CN108854960B - 一种水过滤棒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水过滤棒,包括第一管体、第二管体和第三管体,第一管体、第二管体和第三管体依次通过螺纹密封连接,上述第一管体内设置有纳米滤芯,第二管体内设置有活性炭滤芯,第三管体内设置有陶瓷滤芯,第三管体设有过滤端口,过滤端口用于插在待过滤的水源中,第一管体设有饮水端口,饮水端口用于流出过滤后的水。本发明的水过滤棒,可方便快捷的对水进行过滤;每一段滤芯可单独更换,过滤方便,简单,快捷,环保。本发明活性炭滤芯采用了改性活性碳纤维,此材料具有比表面积大、吸附速度快、杂质少等优点,能够吸附水中的有机物、异味以及色素等,提高了活性碳纤维的亲水性、抗菌性等,具有良好的稳定性,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种水过滤棒。
背景技术
水过滤的概念要依据水所处的主客位置而定义。水作为主体时,水过滤是一种过滤、处理其他杂质的介质,是通过水的溶解来有效分离固体和气体的一种过滤方式。水作为客体时,水过滤是专门针对水进行处理的一种方法,是利用过滤介质将水中悬浮固体除去,从而获得清水的方法。水过滤分为粗过滤和精过滤,粗过滤主要是通过滤芯直接过水;而精过滤主要是利用微孔过滤,现有技术中主要采用超滤膜,但是单一使用超滤膜由于水里含有胶体、铁屑、泥浆等固体颗粒物导致超滤膜的孔容易堵塞,造成超滤膜的使命周期过短和失效的问题。
作为第一代的多孔炭吸附材料,活性炭因来源广泛,价格适中等特点,成为最常用的吸附材料,但是由于普通活性炭存在灰分高、孔容小、微孔分布过宽、比表面积小和吸附选择性能差等特点,加上其表面官能团及电化学性质的一些限制,使其对污染物的吸附去除作用有限,且原来的粒状和粉状活性炭明显暴露出许多难以克服的弱点,而且它的物理形状使它在应用操作上较不方便、工程适应性差等,而随着生产和生活水平的提高,人们对活性炭等吸附材料的性能要求也越来越高,因此活性炭远远不能满足国内外市场的要求。
活性碳纤维是第二代的新型炭质吸附材料,是一种多孔性纤维状吸附材料,结构上与活性炭有很大的差别。活性碳纤维具有纤维直径小,比表面积高,微孔结构发达,孔径小且分布窄,吸附容量大,吸附脱附速度快,再生较容易,并可根据具体要求制备成相应的形态,如毡、布等,使用方便等优点。制造活性碳纤维的基体原料有很多,如聚丙烯腈、聚乙烯醇、粘胶纤维、酚醛树脂纤维以及沥青基纤维等。这些原料经过预氧化、炭化和活化制成活性碳纤维。特别是聚丙烯腈基活性碳纤维,含有氮官能团,对硫系化合物和氮系化合物具有特殊的吸附能力,使用范围较广。然而活性碳纤维的广泛使用也受到一定限制,主要的因素是成本和纤维性能,限制了其广泛应用。
综上所述,现阶段亟待研发出一种高性能和多功能活性碳纤维新产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水过滤棒,其可方便快捷的对水进行过滤。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种水过滤棒,包括第一管体、第二管体和第三管体,第一管体、第二管体和第三管体依次通过螺纹密封连接,上述第一管体内设置有纳米滤芯,第二管体内设置有活性炭滤芯,第三管体内设置有陶瓷滤芯,第三管体设有过滤端口,过滤端口用于插在待过滤的水源中,第一管体设有饮水端口,饮水端口用于流出过滤后的水。
优选地,饮水端口设置有吸嘴。
优选地,还包括抽水结构,抽水结构包括管状密封壳体,壳体与饮水端口密封相连,壳体与饮水端口相连的底面设置有由饮水端口至壳体内部可通过的第一单向阀,壳体的侧壁上设有抽气管,抽气管内装配有活塞,活塞上连接有活塞杆,活塞杆的端部设有把手,上述壳体的侧壁还设有由壳体内部至壳体外部可通过的第二单向阀,壳体的侧壁还设有出水口,出水口装配有密封盖。该结构的作用在于,减轻饮水者花费大力气进行抽吸,水经抽水结构抽吸后直接从出水口流出供饮用。
优选地,抽气管中安装有弹簧,弹簧与活塞相连,弹簧使得被抽拉的活塞能够及时复位。
本发明工作原理为:陶瓷滤芯、活性炭滤芯和纳米滤芯可对水源进行递进过滤。按照水源环境需求可对滤芯进行选择,可对不同类型滤芯进行组合使用,也可以对滤芯进行单独使用。
所述活性炭滤芯内设改性活性碳纤维。
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.粘胶纤维在氮气保护下,以5-30℃/min升温至700-900℃后,通入含过氧化氢的水蒸气进行活化,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3-10%,氮气和水蒸气体积比为1:(0.5-2),活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至20-30℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将酸、无水乙醇按(1.5-5):(5-20)的体积比混合,在20-50℃下搅拌均匀后进行超声处理,得到酸处理液;将活性碳纤维置于酸处理液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将金属盐、无水乙醇按(3-18):(80-100)的质量比混合,搅拌均匀后加入所得混合溶液质量0-5%的添加剂,搅拌均匀后得到混匀的溶液,然后将酸处理的活性碳纤维置于混匀的溶液进行浸渍处理,置于恒温震荡箱中震荡处理30-60min,用无水乙醇反复冲洗3-5次,干燥,通入氮气保护后,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下自然冷却至20-30℃后取出,得到改性活性碳纤维。
优选地,所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.粘胶纤维在氮气保护下,以5-30℃/min升温至700-900℃后,通入含过氧化氢的水蒸气进行活化,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3-10%,氮气和水蒸气体积比为1:(0.5-2),活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至20-30℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍置于20-60wt%氢氧化钾水溶液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将金属盐、无水乙醇按(3-18):(80-100)的质量比混合,搅拌均匀后加入所得混合溶液质量0-5%的添加剂,搅拌均匀后得到混匀的溶液,然后将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于混匀的溶液进行浸渍处理,置于恒温震荡箱中震荡处理30-60min,用无水乙醇反复冲洗3-5次,干燥,通入氮气保护后,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下自然冷却至20-30℃后取出,得到改性活性碳纤维。
进一步优选地,所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.粘胶纤维在氮气保护下,以5-30℃/min升温至700-900℃后,通入含过氧化氢的水蒸气进行活化,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3-10%,氮气和水蒸气体积比为1:(0.5-2),活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至20-30℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将酸、无水乙醇按(1.5-5):(5-20)的体积比混合,在20-50℃下搅拌均匀后进行超声处理,得到酸处理液;将活性碳纤维置于酸处理液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将酸处理的活性碳纤维浸渍置于20-60wt%氢氧化钾水溶液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将金属盐、无水乙醇按(3-18):(80-100)的质量比混合,搅拌均匀后加入所得混合溶液质量0-5%的添加剂,搅拌均匀后得到混匀的溶液,然后将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于混匀的溶液进行浸渍处理,置于恒温震荡箱中震荡处理30-60min,用无水乙醇反复冲洗3-5次,干燥,通入氮气保护后,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下自然冷却至20-30℃后取出,得到改性活性碳纤维。
更进一步优选地,所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.粘胶纤维在氮气保护下,以5-30℃/min升温至700-900℃后,通入含过氧化氢的水蒸气进行活化,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3-10%,氮气和水蒸气体积比为1:(0.5-2),活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至20-30℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍置于20-60wt%氢氧化钾水溶液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将酸、无水乙醇按(1.5-5):(5-20)的体积比混合,在20-50℃下搅拌均匀后进行超声处理,得到酸处理液;将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于酸处理液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将金属盐、无水乙醇按(3-18):(80-100)的质量比混合,搅拌均匀后加入所得混合溶液质量0.5-5%的添加剂,搅拌均匀后得到混匀的溶液,然后将酸处理的活性碳纤维置于混匀的溶液进行浸渍处理,置于恒温震荡箱中震荡处理30-60min,用无水乙醇反复冲洗3-5次,干燥,通入氮气保护后,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下自然冷却至20-30℃后取出,得到改性活性碳纤维。
所述酸为硫酸、正丁酸、硝酸中的一种或多种。
所述金属盐包括硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧的一种或多种。
优选地,所述金属盐由硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧按(1-5):(1-5):(1-5)的质量比混合而成。
所述添加剂包括抗坏血酸化壳聚糖季铵盐、青蒿素衍生物的一种或多种。
优选地,所述添加剂由抗坏血酸化壳聚糖季铵盐、青蒿素衍生物按(1-5):(1-5)的质量比混合而成。
所述青蒿素衍生物包括二氢青蒿素、蒿乙醚、青蒿琥酯中的一种或多种。
本发明的有益效果为:其可方便快捷的对水进行过滤;每一段滤芯可单独更换,过滤方便,简单,快捷,环保;本发明所使用的活性碳纤维为改性活性碳纤维,所述改性活性碳纤维的制备条件温和,具有比表面积大、孔径适中、分布均匀、吸附速度快、杂质少等优点,能够吸附水中的有机物、余氯(Cl2)、异味以及色素,提高了活性碳纤维的亲水性、抗菌性和生物相容性,具有良好的稳定性,在污水治理和空气净化领域有着广阔的应用前景。
附图说明
附图说明
图1是本发明的实施例1的示意图;
图2是本发明的实施例2的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述,以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解,从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
下面结合具体实施方式对本发明的上述发明内容作进一步的详细描述,在本发明中,若非特指,所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的,下述实施例中的方法,如无特别说明,均为本领域常规方法。
实施例中各原料及设备介绍:
粘胶纤维,型号为ZH-001,规格3mm,购自大城县南蔡子恒胶粉厂。
硝酸银,CAS号:7761-88-8,产品编号:S818267,购自上海麦克林生化科技有限公司。
六水合硝酸锌,CAS号:10196-18-6,产品编号:Z820738,购自上海麦克林生化科技有限公司。
硝酸镧,CAS号:100587-94-8,产品编号:238554,购自西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司。
壳聚糖,CAS号:9012-76-4,粒度80目,购自武汉远成共创科技有限公司。
N-甲基吡咯烷酮,CAS号:872-50-4,优级品,购自德国巴斯夫公司。
碘甲烷,CAS号:74-88-4,试剂级,购自南京皇泰医药科技有限公司。
丙酮,CAS号:67-64-1,试剂级,购自上海德诺化工有限公司。
异抗坏血酸钠,CAS号:6381-77-7,食品级,购自河南瑞成生物科技有限公司。
抗坏血酸化壳聚糖季铵盐的制备方法为:
Ⅰ.将壳聚糖加入N-甲基吡咯烷酮中,在30℃下以350r/min的转速搅拌10h,加入碘化钠、1mol/L氢氧化钠水溶液、碘甲烷,保持转速不变,55℃下继续反应24h,所述壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮、碘化钠、氢氧化钠水溶液、碘甲烷的质量比为1:50:2:8:11,然后加入壳聚糖质量155倍的丙酮进行沉淀,抽滤,所得滤饼置于50℃下干燥50h,得到N,N,N-三甲基壳聚糖季铵盐;
Ⅱ.按1:18(g/mL)的质量体积比,向上述N,N,N-三甲基壳聚糖季铵盐中加入18wt%异抗坏血酸钠水溶液中,在30℃、400r/min条件下搅拌20min,所得混合液倒入透析袋中,将透析袋的端口扎死,接着把装有液体的透析袋放入蒸馏水中,整个透析袋全部浸入到蒸馏水中,在4℃下透析60h,每6h换一次蒸馏水,所得溶液进行真空冷冻干燥,真空冷冻干燥的条件是控制物料厚度8mm,设定预冻温度为-20℃,当样品温度降到-20℃后保持1.5h,设定升华温度为12℃,解析温度为34℃,绝对压强101.3kPa,干燥24h即得抗坏血酸化壳聚糖季铵盐。
青蒿琥酯,CAS号:88495-63-0,产品编号:A800614,购自上海麦克林生化科技有限公司。
SG-QF1200型高温气氛炉,购自上海识捷电炉有限公司。
超声处理设备为ST-1004型超声波发生仪,购自上海杰理科技有限公司。
GWQ-12B型恒温震荡箱,购自常州市国旺仪器制造有限公司。
真空冷冻干燥机,采用常州市恒迈干燥设备有限公司提供的FD-5C型冷冻真空干燥机。
实施例1
如图1所示,一种水过滤棒,包括第一管体1、第二管体2和第三管体3,第一管体1、第二管体2和第三管体3依次通过螺纹密封连接,上述第一管体1内设置有纳米滤芯11,第二管体2内设置有活性炭滤芯21,第三管体3内设置有陶瓷滤芯31,第三管体3设有过滤端口,过滤端口用于插在待过滤的水源中,第一管体1设有饮水端口,饮水端口用于流出过滤后的水。
饮水端口设置有吸嘴。
实施例2
如图2所示,一种水过滤棒,包括第一管体1、第二管体2和第三管体3,第一管体1、第二管体2和第三管体3依次通过螺纹密封连接,上述第一管体1内设置有纳米滤芯11,第二管体2内设置有活性炭滤芯21,第三管体3内设置有陶瓷滤芯31,第三管体3设有过滤端口,过滤端口用于插在待过滤的水源中,第一管体1设有饮水端口,饮水端口用于流出过滤后的水。
还包括抽水结构,抽水结构包括管状密封壳体4,壳体4与饮水端口密封相连,壳体4与饮水端口相连的底面设置有由饮水端口至壳体4内部可通过的第一单向阀5,壳体4的侧壁上设有抽气管8,抽气管8内装配有活塞82,活塞82上连接有活塞杆81,活塞杆81的端部设有把手83,上述壳体4的侧壁还设有由壳体4内部至壳体4外部可通过的第二单向阀6,壳体4的侧壁还设有出水口7,出水口7装配有密封盖。该结构的作用在于,减轻饮水者花费大力气进行抽吸,水经抽水结构抽吸后直接从出水口7流出供饮用。
抽气管中安装有弹簧84,弹簧84与活塞82相连,弹簧84使得被抽拉的活塞82能够及时复位。
实施例3
如图2所示,一种水过滤棒,包括第一管体1、第二管体2和第三管体3,第一管体1、第二管体2和第三管体3依次通过螺纹密封连接,上述第一管体1内设置有纳米滤芯11,第二管体2内设置有活性炭滤芯21,第三管体3内设置有陶瓷滤芯31,第三管体3设有过滤端口,过滤端口用于插在待过滤的水源中,第一管体1设有饮水端口,饮水端口用于流出过滤后的水。
还包括抽水结构,抽水结构包括管状密封壳体4,壳体4与饮水端口密封相连,壳体4与饮水端口相连的底面设置有由饮水端口至壳体4内部可通过的第一单向阀5,壳体4的侧壁上设有抽气管8,抽气管8内装配有活塞82,活塞82上连接有活塞杆81,活塞杆81的端部设有把手83,上述壳体4的侧壁还设有由壳体4内部至壳体4外部可通过的第二单向阀6,壳体4的侧壁还设有出水口7,出水口7装配有密封盖。该结构的作用在于,减轻饮水者花费大力气进行抽吸,水经抽水结构抽吸后直接从出水口7流出供饮用。
抽气管中安装有弹簧84,弹簧84与活塞82相连,弹簧84使得被抽拉的活塞82能够及时复位。
所述活性炭滤芯内设改性活性碳纤维,所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍在50wt%氢氧化钾水溶液中30min,其中所述活性碳纤维与氢氧化钾水溶液的质量体积比为1:4,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于80℃下干燥6h,得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧、无水乙醇按2:2:2:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min;将氢氧化钾处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
实施例4
与实施例3基本相同,区别仅仅在于:
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将硫酸、正丁酸、硝酸、无水乙醇按0.5:0.5:0.5:10的体积比混合,在30℃下以250r/min的转速搅拌30min,接着在超声波频率为28kHz、超声波功率为400W的条件下超声波处理20min,得到酸处理液;将活性碳纤维置于30℃的酸处理液中浸渍2h,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于75℃下干燥3h,得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧、无水乙醇按2:2:2:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min;将酸处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
实施例5
与实施例3基本相同,区别仅仅在于:
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将硫酸、正丁酸、硝酸、无水乙醇按0.5:0.5:0.5:10的体积比混合,在30℃下以250r/min的转速搅拌30min,接着在超声波频率为28kHz、超声波功率为400W的条件下超声波处理20min,得到酸处理液;将活性碳纤维置于30℃的酸处理液中浸渍2h,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于75℃下干燥3h,得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将酸处理的活性碳纤维浸渍在50wt%氢氧化钾水溶液中30min,其中所述酸处理的活性碳纤维与氢氧化钾水溶液的质量体积比为1:4,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于80℃下干燥6h,得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧、无水乙醇按2:2:2:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min;将氢氧化钾处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
实施例6
与实施例3基本相同,区别仅仅在于:
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍在50wt%氢氧化钾水溶液中30min,其中所述活性碳纤维与氢氧化钾水溶液的质量体积比为1:4,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于80℃下干燥6h,得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将硫酸、正丁酸、硝酸、无水乙醇按0.5:0.5:0.5:10的体积比混合,在30℃下以250r/min的转速搅拌30min,接着在超声波频率为28kHz、超声波功率为400W的条件下超声波处理20min,得到酸处理液;将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于30℃的酸处理液中浸渍2h,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于75℃下干燥3h,得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧、无水乙醇按2:2:2:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min;将酸处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
实施例7
与实施例3基本相同,区别仅仅在于:
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍在50wt%氢氧化钾水溶液中30min,其中所述活性碳纤维与氢氧化钾水溶液的质量体积比为1:4,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于80℃下干燥6h,得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将硫酸、正丁酸、硝酸、无水乙醇按0.5:0.5:0.5:10的体积比混合,在30℃下以250r/min的转速搅拌30min,接着在超声波频率为28kHz、超声波功率为400W的条件下超声波处理20min,得到酸处理液;将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于30℃的酸处理液中浸渍2h,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于75℃下干燥3h,得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将硝酸银、六水合硝酸锌、无水乙醇按3:3:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min;将酸处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
实施例8
与实施例3基本相同,区别仅仅在于:
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍在50wt%氢氧化钾水溶液中30min,其中所述活性碳纤维与氢氧化钾水溶液的质量体积比为1:4,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于80℃下干燥6h,得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将硫酸、正丁酸、硝酸、无水乙醇按0.5:0.5:0.5:10的体积比混合,在30℃下以250r/min的转速搅拌30min,接着在超声波频率为28kHz、超声波功率为400W的条件下超声波处理20min,得到酸处理液;将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于30℃的酸处理液中浸渍2h,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于75℃下干燥3h,得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将六水合硝酸锌、硝酸镧、无水乙醇按3:3:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min;将酸处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
实施例9
与实施例3基本相同,区别仅仅在于:
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍在50wt%氢氧化钾水溶液中30min,其中所述活性碳纤维与氢氧化钾水溶液的质量体积比为1:4,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于80℃下干燥6h,得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将硫酸、正丁酸、硝酸、无水乙醇按0.5:0.5:0.5:10的体积比混合,在30℃下以250r/min的转速搅拌30min,接着在超声波频率为28kHz、超声波功率为400W的条件下超声波处理20min,得到酸处理液;将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于30℃的酸处理液中浸渍2h,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于75℃下干燥3h,得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将硝酸银、硝酸镧、无水乙醇按3:3:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min;将酸处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
实施例10
与实施例3基本相同,区别仅仅在于:
所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.将粘胶纤维置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升温至850℃后,通入含过氧化氢的水蒸气活化1h,所述含过氧化氢的水蒸气由过氧化氢水溶液加热气化得到,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3%,氮气和水蒸气体积比为1:0.5,活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至25℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍在50wt%氢氧化钾水溶液中30min,其中所述活性碳纤维与氢氧化钾水溶液的质量体积比为1:4,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于80℃下干燥6h,得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将硫酸、正丁酸、硝酸、无水乙醇按0.5:0.5:0.5:10的体积比混合,在30℃下以250r/min的转速搅拌30min,接着在超声波频率为28kHz、超声波功率为400W的条件下超声波处理20min,得到酸处理液;将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于30℃的酸处理液中浸渍2h,接着在200cm3/min氮气保护下以5℃/min升到850℃下继续活化0.5h,活化结束后氮气保护下冷却至25℃,取出后用去离子水进行洗涤,所述活性碳纤维与每次洗涤所用去离子水的质量体积比为1:15(g/mL),洗涤至中性后置于75℃下干燥3h,得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧、无水乙醇按2:2:2:90的质量比混合,在35℃、300r/min的条件下搅拌40min,加入所得混合溶液质量1.5%的添加剂,在35℃、300r/min的条件下继续搅拌40min,得到混匀的溶液;将酸处理的活性碳纤维浸渍于混匀的溶液中60min,接着在40℃、130r/min的恒温震荡箱中震荡30min,用无水乙醇进行冲洗,所述活性碳纤维与每次冲洗所用无水乙醇的质量体积比为1:10(g/mL),反复冲洗3次后置于100℃下进行干燥2h,置于活化炉中,在200cm3/min氮气保护下以30℃/min的速度升温至800℃后活化4h,在氮气保护下冷却至25℃后取出,得到改性活性碳纤维。
所述添加剂为抗坏血酸化壳聚糖季铵盐。
实施例11
与实施例10基本相同,区别仅仅在于:所述添加剂为青蒿琥酯。
实施例12
与实施例10基本相同,区别仅仅在于:所述添加剂由抗坏血酸化壳聚糖季铵盐、青蒿琥酯按1:1的质量比混合而成。
测试例1
竞争性吸附实验:二氯甲烷是最常用的有机溶剂,有较低的沸点和不可燃性,因其用途广泛且极易挥发而在环境中大量存在,受到广泛关注。《斯德哥尔摩公约》将二氯甲烷列为优先控制的十二种持久性有机污染物之一,欧共体也将其列为环境危害物质。本测试例通过测试本发明实施例3-12中改性活性碳纤维以及对照组中活性碳纤维对水和二氯甲烷的竞争性吸附量,来确定改性活性碳纤维对水中有机物的吸附能力。取400mL水和40mL二氯甲烷置于1000mL烧杯中,保鲜膜封住烧杯口,分别取一块直径为10mm的改性活性碳纤维圆形薄片悬于烧杯中,烧杯置于60℃的恒温水浴中。1h后取出,根据李香燕的期刊文章《二次活化活性碳纤维吸附回收二氯甲烷》1.3节的实验方法,测定改性活性碳纤维吸附的水和二氯甲烷的量,测试结果见表1。
表1:改性活性碳纤维对水和二氯甲烷的竞争性吸附量
样品 | 吸附二氯甲烷量g/g | 吸附水量g/g |
实施例3 | 0.165 | 1.04 |
实施例4 | 0.184 | 0.91 |
实施例5 | 0.211 | 0.88 |
实施例6 | 0.267 | 0.69 |
实施例7 | 0.245 | 0.72 |
实施例8 | 0.243 | 0.75 |
实施例9 | 0.237 | 0.69 |
实施例10 | 0.279 | 0.63 |
实施例11 | 0.282 | 0.65 |
实施例12 | 0.291 | 0.61 |
对照组 | 0.037 | 2.51 |
由表1结果发现,在水和二氯甲烷同时存在的条件下,改性活性碳纤维对两者的吸附能力存在差异。其中实施例6相对于实施例3-5而言,对二氯甲烷的吸附量有明显提升,而对水吸附量有明显降低,这说明了改性活性碳纤维对有机污染物二氯甲烷的吸附能力变强,同时不影响水的过滤量。
测试例2
抑菌性能测试:根据王淼的期刊文献《一种抗菌纤维的制备及其抗菌性》中1.4节抗菌性能测试的抑菌晕法,对实施例3-12中改性活性碳纤维的抗菌性能进行测试。
表2:改性活性碳纤维的抑菌晕法测试结果表
比较表2中实施例3-12数值可以看出,实施例6(金属盐由硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧组成),其抑菌环大于实施例7-9(金属盐由硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧组成);而实施例10-12在改性活性碳纤维中增加了添加剂,进一步提高了改性活性碳纤维的抗菌性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (2)
1.一种水过滤棒,其特征在于,包括第一管体、第二管体和第三管体,第一管体、第二管体和第三管体依次通过螺纹密封连接,上述第一管体内设置有纳米滤芯,第二管体内设置有活性炭滤芯,第三管体内设置有陶瓷滤芯,第三管体设有过滤端口,过滤端口用于插在待过滤的水源中,第一管体设有饮水端口,饮水端口用于流出过滤后的水;
饮水端口设置有吸嘴;还包括抽水结构,抽水结构包括管状密封壳体,壳体与饮水端口密封相连,壳体与饮水端口相连的底面设置有由饮水端口至壳体内部可通过的第一单向阀,壳体的侧壁上设有抽气管,抽气管内装配有活塞,活塞上连接有活塞杆,活塞杆的端部设有把手,上述壳体的侧壁还设有由壳体内部至壳体外部可通过的第二单向阀,壳体的侧壁还设有出水口,出水口装配有密封盖;抽气管中安装有弹簧,弹簧与活塞相连,弹簧使得被抽拉的活塞能够及时复位;
所述活性炭滤芯内设改性活性碳纤维,所述改性活性碳纤维的制备方法为:
Ⅰ.粘胶纤维在氮气保护下,以5-30℃/min升温至700-900℃后,通入含过氧化氢的水蒸气进行活化,其中过氧化氢水溶液的质量浓度为3-10%,氮气和水蒸气体积比为1:(0.5-2),活化结束后停止通入含过氧化氢的水蒸气,在氮气保护下冷却至20-30℃,得到活性碳纤维;
Ⅱ.将活性碳纤维浸渍置于20-60wt%氢氧化钾水溶液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到氢氧化钾处理的活性碳纤维;
Ⅲ.将酸、无水乙醇按(1.5-5):(5-20)的体积比混合,在20-50℃下搅拌均匀后进行超声处理,得到酸处理液;将氢氧化钾处理的活性碳纤维置于酸处理液中进行浸渍处理,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下冷却至20-30℃,取出后用去离子水中反复洗涤至中性,干燥后得到酸处理的活性碳纤维;
Ⅳ.将金属盐、无水乙醇按(3-18):(80-100)的质量比混合,搅拌均匀后加入所得混合溶液质量0.5-5%的添加剂,搅拌均匀后得到混匀的溶液,然后将酸处理的活性碳纤维置于混匀的溶液进行浸渍处理,置于恒温震荡箱中震荡处理30-60min,用无水乙醇反复冲洗3-5次,干燥,通入氮气保护后,接着在氮气保护下以5-30℃/min升温至700-900℃进行活化,在氮气保护下自然冷却至20-30℃后取出,得到改性活性碳纤维;
所述添加剂由抗坏血酸化壳聚糖季铵盐、青蒿素衍生物按(1-5):(1-5)的质量比混合而成;
所述金属盐由硝酸银、六水合硝酸锌、硝酸镧按(1-5):(1-5):(1-5)的质量比混合而成。
2.如权利要求1所述一种水过滤棒,其特征在于,所述酸为硫酸、正丁酸、硝酸中的一种或多种。
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GR01 | Patent grant | ||
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