CN111087041A - 一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块 - Google Patents

Abstract

一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，为加工成型的块状结构，以重量份计，含有：树脂颗粒1—99份；碳粉1—99份；还含有占树脂颗粒和碳粉总重量1—30％的粘结剂。制备工艺是：将原料搅拌均匀，在加工温度60℃—180℃之间、压力0—500psi之间、加工时间1—240分钟的条件下以共混挤出或者热压成型工艺制备得到孔隙率在15％—80％的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块。本发明装配工艺简单，树脂分布均匀性好、混合均匀，性能良好。

Description

一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块

技术领域

本发明涉及净水技术领域，特别是涉及一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块。

背景技术

家用水壶滤芯一般含有颗粒碳和强酸离子交换树脂，颗粒碳的作用是去除水中的余氯和有机物。离子交换树脂吸附水中的阴阳离子，用于水中去除TDS、去除重金属、去除硬度、去除有机物等。另一种应用是净水滤芯，如需要增加去除重金属的功能，一般是在碳粉中添加离子交换树脂粉，共同挤出成筒状滤芯。另一种应用是软水机，机器内部填满阳离子交换树脂，需要配合净水机一起使用。净水机内部填满颗粒碳，起到去除余氯和有机物的作用。

离子交换树脂一般采用悬浮聚合制备，基于球形比表面积最大，填充性和耐磨损率高，所以大部分应用中使用圆球颗粒。根据填充工艺的具体要求，树脂可以采用完全湿态装填，也可以烘干为干树脂，以提高树脂的流动性、易于称重及提高装填的一致性。但是圆球形的结构给树脂处理和装填工艺造成很多困难。

由于树脂颗粒粒径小，直径一般在200-1500微米之间，易滚动。在转运、称量时，极易洒落，一旦树脂颗粒掉落在地上则造成地面易滑倒、难清扫；若掉落在缝隙中容易导致层间密封处有漏点，漏水串水影响性能。为了避免树脂颗粒影响密封，装填时一般要求树脂烘干预处理，提高流动性，还需要手工清扫密封部分，确保无树脂污染关键部位，因此，整个生产速度慢、风险高、无法实现自动化。

在水壶滤芯应用中，树脂需要和颗粒碳混合均匀，生产中需要很大的转动混合设备，混合时间1-2小时左右。颗粒碳和树脂的混合物需要人工装填。由于颗粒碳的尺寸不均匀，尺寸比树脂大很多，为保证水流能够充分接触树脂和颗粒碳，滤芯需要做成多层，并调节颗粒碳和树脂的比例。在运输颠簸过程中，树脂颗粒还有可能与颗粒碳分层，导致性能变差。

因此，针对现有技术不足，提供一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，解决现有技术中碳和树脂不易混合均匀，容易分层的问题，具有混合均匀，稳定性好，便于安装使用的特点。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现：

提供一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，为加工成型的块状结构，以重量份计，含有：

树脂颗粒 1—99份；

碳粉 1—99份；

还含有占树脂颗粒和碳粉总重量1—40％的粘结剂。

优选的，粘结剂占树脂颗粒和碳粉总重量的2—15％。

优选的，树脂颗粒为圆形颗粒树脂，直径在100微米—1500微米之间；

碳粉的粒径大小在10目—500目之间。

优选的，树脂颗粒为离子交换树脂或者为不含离子交换基团的吸附有机物的树脂颗粒；

离子交换树脂为阴离子交换树脂、阴离子交换树脂中的至少一种。

优选的，粘接剂为热塑性高分子粉末或者颗粒。

另一优选的，粘结剂为经过修饰的热塑性聚合物。

优选的，上述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，还含有10—50份的成孔剂。

优选的，成孔剂为盐或者聚乙烯醇。

优选的，上述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，制备工艺是：将原料搅拌均匀，在加工温度60℃—180℃之间、压力0—500psi之间、加工时间1—240分钟的条件下以共混挤出或者热压成型工艺制备得到孔隙率在15％—80％的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块。

优选的，上述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，形状为长方体、正方体、三棱柱、多棱柱、圆柱体、圆筒或者蜂窝状结构；

所述碳和树脂均匀混合的复合滤芯块直接装填于滤芯的内部结构；

当碳和树脂均匀混合的复合滤芯块为筒状结构时，装填于圆筒状滤芯的内部结构；

当碳和树脂均匀混合的复合滤芯块为正方体或者长方体结构时，装填于平板型连续型或者间歇型电去离子装置的内部结构。

本发明的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，为加工成型的块状结构，由于复合滤芯块已成型，装配时可直接将复合滤芯块装配于滤芯结构中，大大简化了装配工艺，也可以导入自动化设备。由于复合滤芯块已成型，树脂颗粒不会污染滤芯的内部结构。同时，由于树脂水分在加工成型过程中会挥发一部分，在滤芯充满水后，成型复合滤芯块会在三维空间内均匀膨胀，保证填充紧密，空隙分布均匀。并且由于粘接剂的粘连作用，复合滤芯块形状可以保持，不会被水流冲刷成空腔，树脂分布均匀性好。因此，本发明的复合滤芯块解决现有技术中树脂球易洒落、不易装填的问题，同时也便于运输，可直接将成型的树脂块装配于滤芯结构内，简化了生产工艺，降低了密封不严结构干扰的风险。通过树脂和碳颗粒在粘接剂的作用下共同挤出成型，可以实现连续自动化生产。大大简化滤芯装配，减少污染。此外，树脂碳颗粒分布均匀，能够提高过滤性能。复合滤芯块形成连续多孔结构，水阻小，性能优。此外，还具有体积小的特点。该复合滤芯块尺寸形状可随意调节，水流不需要限制在轴向通过。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，为加工成型的块状结构，以重量份计，含有：

树脂颗粒 1—99份；

碳粉 1—99份；

还含有占树脂颗粒和碳粉总重量1—40％的粘结剂，优选粘结剂占树脂颗粒和碳粉总重量的2—15％。

树脂颗粒为圆形颗粒树脂，直径在100微米—1500微米之间。树脂颗粒为离子交换树脂或者为不含离子交换基团的吸附有机物的树脂颗粒；离子交换树脂为阴离子交换树脂、阴离子交换树脂中的至少一种。树脂颗粒可以为大孔树脂、小粒径树脂、特种吸附树脂，也包括不含离子交换基团的吸附有机物的树脂颗粒。

碳粉的粒径大小在10目—500目之间。碳粉的粒径不均匀，且远大于树脂颗粒的粒径。

树脂颗粒和碳粉的比例根据设计需要灵活配置。

粘接剂为热塑性高分子粉末或者颗粒，如低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，聚丙烯，EVA，PVA，聚异丁烯，聚苯乙烯等等。粘结剂也可以是经过修饰的热塑性聚合物，如含有离子交换基团的，含有交联官能团，可以后处理交联的等等。

粘结剂和树脂颗粒的比例在1％到30％之间。粘接剂太少，复合滤芯块孔隙率太大，待处理水无法均匀通过树脂以及碳粉，大部分会从尺寸大的空隙流过，导致分离效果不好。且滤芯的机械强度不好，易碎裂。粘接剂太多，会阻隔树脂和碳粉的表面，使得待处理水接触面积变小，性能变差。

碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，可以采用共混挤出或者是热压成型。具体制备工艺是：将碳粉、树脂颗粒和粘结剂搅拌均匀，在加工温度60℃—180℃之间、压力0—500psi之间、加工时间1—240分钟的条件下以共混挤出或者热压成型工艺制备得到孔隙率在15％—80％的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块。

加工过程中，树脂的含水量在30％-100％，不需要完全烘干。在挤出或者热压过程中，树脂受热水分会继续挥发，最终成品含水量会降低。

碳和树脂均匀混合的复合滤芯块的形状可为长方体、正方体、三棱柱、多棱柱、圆柱体、圆筒或者蜂窝状等结构。

当复合滤芯块浸泡水中后，由于树脂本身的孔隙率和树脂溶胀后形成的空隙，滤芯中会形成多孔的连续通道。同碳棒相比，水阻小很多，且水流分布均匀，可以同时接触到碳和树脂，保证性能。水流设计可以是横向穿过滤芯轴向，也可以完全通过滤芯径向。停留时间越长，性能越好。

该碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，使用时可直接装填于滤芯的内部结构。当碳和树脂均匀混合的复合滤芯块为筒状结构时，装填于圆筒状滤芯的内部结构。当碳和树脂均匀混合的复合滤芯块为正方体或者长方体结构时，装填于平板型连续型或者间歇型电去离子装置的内部结构。

本实施例的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，为加工成型的块状结构，由于复合滤芯块已成型，装配时可直接将复合滤芯块装配于滤芯结构中，大大简化了装配工艺，也可以导入自动化设备。由于复合滤芯块已成型，树脂颗粒不会污染滤芯的内部结构。同时，由于树脂水分在加工成型过程中会挥发一部分，在滤芯充满水后，成型复合滤芯块会在三维空间内均匀膨胀，保证填充紧密，空隙分布均匀。并且由于粘接剂的粘连作用，复合滤芯块形状可以保持，不会被水流冲刷成空腔，树脂分布均匀性好。因此，本发明的复合滤芯块解决现有技术中树脂球易洒落、不易装填的问题，同时也便于运输，可直接将成型的树脂块装配于滤芯结构内，简化了生产工艺，降低了密封不严结构干扰的风险。通过树脂和碳颗粒在粘接剂的作用下共同挤出成型，可以实现连续自动化生产。大大简化滤芯装配，减少污染。此外，树脂碳颗粒分布均匀，能够提高过滤性能。复合滤芯块形成连续多孔结构，水阻小，性能优。此外，还具有体积小的特点。该复合滤芯块尺寸形状可随意调节，水流不需要限制在轴向通过。

实施例2。

一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其它特征与实施例1相同，不同之处在于：以重量份计，含有如下成份：

树脂颗粒 100份；

粘结剂 2—15份。

该配备的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，产品性能稳定。

实施例3。

一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其它特征与实施例1或2相同，不同之处在于：该碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，还含有10—50份的成孔剂。成孔剂可为盐或者聚乙烯醇。

为不影响树脂颗粒形成的水路，在共混过程中可以添加成孔剂，比如遇水即溶化的小分子(如：盐)或者高分子(如：聚乙烯醇)，比如加热会产生气泡的盐等,或者任意可溶于水的小分子颗粒或者聚合物。最终，控制碳和树脂均匀混合的复合滤芯块的孔隙率在15-8％之间，保证水可以顺利通过树脂间隙。

本发明的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，水路畅通，能够确保离子交换的效果。由于复合滤芯块已成型，装配时可直接将复合滤芯块装配于滤芯结构中，大大简化了装配工艺，也可以导入自动化设备。由于复合滤芯块已成型，树脂颗粒不会污染滤芯的内部结构。同时，由于树脂水分在加工成型过程中会挥发一部分，在滤芯充满水后，成型复合滤芯块会在三维空间内均匀膨胀，保证填充紧密，空隙分布均匀。并且由于粘接剂的粘连作用，复合滤芯块形状可以保持，不会被水流冲刷成空腔，树脂分布均匀性好。因此，本发明的复合滤芯块解决现有技术中树脂球易洒落、不易装填的问题，同时也便于运输，可直接将成型的树脂块装配于滤芯结构内，简化了生产工艺，降低了密封不严结构干扰的风险。通过树脂和碳颗粒在粘接剂的作用下共同挤出成型，可以实现连续自动化生产。大大简化滤芯装配，减少污染。此外，树脂碳颗粒分布均匀，能够提高过滤性能。复合滤芯块形成连续多孔结构，水阻小，性能优。此外，还具有体积小的特点。该复合滤芯块尺寸形状可随意调节，水流不需要限制在轴向通过。

实施例4。

一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其它特征与实施例1至3相同，不同之处在于：采用200目碳粉、PFC100E阳离子交换树脂和HDPE粉末按照100:100:30的比例混合，螺杆挤出成中空圆柱状，内径15mm、外径40mm、长300mm。此圆柱状成型树脂直接装入圆筒滤芯的外壳，成为净水滤芯，可用于去除水中的余氯，重金属，硬度和有机物。净水滤芯可以有两种设计，如果需要压降小，水从滤芯侧面进入，从柱中心流出；如果需要去除效果充分，水从滤芯端面进入，从另一端面流出。

本发明的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，水路畅通，能够确保离子交换的效果。由于复合滤芯块已成型，装配时可直接将复合滤芯块装配于滤芯结构中，大大简化了装配工艺，也可以导入自动化设备。由于复合滤芯块已成型，树脂颗粒不会污染滤芯的内部结构。同时，由于树脂水分在加工成型过程中会挥发一部分，在滤芯充满水后，成型复合滤芯块会在三维空间内均匀膨胀，保证填充紧密，空隙分布均匀。并且由于粘接剂的粘连作用，复合滤芯块形状可以保持，不会被水流冲刷成空腔，树脂分布均匀性好。因此，本发明的复合滤芯块解决现有技术中树脂球易洒落、不易装填的问题，同时也便于运输，可直接将成型的树脂块装配于滤芯结构内，简化了生产工艺，降低了密封不严结构干扰的风险。通过树脂和碳颗粒在粘接剂的作用下共同挤出成型，可以实现连续自动化生产。大大简化滤芯装配，减少污染。此外，树脂碳颗粒分布均匀，能够提高过滤性能。复合滤芯块形成连续多孔结构，水阻小，性能优。此外，还具有体积小的特点。该复合滤芯块尺寸形状可随意调节，水流不需要限制在轴向通过。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，为加工成型的块状结构，以重量份计，含有：

树脂颗粒 1—99份；

碳粉 1—99份；

还含有占树脂颗粒和碳粉总重量1—40％的粘结剂。

2.根据权利要求1所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，粘结剂占树脂颗粒和碳粉总重量的2—15％。

3.根据权利要求1所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，树脂颗粒为圆形颗粒树脂，直径在100微米—1500微米之间；

碳粉的粒径大小在10目—500目之间。

4.根据权利要求1所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，树脂颗粒为离子交换树脂或者为不含离子交换基团的吸附有机物的树脂颗粒；

离子交换树脂为阴离子交换树脂、阴离子交换树脂中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，粘接剂为热塑性高分子粉末或者颗粒。

6.根据权利要求1所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，粘结剂为经过修饰的热塑性聚合物。

7.根据权利要求1所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，还含有10—50份的成孔剂。

8.根据权利要求7所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，成孔剂为盐或者聚乙烯醇。

9.根据权利要求1至8任意一项所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于，制备工艺是：将原料搅拌均匀，在加工温度60℃—180℃之间、压力0—500psi之间、加工时间1—240分钟的条件下以共混挤出或者热压成型工艺制备得到孔隙率在15％—80％的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块。

10.根据权利要求9所述的碳和树脂均匀混合的复合滤芯块，其特征在于：形状为长方体、正方体、三棱柱、多棱柱、圆柱体、圆筒或者蜂窝状结构；

所述碳和树脂均匀混合的复合滤芯块直接装填于滤芯的内部结构；

当碳和树脂均匀混合的复合滤芯块为筒状结构时，装填于圆筒状滤芯的内部结构；

当碳和树脂均匀混合的复合滤芯块为正方体或者长方体结构时，装填于平板型连续型或者间歇型电去离子装置的内部结构。