CN109734211A - 一种复合碳棒滤芯及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种复合碳棒滤芯及其制造方法，其中复合碳棒滤芯包括复合碳棒主体，复合碳棒主体的中部设有空腔、且其两端各设有一个滤芯盖，复合碳棒主体包括活性炭层和碳纤维层，碳纤维层包裹于活性炭层的外侧。其由椰壳制活性炭粉热挤压成型为一节圆筒形碳棒，然后在外侧壁上旋上一层碳纤维片，再在碳纤维层的外侧裹上一层过滤布，并在过滤布的外侧套上一层网套，最后在碳棒的两端用热熔胶粘上滤芯盖制作而成。本发明提供的复合碳棒滤芯可以提高滤芯综合去除COD和VOC的效率，其中，碳纤维层对水的余氯的去除及去味效果较差，而活性炭层刚好可以弥补这一缺陷，可以有效去除水中的余氯和异味，从而有效提高水质，而且有利于保证过滤水较好的口感。
Description
技术领域
本发明涉及碳棒滤芯领域，尤其是涉及一种复合碳棒滤芯及其制造方法。
背景技术
活性炭滤芯是以优质的果壳炭及煤质活性炭为原料，辅以食用级粘合剂，采用高科技技术，经特殊工艺加工而成，它集吸附、过滤、截获、催化作用于一体，能有效去除水中的有机物、余氯及其他放射性物质，并有脱色、去除异味的功效。是液体，空气净化行业中较为理想的新型换代产品。活性碳滤芯采用活性碳颗粒加入粘结剂加温烧结而成。具有过滤与净化双重功能。滤芯两端装有柔软的丁睛橡胶滤芯盖，使滤芯装入滤筒后具有良好的密封性。成品活性碳滤芯均用塑料薄膜严密包封，防止滤芯被污染并保持滤芯经常处于清新状态。
活性炭滤芯主要是用于饮用水的水处理过滤。主要是采用椰壳炭和煤质活性炭为主，目前家用净水器行业最为普遍。可以有效地去除余氯，去除水中的异味。但是，对于COD(化学需氧量，Chemical Oxygen Demand，是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，常以符号COD表示。)和VOC(挥发性有机化合物，volatile organic compounds，普通意义上的VOC就是指挥发性有机物；但是环保意义上的定义是指活泼的一类挥发性有机物，即会产生危害的那一类挥发性有机物。)的去除，尤其是对于工业水处理，却存在不足，因而现有技术还有待改进和提高。
目前市场上最常用的是工业水处理的活性炭纤维滤芯，用碳纤维制作成片状后卷成一定规格的空心圆柱体，中空部分加支架保证强度。主要去除VOC(挥发性有机物)和大颗粒物质，余氯去除率方面效果不好。过滤水口感很差，有异味。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种能够有效解决水中的VOC与COD问题的复合碳棒滤芯及其制造方法。
为解决以上技术问题，本发明采取了以下技术方案：
本发明提供了一种复合碳棒滤芯，包括复合碳棒主体，所述复合碳棒主体的中部设有空腔，所述复合碳棒主体的两端各设有一个滤芯盖，所述复合碳棒主体包括活性炭层和碳纤维层，所述碳纤维层包裹于所述活性炭层的外侧。
在一较佳实施例中，所述的复合碳棒滤芯，所述碳纤维层的厚度为10-30mm。
进一步的，所述的复合碳棒滤芯，所述炭纤维层的外侧至少设有一层过滤布。
在一较佳实施例中，所述的复合碳棒滤芯，所述过滤布为高密度无纺布。
进一步的，所述的复合碳棒滤芯，所述过滤布的外侧还设有一层网套。
在一较佳实施例中，所述的复合碳棒滤芯，所述网套的网孔目数为30-80目。
在一较佳实施例中，所述的复合碳棒滤芯，所述网套为塑料网套。
一种复合碳棒滤芯的制造方法，包括如下步骤：
A.由将椰壳制活性炭粉通过热挤压成型为一节圆筒形碳棒；
B.在成型的圆筒形碳棒外侧壁上旋上一层碳纤维片，形成一层碳纤维层；
C.在碳纤维的外侧裹上一层过滤布；
D.在过滤布的外侧套上一层网套加固；
E.在碳棒的两端用热熔胶粘上滤芯盖。
在一较佳实施例中，所述的复合碳棒滤芯的制造方法，在步骤A中，所述椰壳制活性炭粉采用超高分子量聚乙烯作为粘接剂。
在一较佳实施例中，所述的复合碳棒滤芯的制造方法，在步骤A中，所述椰壳制活性炭粉采用单螺杆挤出机热挤出成型。
相较于现有技术，本发明提供了一种复合碳棒滤芯及其制造方法，其中所述复合碳棒滤芯包括复合碳棒主体，所述复合碳棒主体的中部设有空腔，所述复合碳棒主体的两端各设有一个滤芯盖，所述复合碳棒主体包括活性炭层和碳纤维层，所述碳纤维层包裹于所述活性炭层的外侧。其由椰壳制活性炭粉通过热挤压成型为一节圆筒形碳棒，然后在成型的圆筒形碳棒外侧壁上旋上一层碳纤维片，形成一层碳纤维层，再在碳纤维的外侧裹上一层过滤布，并在过滤布的外侧套上一层网套加固，最后在碳棒的两端用热熔胶粘上滤芯盖制作而成。本发明提供的复合碳棒滤芯可以提高滤芯综合去除COD和VOC的效率，其中，碳纤维层对水的余氯的去除及去味效果较差，而活性炭层刚好可以弥补这一缺陷，可以有效去除水中的余氯和异味，从而有效提高水质，而且有利于保证过滤水较好的口感。
附图说明
图1为本发明提供的复合碳棒滤芯的结构示意图。
图2为本发明提供的复合碳棒滤芯的内部结构示意图。
图3为本发明提供的复合碳棒滤芯制造方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。
还需要说明的是，本发明实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
如图1、图2所示，本发明提供了一种复合碳棒滤芯，包括复合碳棒主体10，所述复合碳棒主体10的中部设有空腔11，所述复合碳棒主体10的两端各设有一个滤芯盖20，所述复合碳棒主体10包括活性炭层12和碳纤维层13，所述碳纤维层13包裹于所述活性炭层12的外侧。本发明提供的复合碳棒滤芯可以提高滤芯综合去除COD和VOC的效率，其中，碳纤维层13对水的余氯的去除及去味效果较差，而活性炭层12刚好可以弥补这一缺陷，可以有效去除水中的余氯和异味，从而有效提高水质，而且有利于保证过滤水较好的口感。
较佳的，本发明提供的复合碳棒滤芯，所述碳纤维层13的厚度为10-30mm，具体情况视滤芯的具体尺寸而定，比如，一款产品长度若在224mm左右(±1mm)，所述碳纤维层13的厚度应在16.5mm左右(复合碳棒主体10的外壁厚度达到63mm左右)，这样既能保证足够的机械性能，使其能够长时间经受住水流和气流的冲击，又能保证有效的过滤效率效果，用较少的碳纤维材料占用即能达到较好的过滤效果，有利于节省生产原料、降低生产成本。
进一步的，本发明提供的复合碳棒滤芯，所述炭纤维层的外侧至少设有一层过滤布14，主要用于过滤水中的大颗粒防止大颗粒碳粉流出，同时也是为了增加产品硬度。一般情况下只需要设置一层过滤布14，但是某些情况下为了进一步加强产品强度可以设置多层过滤布14。另外，在过滤布14通常采用的是白色的过滤布14，有利于保障滤芯产品具有完整的外表与整洁的外观。
优选的，本实施例提供的复合碳棒滤芯，所述过滤布14为高密度无纺布，150g/m2的高密度无纺布较优，采用高密度无纺布有利于进一步过滤水中的大颗粒防止大颗粒碳粉流出，同时也有利于进一步增加产品硬度。
进一步的，本发明提供的复合碳棒滤芯，所述过滤布14的外侧还设有一层网套15，用于增加滤芯强度、固定外部的过滤布14。
优选的，本发明提供的复合碳棒滤芯，所述网套15的网孔目数为30-80目。在一定范围内，目数越高，对滤芯的产品强度增幅就相对越高，但是，目数越高会影响过水速率，影响到滤芯的整体水处理过滤效率，因此所述网套15的网孔目数应控制在一定范围内，以保证一定的过水速率，一般采用50目的网套15即可。
优选的，本发明提供的复合碳棒滤芯，所述网套15为塑料网套15，塑料网套15强度较高，而且具有一定的韧性，抗冲击性能较佳，成本也较低。当然，为了保障滤芯产品具有完整的外表与整洁的外观，塑料网套15也应选用白色为佳。
较佳的，在本发明呈“凸”字形的滤芯盖20的外端可以设置密封圈(图中未标号)，以进一步增加密封性能。另外，本发明的长度根据客户需求而改变，其两端的滤芯盖20的具体形状也可以根据客户需求而更换，比如10寸平口活性炭滤芯，还是10寸插入式活性炭滤芯均可订制。
根据上述的复合碳棒滤芯，如图3所示，本发明还提供一种复合碳棒滤芯的制造方法，包括如下步骤：
S100.由将椰壳制活性炭粉通过热挤压成型为一节圆筒形碳棒；
S200.在成型的圆筒形碳棒外侧壁上旋上一层碳纤维片，形成一层碳纤维层；
S300.在碳纤维的外侧裹上一层过滤布；
S400.在过滤布的外侧套上一层网套加固；
S500.在碳棒的两端用热熔胶粘上滤芯盖。
其中，步骤S100为本领域的基础工艺，以椰壳制粉末活性炭(AC)为基料，其具体加工工艺以每个工厂的自身情况而定，比如，以酚醛树脂作为粘接剂，添加量一般在20％～50％之间，30％的添加量较为常见，其是在110MPA、150℃下处理15～60min热压成型。
而在步骤S200中，可采用卷棉机对碳纤维片进行卷制处理。
较佳的，本发明提供的复合碳棒滤芯的制造方法，在步骤S100中，所述椰壳制活性炭粉采用超高分子量聚乙烯作为粘接剂。本发明以椰壳制粉末活性炭粉为基料，以超高分子量聚乙烯为高分子粘结剂，采用热压成型工艺制备，原料比为3(椰壳制活性炭粉):1(超高分子量聚乙烯)，热压温度150℃，压力为15MPa，热处理时间30min。一般来说，原料的质量比对滤芯碳棒的机械性能和吸附性能影响最大，随着粉末活性炭添加量的增加，滤芯碳棒的比表面积迅速增加，而机械强度却会显著降低。本发明采用超高分子量聚乙烯作为粘接剂进行处理，在不过多地降低比表面积的前提下，既能保证滤芯碳棒的吸附性能，能大大地提高滤芯碳棒的机械性能，使其能够长时间经受住水流和气流的冲击。
较佳的，本发明提供的复合碳棒滤芯的制造方法，在步骤S100中，所述椰壳制活性炭粉采用单螺杆挤出机热挤出成型，采用单螺杆挤出机热质量高、塑化好、能耗低，其采用渐开线齿轮传动，具有噪音低，运转平稳，承载力大，寿命长等特点，有利于保障滤芯碳棒的机械性能及批量生产的稳定性。
综上所述，本发明提供的复合碳棒滤芯可以提高滤芯综合去除COD和VOC的效率，其中，碳纤维层对水的余氯的去除及去味效果较差，而活性炭层刚好可以弥补这一缺陷，可以有效去除水中的余氯和异味，从而有效提高水质，而且有利于保证过滤水较好的口感。本发明提供的复合碳棒滤芯，所述碳纤维层的厚度为10-30mm，具体情况视滤芯的具体尺寸而定，比如，一款产品长度若在224mm左右(±1mm)，所述碳纤维层的厚度应在16.5mm左右(复合碳棒主体的外壁厚度达到63mm左右)，这样既能保证足够的机械性能，使其能够长时间经受住水流和气流的冲击，又能保证有效的过滤效率效果，用较少的碳纤维材料占用即能达到较好的过滤效果，有利于节省生产原料、降低生产成本。
另外，本发明以椰壳制粉末活性炭粉为基料，以超高分子量聚乙烯为高分子粘结剂，采用热压成型工艺制备，原料比为3(椰壳制活性炭粉):1(超高分子量聚乙烯)，热压温度150℃，压力为15MPa，热处理时间30min。一般来说，原料的质量比对滤芯碳棒的机械性能和吸附性能影响最大，随着粉末活性炭添加量的增加，滤芯碳棒的比表面积迅速增加，而机械强度却会显著降低。本发明采用超高分子量聚乙烯作为粘接剂进行处理，在不过多地降低比表面积的前提下，既能保证滤芯碳棒的吸附性能，能大大地提高滤芯碳棒的机械性能，使其能够长时间经受住水流和气流的冲击。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种复合碳棒滤芯，包括复合碳棒主体，所述复合碳棒主体的中部设有空腔，所述复合碳棒主体的两端各设有一个滤芯盖，其特征在于，所述复合碳棒主体包括活性炭层和碳纤维层，所述碳纤维层包裹于所述活性炭层的外侧。
2.根据权利要求4所述的复合碳棒滤芯，其特征在于，所述碳纤维层的厚度为10-30mm。
3.根据权利要求2所述的复合碳棒滤芯，其特征在于，所述炭纤维层的外侧至少设有一层过滤布。
4.根据权利要求3所述的复合碳棒滤芯，其特征在于，所述过滤布为高密度无纺布。
5.根据权利要求3所述的复合碳棒滤芯，其特征在于，所述过滤布的外侧还设有一层网套。
6.根据权利要求4所述的复合碳棒滤芯，其特征在于，所述网套的网孔目数为30-80目。
7.根据权利要求3或4所述的复合碳棒滤芯，其特征在于，所述网套为塑料网套。
8.一种复合碳棒滤芯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
A.由将椰壳制活性炭粉通过热挤压成型为一节圆筒形碳棒；
B.在成型的圆筒形碳棒外侧壁上旋上一层碳纤维片，形成一层碳纤维层；
C.在碳纤维的外侧裹上一层过滤布；
D.在过滤布的外侧套上一层网套加固；
E.在碳棒的两端用热熔胶粘上滤芯盖。
9.根据权利要求8所述的复合碳棒滤芯的制造方法，其特征在于，在步骤A中，所述椰壳制活性炭粉采用超高分子量聚乙烯作为粘接剂。
10.根据权利要求8所述的复合碳棒滤芯的制造方法，其特征在于，在步骤A中，所述椰壳制活性炭粉采用单螺杆挤出机热挤出成型。
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