CN113301978B - 水处理过滤器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水处理过滤器及其制造方法，更具体地说，涉及一种水处理过滤器制造方法和一种过滤器，该方法包括以下步骤：混合正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉、沸石和水；并且将其成形。

Description

水处理过滤器及其制造方法

【技术领域】

本发明涉及水处理过滤器及其制造方法，更具体地说，涉及一种含有正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉和银沸石的水处理过滤器及其制造方法，从而改善过滤器的耐久性，彻底去除细菌，甚至有效去除硬度物质。

【背景技术】

水处理过滤器用于去除水中包含的各种污染物。在主要去除机制中，污染物通过筛分作用被去除，其中尺寸大于过滤器中的孔径的物质无法通过该过滤器，而尺寸小于该孔径的物质通过该过滤器。

通常，水处理过滤器应用于净水厂、污水处理厂、各种工业场所以及办公室或家庭中使用的空气净化器。

过滤器可主要分为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜。由于超滤膜和微滤膜各自的孔隙都相对较大，所以超滤膜和微滤膜各自的透过性能优异，但难以去除微粒。反渗透膜和纳滤膜各自能够去除非常小的颗粒。但是，反渗透膜和纳滤膜各自的透过性能都相对较低，需要以高压供水。结果，维护费用(例如电费和安装成本)较高。

同时，以钙和镁为代表的硬度诱导物质以溶解状态包含在水中。特别是，大量这样的硬度物质溶解在地下水中。由于高硬度水会在管道中形成水垢，因此在许多情况下，高硬度水不适用于工业用水以及饮用水。

作为硬度去除方法，可以注入化学品，可以进行使用离子交换树脂的吸附，或者可以进行使用反渗透膜或纳滤膜的过滤。但是，如上所述，反渗透膜或纳滤膜的维护费用很高，并且化学品或离子交换树脂需要额外的设备。因此，在应用于小型水处理产品(例如净水器)方面存在限制。

此外，水处理过滤器必须具有耐久性和透过性能，才能彻底去除各种细菌，从而在可长期使用的同时确保水质稳定。

现有技术文献

(专利文献1)韩国专利申请公报2005-0126143号

(专利文献2)韩国专利公报第1470620号

【发明内容】

【技术问题】

考虑到上述问题做出了本发明，本发明的目的是提供一种能够有效地去除以溶解状态存在于水中的硬度诱导物质(包括水中包含的颗粒污染物)的水处理过滤器及其制造方法。

本发明的另一个目的是提供一种能够完全去除水中的细菌并稳定地保持耐久性和透过性能的水处理过滤器及其制造方法。

【技术方案】

为了实现上述目的，本发明的水处理过滤器的制造方法包括将正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉、沸石和水相互混合的步骤和成形步骤。

将正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉、沸石和水相互混合的所述步骤可以包括：i)第一步，将正电荷添加剂和水相互混合以制备第一混合物，将第一混合物与碳粉和沸石混合以制备第二混合物，将水和粘合剂纤维相互混合以制备第三混合物，并将第三混合物与纤维素纤维混合以制备第四混合物；ii)第二步，将在第一步中制备的第二混合物和第四混合物相互混合以制备第五混合物；和iii)第三步，将在第二步中制备的第五混合物与正电荷添加剂进一步混合以制备成浆液状的原料混合物。

所述成形步骤可以包括：iv)第四步，将在第三步中制备的原料混合物层压在网带上；和v)第五步，将层压在网带上的原料混合物脱水。

该方法可以在第五步之后进一步包括：vi)第六步，使用压辊压制脱水后的原料混合物；和vii)第七步，进行热风干燥。

第五步可以包括：当所述原料混合物层压在网带上时将所述原料混合物减压的一次脱水步骤，和在一次脱水步骤之后进行的二次脱水步骤。

所述正电荷添加剂可以是表氯醇-二甲胺共聚物，所述粘合剂纤维可以是选自由聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的组中的至少一种，并且所述沸石可以是直径为2至3μm的银沸石。

第五步的一次脱水步骤中的真空压力可以为50至80cmHg，并且二次脱水步骤中的真空压力可以为10至40cmHg。

在第六步中可以在3至7个大气压的压力下进行压制，在第七步中可以在100至150℃的温度下进行热风干燥。

此外，本发明的水处理过滤器包括：4.0至4.5重量份的作为正电荷添加剂的表氯醇-二甲胺共聚物，0.4至1.4重量份的作为粘合剂纤维的选自由聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的组中的至少一种，0.4至1.4重量份的碳粉，0.08至0.1重量份的银沸石，和7.0至8.5重量份的纤维素纤维，其中，所述水处理过滤器的平均孔径为0.35至0.50μm，细菌去除率超过99.99％。

【有益效果】

具有上述构造的本发明的水处理过滤器及其制造方法的效果在于，水处理过滤器包括正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉和银沸石，由此其可以有效去除硬度诱导物质和各种污染物，包括水中所含的细菌。

此外，本发明的水处理过滤器的制造方法的优点在于，制备正电荷添加剂、碳粉和银沸石的混合物，然后将其与包括粘合剂纤维的纤维素混合搅拌，由此在纤维素表面充分形成正电荷，因此可以提高污染物去除效率。

另外，本发明的水处理过滤器的制造方法的优点在于，在将原料浆液混合物层压在网带上的时候进行一次减压脱水，由此能够降低施加于网带的负荷，并实现纤维之间的粘合，从而可以制造具有均一厚度的过滤器。

【附图说明】

图1是示出根据本发明的实施方式的水处理过滤器的制造方法的流程图。

图2是示出根据本发明的实施方式的水处理过滤器的制造设备的构造的视图。

【具体实施方式】

在下文中，将参照本发明的优选实施方式和附图更详细地描述本发明。这意味着对实施方式详细描述至使得本发明所属领域的普通技术人员能够容易地实施本发明的程度，并且不限制本发明的技术构思和范畴。

除非另有定义，否则所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。常用术语，例如通常的词典中定义的那些，应被解释为与相关技术的上下文含义一致，并且不应被解释为理想的或过于正式的含义，除非有相反的明确定义。

图1是示出根据本发明的实施方式的水处理过滤器的制造方法的流程图。如图1所示，本发明的水处理过滤器的制造方法包括将正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉、沸石和水相互混合的步骤和成形步骤。

具体而言，将正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉、沸石和水相互混合的所述步骤包括：i)第一步，将正电荷添加剂和水相互混合以制备第一混合物，将第一混合物与碳粉和沸石混合以制备第二混合物，将水和粘合剂纤维相互混合以制备第三混合物，并将第三混合物与纤维素纤维混合以制备第四混合物；ii)第二步，将在第一步中制备的第二混合物和第四混合物相互混合以制备第五混合物；和iii)第三步，将在第二步中制备的第五混合物与正电荷添加剂进一步混合以制备成浆液状的原料混合物。

所述成形步骤包括：iv)第四步，将在第三步中制备的原料混合物层压在网带上；v)第五步，将层压在网带上的原料混合物脱水；vi)第六步，使用压辊压制脱水后的原料混合物；和vii)第七步，进行热风干燥。

将更详细地描述上述步骤。在作为制备第一混合物至第四混合物的步骤的第一步i)中，通过将正电荷添加剂和水相互混合来制备第一混合物。此时，优选将正电荷添加剂混合至基于500L水的量为4.0至4.5kg。在正电荷添加剂的混合量小于4.0kg的情况下，在纤维表面上不能充分形成正电荷添加剂，从而降低污染物去除能力。另一方面，在正电荷添加剂的混合量大于4.5kg的情况下，纤维之间的结合力太强，从而不能适当地进行脱水。为此，优选正电荷添加剂具有上述百分比。

此处，正电荷添加剂优选为表氯醇-二甲胺共聚物。

具有上述混合比的第一混合物在搅拌器中以1300至1800RPM的速度搅拌45至75分钟。

第二混合物通过将第一混合物与碳粉和沸石粉混合来制备。

此时，优选将碳粉混合至0.4至1.5kg的量，优选将沸石粉混合至0.05至0.15kg的量。

在碳粉的混合量小于0.4kg的情况下，不能充分实现污染物吸附效果。另一方面，在碳粉的混合量超过1.5kg的情况下，纤维量变少，由此过滤器制造时的基重控制和孔隙控制变得困难。为此，优选碳粉具有上述百分比。

在此，碳粉优选为直径D₅₀为16至27μm的椰子活性炭，沸石优选为直径D₅₀为2至3μm的银沸石。

在银沸石粉的混合量小于0.15kg的情况下，硬度物质去除能力降低，由于杀菌力降低而加速纤维素纤维的生物降解，从而过滤器的耐久性和透过该过滤器的水中的细菌去除率降低。另一方面，在沸石粉的混合量大于0.15kg的情况下，过滤器的基重和厚度不必要地增加。为此，优选银沸石具有上述百分比。在银沸石的直径小于2μm的情况下，在过滤器制造过程中银沸石很可能会在纤维之间丢失。另一方面，在银沸石的直径大于3μm的情况下，银沸石的直径过大，从而难以充分期待硬度物质去除能力和杀菌力。为此，优选银沸石具有上述范围的直径。

具有上述混合比的第二混合物在搅拌器中以1300至1800RPM的速度搅拌45至75分钟。

第三混合物通过将水和粘合剂纤维相互混合而制备。

优选将粘合剂纤维混合至基于500L水的量为0.4至1.5kg。在粘合剂纤维的混合量小于0.4kg的情况下，在热熔合和超声熔合时过滤器的粘合力降低。另一方面，在粘合剂纤维的混合量大于1.5kg的情况下，纤维素的含量变得相对较低，从而不能充分发挥过滤器的功能。为此，优选粘合剂纤维具有上述百分比。

在此，粘合剂纤维优选是直径为10至20μm且长度为0.5至2μm的打浆合成纤维。所述粘合剂纤维更优选为选自由聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的组中的至少一种。粘合剂纤维最优选是聚乙烯。

具有上述混合比的第三混合物在搅拌器中以1300至1800RPM的速度搅拌100至140分钟。

第四混合物通过将第三混合物与纤维素纤维混合而制备。

此时，优选将纤维素纤维混合至7.0至8.5kg的量。

在纤维素纤维的混合量小于7.0kg的情况下，沸石保留率低。另一方面，在纤维素纤维的混合量大于8.5kg的情况下，由于孔隙控制和脱水能力降低而难以制造过滤器。为此，优选纤维素纤维具有上述百分比。这里，纤维素可以从各种草本植物或木本植物中获得。例如，可以通过使用研磨机、高压均化器或微流化器的机械方法获得木纤维。

另外，纤维素纤维的直径优选为0.1至5μm。

具有上述混合比的第四混合物在搅拌器中以1300至1800RPM的速度搅拌100至140分钟。

在作为将第二混合物和第四混合物相互混合以制备第五混合物的步骤的第二步ii)中，可以在与第一步相同的条件下进行搅拌。

同时，将第一混合物、第二混合物、第三混合物和第四混合物不是一次性相互混合而是第二混合物由第一混合物单独制备、第四混合物由第三混合物单独制备并将第二混合物和第四混合物相互混合以制备第五混合物的原因在于，能够最大化地在纤维素纤维表面形成正电荷。

即，在正电荷添加剂、碳粉、沸石粉、粘合剂粉和纤维素纤维一次性混合的情况下，由于粘合剂纤维所致，在纤维素纤维表面没有充分形成正电荷。

第三步iii)是将在第二步中制备的第五混合物与水和正电荷添加剂进一步混合以制备成浆液状的原料混合物的步骤。

此处，正电荷添加剂不是一次性倒入第一混合物制备步骤中而是还倒入第五混合物中的原因在于，可以将正电荷添加剂均匀分布在碳粉表面和纤维表面上。将正电荷添加剂进一步倒入处于纤维均匀分散的状态的第五混合物中。

步骤iv)是将步骤iii)中制备的浆液状的原料混合物层压在网带上的步骤。作为实例，可以使用图2所示的制造设备。

具体而言，将步骤iii)中制备的原料混合物通过泵(未示出)输送到料斗100中，连接到料斗100一侧的注射喷嘴110将原料浆液混合物注射到以预定的速度移动的网带200中。

这里，优选料斗100的注射喷嘴110位于与外部隔开的网前箱300中，从而在其中界定单独的空间。

步骤v)是将层压在网带200上的原料混合物脱水的步骤，可以包括一次脱水步骤和二次脱水步骤。

具体而言，在一次脱水步骤中，在将原料混合物层压在网带200上的时候，可以通过位于网带200下表面的第一减压脱水装置310对原料混合物进行脱水，所述网带200的下表面是与层压原料混合物的表面相反的表面。此时，优选真空压力为50至80cmHg。

如上所述，在将原料混合物层压在网带200上的时候进行一次减压脱水的情况下，可以减少施加到网带200的负荷，由此可以减少设备的维护费用。尤其是，由于通过一次脱水实现纤维间的结合，因此即使网带200在稍微倾斜的状态下移动，层压的原料混合物也得到保持，由此可以获得具有均一厚度的过滤器。

二次脱水步骤是进一步减少一次脱水后的原料混合物中的水分含量并且同时更致密地引起纤维之间的结合的步骤，可以通过位于第一减压脱水装置310背部的第二减压脱水装置400进行。尽管自然重力方法也是可行的，但是减压脱水优选在10至40cmHg的真空压力下进行。

步骤vi)是压制脱水后的原料混合物的步骤。网带200上的脱水后的原料混合物被传送到相互隔开预定距离的一对压辊500，从而被压制。

步骤vii)是热风干燥步骤。该步骤是完全除去即使在脱水步骤中也残留的一些水分从而制造过滤器的步骤。原料混合物优选在保持在100至150℃的温度的干燥装置600中进行热风干燥。

随后，必要时可以使用卷绕装置700卷绕原料混合物。此外，可以重复进行将原料浆液混合物进一步层压在网带上的步骤、脱水步骤、压制步骤和热风干燥步骤中的至少一个。

在下文中，将基于以下实施例更详细地描述本发明的水处理过滤器的制造方法。

实施例1

将500L水与0.675kg表氯醇-二甲胺共聚物混合搅拌以制备第一混合物，并将0.45kg碳粉和0.09kg银沸石粉倒入第一混合物中以制备第二混合物。另外，将500L水与1.35kg聚乙烯混合搅拌以制备第三混合物，并且将7.2kg纤维素纳米纤维倒入第三混合物中以制备第四混合物。

随后，将第二混合物和第四混合物相互混合搅拌以制备第五混合物，然后将第五混合物与3.6kg表氯醇-二甲胺共聚物和600L水混合以制备浆液状的原料混合物。

使用图2的设备将制备的原料混合物注入网带，然后进行脱水、压制和热风干燥以制造过滤器。

实施例2

在与实施例1相同的条件下制备原料混合物，不同之处在于，将0.45kg聚对苯二甲酸乙二醇酯代替1.35kg聚乙烯混合搅拌以制备第三混合物，并且将8.1kg纤维素纳米纤维倒入第三混合物中以制备第四混合物。

实施例3

在与实施例1相同的条件下制备原料混合物，不同之处在于，倒入1.35kg碳粉以制备第二混合物，并且将0.45kg聚对苯二甲酸乙二醇酯代替1.35kg聚乙烯混合搅拌以制备第三混合物。

比较例1

在与实施例1相同的条件下制备原料混合物，不同之处在于，在不加入银沸石粉的情况下倒入2.25kg碳粉以制备第二混合物，混合搅拌0.45kg聚乙烯以制备第三混合物，并混合6.39kg纤维素纳米纤维以制备第四混合物。

[表1]

实验例

为了评价根据实施例1至3和比较例1制造的过滤器的性能，测量每个过滤器的基重、平均孔径、透气性和细菌去除率，结果示于表2中。

[表2]

	基重(g/m<sup>2</sup>)	孔隙(μm)	透气性(CFM)	细菌去除率(％)
					实施例1	301	0.38	0.35	100
实施例1	298	0.36	0.37	99.9987
					实施例1	270	0.48	0.43	99.9909
比较例1	296	0.70	0.48	99.99

可以看出，实施例1至3的平均孔径为0.38至0.48μm，而比较例1的平均孔径为0.70μm，比实施例大0.22至0.32μm。此外，可以看出，实施例1至3的细菌去除率为99.9909％以上，而比较例1的细菌去除率不超过99.99％。尤其可以看出，实施例1能够完全去除细菌。

上面已经基于本发明的优选实施方式描述了本发明。本发明所属领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明的固有特征的情况下，可以以修改的形式实施本发明。因此，所公开的实施方式必须从说明的角度考虑，而不是从限制的角度考虑。应当理解，本发明的范围由所附权利要求而非上述说明所限定，与其等同的范围包含在本发明内。

附图标记说明

100：料斗

110：注射喷嘴

200：网带

300：网前箱

310：第一减压脱水装置

400：第二减压脱水装置

500：压辊

600：干燥装置

700：卷绕装置

Claims (6)

1.一种水处理过滤器的制造方法，所述方法包括：

将正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉、沸石和水相互混合的步骤；和

成形步骤，

其中，将正电荷添加剂、粘合剂纤维、纤维素纤维、碳粉、沸石和水相互混合的所述步骤包括：

i)第一步，将正电荷添加剂和水相互混合以制备第一混合物，将所述第一混合物与碳粉和沸石混合以制备第二混合物，将水和粘合剂纤维相互混合以制备第三混合物，并将所述第三混合物与纤维素纤维混合以制备第四混合物；

ii)第二步，将在所述第一步中制备的所述第二混合物和所述第四混合物相互混合以制备第五混合物；和

iii)第三步，将在所述第二步中制备的所述第五混合物与正电荷添加剂进一步混合以制备成浆液状的原料混合物，并且

所述成形步骤包括：

iv)第四步，将在所述第三步中制备的所述原料混合物层压在网带上；和

v)第五步，将层压在所述网带上的所述原料混合物脱水，并且

其中，所述正电荷添加剂是表氯醇-二甲胺共聚物，

所述粘合剂纤维是选自由聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的组中的至少一种，并且

所述沸石是直径为2至3μm的银沸石。

2.如权利要求1所述的方法，其在所述第五步之后还包括：

vi)第六步，使用压辊压制脱水后的原料混合物；和

vii)第七步，进行热风干燥。

3.如权利要求1所述的方法，其中，所述第五步包括：

当所述原料混合物层压在所述网带上时将所述原料混合物减压的一次脱水步骤；和

在所述一次脱水步骤之后进行的二次脱水步骤。

4.如权利要求3所述的方法，其中，

所述第五步的所述一次脱水步骤中的真空压力为50至80cmHg，并且

所述二次脱水步骤中的真空压力为10至40cmHg。

5.如权利要求2所述的方法，其中，

在所述第六步中在3至7个大气压的压力下进行压制，并且

在所述第七步中在100至150℃的温度下进行热风干燥。

6.一种由权利要求1至5中任一项所述的方法制造的水处理过滤器，其包括：

4.0至4.5重量份的作为正电荷添加剂的表氯醇-二甲胺共聚物；

0.4至1.4重量份的作为粘合剂纤维的选自由聚乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯组成的组中的至少一种；

0.4至1.4重量份的碳粉；

0.08至0.1重量份的银沸石；和

7.0至8.5重量份的纤维素纤维，其中，

所述水处理过滤器的平均孔径为0.35至0.50μm，细菌去除率超过99.99％。

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