套管21的内壁之间。所述防水层24覆盖在所述石墨烯发热膜22之上。
所述石墨烯发热膜22的材料为氮掺杂石墨烯、氧化锡/石墨烯纳米复合材料、石墨烯-碳纳米管复合材料中的任意一种。所述高分子隔热层23的材料为聚对二甲苯、聚芳醚、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚喹啉、聚吡咯、石墨型梯形聚合物、菲绕啉类梯形聚合物中的任意一种。所述防水层24的材料为聚氨酯或改性聚氨酯纳米材料。
所述基座3用于承载所述第一过滤器1和第二过滤器2，其安装有电源控制开关。所述第二滤芯套管21的内壁安装有智能数显温度控制器。所述智能数显温度控制器、电源控制开关和石墨烯发热膜22的内置电极220串联，并与外部电源电连接。
所述水龙头4设有入水口和出水口，其入水口通过出水管40与所述第二滤芯套管21的出水口连接。所述出水管40为不锈钢水管或PPR水管。所述水龙头4安装有红外感应器41，便于通过感应用户的手部，控制其出水口的开闭。
所述六级高分子筛网分别为第一级高分子筛网51、第二级高分子筛网52、第三级高分子筛网53、第四级高分子筛网54、第五级高分子筛网55和第六级高分子筛网56，每级高分子筛网的材料为石墨烯/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料、石墨烯/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料、石墨烯/聚醚醚酮(PEEK-1000)复合材料中的任意一种。
如图2所示，第一级高分子筛网51和第二级高分子筛网52从下至上层叠设置在第一滤芯套管11的入水口处。所述第一滤芯套管11的入水口外侧设有第一套管外螺纹110。所述第一级高分子筛网51和第二级高分子筛网52均为圆形筛网，第一级高分子筛网51的边缘内侧设有第一筛网内螺纹510，第二级高分子筛网52的边缘外侧设有与第一筛网内螺纹510配合的第二筛网外螺纹520，其边缘内侧设有与所述第一套管外螺纹110配合的第二筛网内螺纹521。所述第一级高分子筛网51的目数为50～100目，所述第二级高分子筛网52的目数为120～250。
所述第三级高分子筛网53设置在第一滤芯套管11的出水口。所述第一滤芯套管11的出水口内侧设有第一套管内螺纹。所述第三级高分子筛网53为圆形筛网，其边缘外侧设有与所述第一套管内螺纹配合的第三筛网外螺纹。所述第三级高分子筛网53的目数为270～325目。
所述第四级高分子筛网54设置在第二滤芯套管21的入水口。所述第二滤芯套管21的入水口内侧设有第二套管内螺纹。所述第四级高分子筛网54为圆形筛网，其边缘外侧设有与所述第二套管内螺纹配合的第四筛网外螺纹。所述第四级高分子筛网54的目数为400～600目。
如图3所示，所述第五级高分子筛网55设置在第二滤芯套管21的出水口。所述第二滤芯套管21的出水口外侧设有第二套管外螺纹210。所述第五级高分子筛网55为圆形筛网，其边缘内侧设有与所述第二套管外螺纹210配合的第五筛网内螺纹550。所述第五级高分子筛网55的目数为600～2000目。
所述第六级高分子筛网56设置在水龙头4的出水口。所述水龙头4的出水口外侧设有水龙头外螺纹42。所述第六级高分子筛网56为圆形筛网，其边缘内侧设有与所述水龙头外螺纹42配合的第六筛网内螺纹560。所述第六级高分子筛网56的目数为2000～8000目。
各级高分子筛网通过螺纹安装，方便拆卸、清洗和更换。
使用本发明的饮用水过滤装置时，先将外部饮用水源的出水阀A通过连接水管B接入所述第一滤芯套管11的入水口，再打开出水阀A，利用该饮用水过滤装置对饮用水进行过滤，然后打开所述水龙头4，则经过滤净化的饮用水从水龙头4的出水口流出。由于饮用水依序经过第一级高分子筛网51、第二级高分子筛网52、第一滤芯10、第三级高分子筛网53、第四级高分子筛网54、第二滤芯20、第五级高分子筛网55、第六级高分子筛网56进行过滤，其中的各类别污染物被吸附去除，各种病原菌被灭杀或阻隔，因此过滤净化后的水质达到高纯度，用户可放心饮用。通过调节所述智能数显温度控制器可控制石墨烯发热膜22的工作状态，使从水龙头4的出水口流出的饮用水的温度最高可达38℃，方便用户得到适口的温水。
实施例一：
在本实施例中，所述第一滤芯套管11的材质为不锈钢。所述第一滤芯10的滤料外壳的材质为不锈钢。所述第一滤芯10的过滤材料为三维介孔石墨烯纳米材料，并由200目的再生纤维布包裹。
所述第二滤芯套管21的材质为不锈钢。所述第二滤芯20的滤料外壳的材质为铜。所述第二滤芯20的过滤材料由氧化石墨烯-α-Fe2O3超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料按30:70的重量比例混合而成，并由200目的再生纤维布包裹。所述石墨烯增强硅藻陶瓷由以下重量比例的原料烧制而成：硅藻土47.0％、高岭土20.1％、长石13.4％、石墨烯3.3％、氧化铝4.0％、硼玻璃3.4％、滑石粉3.4％、石英石粉5.4％。
所述每级高分子筛网的材料为石墨烯/聚偏氟乙烯(PVDF)复合材料。所述第一级高分子筛网51的目数为60目，第二级高分子筛网52的目数为150目，第三级高分子筛网53的目数为270目，第四级高分子筛网54的目数为500目，第五级高分子筛网55的目数为1000目，第六级高分子筛网56的目数为5000目。
所述石墨烯发热膜22的材料为氮掺杂石墨烯。所述高分子隔热层23的材料为聚芳醚。
实施例二：
在本实施例中，所述第一滤芯套管11的材质为陶瓷。所述第一滤芯10的滤料外壳的材质为陶瓷。所述第一滤芯10的过滤材料为石墨烯有机骨架复合纳米材料，并由300目的玻璃纤维布包裹。
所述第二滤芯套管21的材质为陶瓷。所述第二滤芯20的滤料外壳的材质为碳钢。所述第二滤芯20的过滤材料由氧化石墨烯-Fe3O4超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料按50:50的重量比例混合而成，并由300目的玻璃纤维布包裹。所述石墨烯增强硅藻陶瓷由以下重量比例的原料烧制而成：硅藻土48％、高岭土21.6％、长石14.4％、石墨烯4.1％、氧化铝2.6％、硼玻璃2.4％、滑石粉2.7％、石英石粉4.2％。
所述每级高分子筛网的材料为石墨烯/聚四氟乙烯(PTFE)复合材料。所述第一级高分子筛网51的目数为80目，第二级高分子筛网52的目数为180目，第三级高分子筛网53的目数为300目，第四级高分子筛网54的目数为600目，第五级高分子筛网55的目数为800目，第六级高分子筛网56的目数为8000目。
所述石墨烯发热膜22的材料为氧化锡/石墨烯纳米复合材料。所述高分子隔热层23的材料为石墨型梯形聚合物。
实施例三：
在本实施例中，所述第一滤芯套管11的材质为不锈钢。所述第一滤芯10的滤料外壳的材质为高强度玻璃。所述第一滤芯10的过滤材料为石墨烯气凝胶，并由270目的再生纤维布包裹。
所述第二滤芯套管21的材质为高强度玻璃。所述第二滤芯20的滤料外壳的材质为氮化铝陶瓷。所述第二滤芯20的过滤材料由氧化石墨烯-纳米氧化钇超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料按60:40的重量比例混合而成，并由270目的再生纤维布包裹。
所述石墨烯增强硅藻陶瓷由以下重量比例的原料烧制而成：硅藻土44.8％、高岭土17.9％、长石13.3％、石墨烯6.6％、氧化铝4.7％、硼玻璃4.4％、滑石粉3.1％，石英石粉5.2％。
所述每级高分子筛网的材料为石墨烯/聚醚醚酮(PEEK-1000)复合材料。所述第一级高分子筛网51的目数为100目，第二级高分子筛网52的目数为230目，第三级高分子筛网53的目数为300目，第四级高分子筛网54的目数为400目，第五级高分子筛网55的目数为1340目，第六级高分子筛网56的目数为5000目。
所述石墨烯发热膜22的材料为石墨烯-碳纳米管复合材料。所述高分子隔热层23的材料为聚喹啉。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：包括
——第一过滤器，包括第一滤芯和第一滤芯套管，所述第一滤芯设置在第一滤芯套管内，所述第一滤芯套管设有入水口和出水口，所述第一滤芯的过滤材料为单层石墨烯纳米片、三维介孔石墨烯纳米材料、三维大孔石墨烯纳米材料、石墨烯气凝胶、石墨烯纳米纤维或石墨烯有机骨架复合纳米材料中的任意一种；
——第二过滤器，包括第二滤芯和第二滤芯套管，所述第二滤芯设置在第二滤芯套管内，所述第二滤芯套管设有入水口和出水口，其入水口与所述第一滤芯套管的出水口连接，所述第二滤芯的过滤材料由氧化石墨烯-超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成；
——水龙头，设有入水口和出水口，其入水口与所述第二滤芯套管的出水口连接；
所述第二滤芯的过滤材料中，所述氧化石墨烯-超顺磁纳米粒子复合材料的重量百分比为30～70％；所述氧化石墨烯-超顺磁纳米粒子复合材料中的超顺磁纳米粒子为纳米氧化钇，其粒径小于10nm；所述石墨烯增强硅藻瓷材料由硅藻土、高岭土、长石、石墨烯、氧化铝、硼玻璃、滑石粉和石英石粉烧制而成。
2.根据权利要求1所述的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：所述第一滤芯的过滤材料由100～325目的再生纤维布或玻璃纤维布包裹，所述第二滤芯的过滤材料由100～325目的再生纤维布或玻璃纤维布包裹。
3.根据权利要求1所述的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：还包括六级高分子筛网，分别为第一级高分子筛网、第二级高分子筛网、第三级高分子筛网、第四级高分子筛网、第五级高分子筛网和第六级高分子筛网；所述第一级高分子筛网和第二级高分子筛网层叠设置在第一滤芯套管的入水口，所述第三级高分子筛网设置在第一滤芯套管的出水口，所述第四级高分子筛网设置在第二滤芯套管的入水口，所述第五级高分子筛网设置在第二滤芯套管的出水口，所述第六级高分子筛网设置在水龙头的出水口。
4.根据权利要求3所述的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：所述每级高分子筛网的材料为石墨烯/聚偏氟乙烯复合材料、石墨烯/聚四氟乙烯复合材料、石墨烯/聚醚醚酮复合材料中的任意一种。
5.根据权利要求3所述的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：所述第一级高分子筛网的目数为50～100目，所述第二级高分子筛网的目数为120～250目，所述第三级高分子筛网的目数为270～325目，所述第四级高分子筛网的目数为400～600目，所述第五级高分子筛网的目数为600～2000目，所述第六级高分子筛网的目数为2000～8000目。
6.根据权利要求1所述的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：所述第二过滤器还包括石墨烯发热膜，所述石墨烯发热膜覆盖所述第二滤芯套管的内壁，并安装有内置电极。
7.根据权利要求6所述的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：所述第二过滤器还包括高分子隔热层和防水层，所述高分子隔热层覆盖所述第二滤芯套管的内壁，并位于石墨烯发热膜与第二滤芯套管的内壁之间，所述防水层覆盖在所述石墨烯发热膜之上。
8.根据权利要求7所述的基于石墨烯技术的饮用水过滤装置，其特征在于：所述石墨烯发热膜的材料为氮掺杂石墨烯、氧化锡/石墨烯纳米复合材料、石墨烯-碳纳米管复合材料中的任意一种；所述高分子隔热层的材料为聚对二甲苯、聚芳醚、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、聚喹啉、聚吡咯、石墨型梯形聚合物、菲绕啉类梯形聚合物中的任意一种；所述防水层的材料为聚氨酯或改性聚氨酯材料。
9.如权利要求1所述的一种基于石墨烯技术的饮用水过滤装置的过滤方法，其特征在于包括以下步骤：使饮用水先后经过第一滤芯和第二滤芯进行过滤；所述第一滤芯的材料为单层石墨烯纳米片、三维介孔石墨烯纳米材料、三维大孔石墨烯纳米材料、石墨烯气凝胶、石墨烯纳米纤维或石墨烯有机骨架复合纳米材料中的任意一种；所述第二滤芯的材料由氧化石墨烯-超顺磁性纳米粒子复合材料和石墨烯增强硅藻瓷材料混合而成。
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