CN113493254A

CN113493254A - 一种除铅滤芯及饮用水装置

Info

Publication number: CN113493254A
Application number: CN202010261023.3A
Authority: CN
Inventors: 陈娴; 李福忠
Original assignee: Shanghai Bluetech Co ltd
Current assignee: Shanghai Bluetech Co ltd
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-10-12

Abstract

一种除铅滤芯及饮用水装置，该除铅滤芯包括：滤芯壳体，其具有进水通道和出水通道，连通所述进水通道和所述出水通道的部分还包括一容纳空间；至少一层阳离子交换树脂层，其按层状结构铺设在所述容纳空间内；至少一层活性炭层，其按层状结构铺设在所述容纳空间内；其中，所述阳离子交换树脂层和所述活性炭层相互间隔铺设在所述容纳空间内。饮用水装置，包括上述的除铅滤芯。本申请通过设置阳离子交换树脂层和活性炭层，可有效去除饮用水中的铅，并且除铅后的饮用水可达到NSF饮用水安全与健康标准，并且，该除铅滤芯结构简单，更换方便，实用性强。

Description

一种除铅滤芯及饮用水装置

技术领域

本申请属于饮用水过滤技术领域，具体涉及一种除铅滤芯及饮用水装置。

背景技术

我国是世界上最大的铅生产国和消费国。铅是已知毒性最大、蓄积性毒性极强的重金属之一。若长期积累可严重危害神经细胞和大脑。会导致高血压、心脏病、肾脏和免疫系统疾病等众多方面。儿童对此极为敏感，会造成智商和听力下降以及一些行为障碍如多动症，导致学习能力下降、手眼动作不协调等。使用了含铅汽油、涂料、会导致骨密度下降、老年人认知能力下降等。饮用水铅污染在我国普遍存在，城镇自来水输水管多是选自含铅的金属管；自来水厂用氯作为灭菌消毒剂加速了含铅水管的侵蚀和老化；而长期饮用含铅的，铅在人体内积淀、不易排出，会导致上述一系列问题。传统的砂滤、微滤水处理工艺对铅的处理效果不好，不能有效的去除铅；反渗透法使用麻烦，费水费电，成本高，排放的浓缩液不易处理，易造成二次污染；而沉淀法同样会出现处理难的问题。

发明内容

针对上述现有技术的缺点或不足，本申请要解决的技术问题是提供一种除铅滤芯及饮用水装置。

为解决上述技术问题，本申请通过以下技术方案来实现：

本申请提出了一种除铅滤芯，包括：滤芯壳体，其具有进水通道和出水通道，连通所述进水通道和所述出水通道的部分还包括一容纳空间；

至少一层阳离子交换树脂层，其按层状结构铺设在所述容纳空间内；

至少一层活性炭层，其按层状结构铺设在所述容纳空间内；

其中，所述阳离子交换树脂层和所述活性炭层相互间隔铺设在所述容纳空间内。

进一步地，上述的除铅滤芯，其中，所述阳离子交换树脂层中的阳离子交换树脂为短纤维结构。

进一步地，上述的除铅滤芯，其中，所述阳离子交换树脂层中离子交换树脂的比表面积大于等于60m²/g。

进一步地，上述的除铅滤芯，其中，所述阳离子交换树脂层中阳离子交换树脂的比表面积大于等于63m²/g。

进一步地，上述的除铅滤芯，其中，所述阳离子交换树脂层的交换容量大于等于0.5mmol/g。

进一步地，上述的除铅滤芯，其中，所述阳离子交换树脂层的交换容量大于等于0.8mmol/g。

进一步地，上述的除铅滤芯，其中，所述活性炭层中的活性炭的目数为30-50目。

进一步地，上述的除铅滤芯，其中，所述活性炭层中的活性炭采用椰壳活性炭。

本申请还提出了一种饮用水装置，包括如上述的除铅滤芯。

进一步地，上述的饮用水装置，其中，所述除铅滤芯可拆卸地安装在外壳内。

与现有技术相比，本申请具有如下技术效果：

本申请通过设置阳离子交换树脂层和活性炭层，可有效去除饮用水中的铅，并且除铅后的饮用水可达到NSF饮用水安全与健康标准；本申请通过阳离子交换树脂层和活性炭层的相互间隔铺设以及多层设置方式，进一步降低了饮用水铅的浓度，从而降低了铅对人体造成的损害，并且，该除铅滤芯结构简单，更换方便，实用性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1：本申请除铅滤芯第一种实施方式的剖视图；

图2：本申请除铅滤芯第二种实施方式的剖视图；

图3：本申请中阳离子交换树脂的除铅性能对比图。

具体实施方式

以下将结合附图对本申请的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本申请的目的、特征和效果。

如图1和图2所示，本申请的其中一个实施例中，一种除铅滤芯，包括：滤芯壳体10，其具有进水通道和出水通道，连通所述进水通道和所述出水通道的部分还包括一容纳空间；

至少一层阳离子交换树脂层20，其按层状结构铺设在所述容纳空间内；

至少一层活性炭层30，其按层状结构铺设在所述容纳空间内；

其中，所述阳离子交换树脂层20和所述活性炭层30相互间隔铺设在所述容纳空间内。

其中，在本实施例中，通过阳离子交换树脂层20和活性炭的间隔铺设设置，可降低饮用水中的铅的浓度，并且，经过本实施例除铅滤芯的滤水之后，饮用水中铅的浓度可达到NSF饮用水安全与健康标准。

进一步地，由于活性炭层30为细小颗粒状存在，在本实施例中，当所述除铅滤芯的滤水口设置在下方时，优选地，靠近出水口的位置处先铺设阳离子交换树脂层20，然后再铺设活性炭层30，这样可以减少过滤过程中水的冲击力使活性炭被冲走。当然，如果在靠近出水口的位置处优选铺设活性炭层30，则可以考虑在所述出水口的位置处设置滤网等结构，用于拦截活性炭等，并且也可以起到一定的固定作用。具体地设置方式，在实际应用过程中进行调整即可，上述可选方式的公开并不对本申请的保护范围造成限定。

其中，所述阳离子交换树脂层20中的阳离子交换树脂为短纤维结构。进一步地，在本实施例中，该阳离子交换树脂的纤度为1.2dtex，纤维长度为38mm。

所述阳离子交换树脂层20中离子交换树脂的比表面积大于等于60m²/g，优选地，所述阳离子交换树脂层20中阳离子交换树脂的比表面积大于等于63m²/g。

所述阳离子交换树脂层20的交换容量大于等于0.5mmol/g，优选地，所述阳离子交换树脂层20的交换容量大于等于0.8mmol/g。

其中，在本实施例中，所述阳离子交换树脂主要用于去除离子态的铅。

在本实施例中，所述活性炭层30中的活性炭的目数为30-50目。

进一步地，所述活性炭层30中的活性炭采用椰壳活性炭。椰壳活性炭系椰子壳原料生产的优质活性炭，是一种颗粒不规则的破碎炭，具有强度高，饱和后可多次再生，高吸附能力、低阻力的特点，其主要用于去除水中分子态的铅。

本申请还提出了一种饮用水装置，包括如上述的除铅滤芯，其中，所述除铅滤芯可拆卸地安装在外壳内。当上述除铅滤芯需要更换上，即可通过上述可拆卸方式进行更换，操作比较方便。

其中，在本实施例中，上述饮用水装置包括但不限于，滤水壶、咖啡机、净水机等产品。

以下通过具体的实验数据对本实施例中，阳离子交换树脂层20中的阳离子交换树脂在其他阳离子存在条件下对铅等重金属的高吸附性能等进行阐述。

在本实施例中，阳离子交换树脂层20中阳离子交换树脂的纤度为1.2dtex，纤维长度为38mm，强度2.3CN/dtex，伸度62％，比表面积66m²/g，离子交换容量0.8mmol/g，胺溶出量＜20ppb。

其中，实验条件为：设置空白组、本示例、对照组(市售螯合纤维和市售离子交换树脂)，反应时间为5h，共存离子情况如下：

硝酸铅130ppb；

七水硫酸镁84ppb；

二水氯化钙100ppb；

碳酸氢钠166ppb；

次氯酸钠10.5ppb。

经过5h的反应时间后并对上述不同组中铅的浓度进行检测，检测结果如图3所示，可以看出，本示例采用的阳离子交换树脂对铅的去除率远远大于对照组中的市售螯合纤维和市售离子交换树脂对铅的去除率。其中，该实验数据中，本示例对铅的去除率为92.3％，市售螯合纤维对铅的去除率为26.9％，市售离子交换树脂对铅的去除率为11.5％。

下面将以滤料层的具体铺设方式为例，对本实施例除铅滤芯的除铅性能进行进一步解释说明。

在pH＝6.5时，水中的铅主要以离子态铅存在，其中，总的滤水体积为318L。

1)滤料层采用第一种铺设方式为：一层阳离子交换树脂层20(靠近出水口布设)，然后在该阳离子交换树脂层20上铺设一层活性炭层30，参见图1所示。

该实验数据表1所示：

表1采用第一种铺设方式的除铅滤芯进行除铅的实验数据表

从上述表1可以看出，经本实施例除铅滤芯滤水后，铅的浓度均小于5ug/L，小于NSF标准中铅的最大允许浓度10ug/L，并且，本实施例在滤水量为1-318L时，通过该除铅滤芯的滤水时间均在15min以内，具体滤水速度快等优势。

2)滤料层采用第二种铺设方式为：一层阳离子交换树脂层20(靠近出水口布设)，然后在该阳离子交换树脂层20上铺设一层活性炭层30，然后再在该活性炭层30上铺设一层阳离子交换树脂层20，参见图2所示。

该实验数据表2所示：

表2采用第二种铺设方式的除铅滤芯进行除铅的实验数据表

从上述表2可以看出，经本实施例除铅滤芯滤水后，铅的浓度均小于5ug/L，小于NSF标准中铅的最大允许浓度10ug/L，并且，本实施例在滤水量为1-318L时，通过该除铅滤芯的滤水时间均在18min以内，具体滤水速度快等优势。

本实施例基于上述除铅滤芯除铅后，并对其出水的各项指标进行检测，具体如下表3所示：

表3在pH＝6.5的条件下实验用水的水质检测结果

从上述表3可以看出，在pH＝6.5，温度为20℃时，该饮用水中的TDS、CaCO₃硬度，CaCO₃碱度，游离氯总量以及浊度均在NSF检测标准规定的建议数据内，饮用水的安全健康等指标符合NSF标准。

在pH＝8.5时，水中的铅主要以离子态铅存在，其中，总的滤水体积为318L。

该实验数据表4所示：

表4采用第一种铺设方式的除铅滤芯进行除铅的实验数据表

从上述表4可以看出，经本实施例除铅滤芯滤水后，铅的浓度均小于5ug/L，小于NSF标准中铅的最大允许浓度10ug/L，并且，本实施例在滤水量为1-318L时，通过该除铅滤芯的滤水时间均在18min以内，具体滤水速度快等优势。

该实验数据表5所示：

表5采用第二种铺设方式的除铅滤芯进行除铅的实验数据表

从上述表5可以看出，经本实施例除铅滤芯滤水后，铅的浓度均小于5ug/L，小于NSF标准中铅的最大允许浓度10ug/L，并且，本实施例在滤水量为1-318L时，通过该除铅滤芯的滤水时间均在22min以内，具体滤水速度快等优势。

本实施例基于上述除铅滤芯除铅后，并对其出水的各项指标进行检测，具体如下表6所示：

表6在pH＝8.5的条件下实验用水的水质检测结果

从上述表6可以看出，在pH＝8.5，温度为20℃时，该饮用水中的CaCO₃硬度，CaCO₃碱度以及游离氯总量均在NSF检测标准规定的建议数据内，饮用水的安全健康等指标符合NSF标准。

综上，在本实施例中，在除铅滤芯设置一层阳离子交换树脂层20和一层活性炭层30，就可以将饮用水中铅的浓度降低至10ug/L以下，因此，从经济成本等方面考虑，在达到NSF标准的情况下，优选采用如图1所示的实施方式。当然，如果在饮用水中初始铅浓度较高的情况下，也可采用多层交替铺设的方式进行除铅。

本申请通过设置阳离子交换树脂层20和活性炭层30，可有效去除饮用水中的铅，并且除铅后的饮用水可达到NSF饮用水安全与健康标准；本申请通过阳离子交换树脂层20和活性炭层30的相互间隔铺设以及多层设置方式，进一步降低了饮用水铅的浓度，从而降低了铅对人体造成的损害，并且，该除铅滤芯结构简单，更换方便，实用性强。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限定，参照较佳实施例对本申请进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和范围，均应涵盖在本申请的权利要求范围内。

Claims

1.一种除铅滤芯，其特征在于，包括：

滤芯壳体，其具有进水通道和出水通道，连通所述进水通道和所述出水通道的部分还包括一容纳空间；

至少一层活性炭层，其按层状结构铺设在所述容纳空间内；

2.根据权利要求1所述的除铅滤芯，其特征在于，所述阳离子交换树脂层中的阳离子交换树脂为短纤维结构。

3.根据权利要求1所述的除铅滤芯，其特征在于，所述阳离子交换树脂层中离子交换树脂的比表面积大于等于60m²/g。

4.根据权利要求3所述的除铅滤芯，其特征在于，所述阳离子交换树脂层中阳离子交换树脂的比表面积大于等于63m²/g。

5.根据权利要求1至4任一项所述的除铅滤芯，其特征在于，所述阳离子交换树脂层的交换容量大于等于0.5mmol/g。

6.根据权利要求5所述的除铅滤芯，其特征在于，所述阳离子交换树脂层的交换容量大于等于0.8mmol/g。

7.根据权利要求1至4任一项所述的除铅滤芯，其特征在于，所述活性炭层中的活性炭的目数为30-50目。

8.根据权利要求7所述的除铅滤芯，其特征在于，所述活性炭层中的活性炭采用椰壳活性炭。

9.一种饮用水装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的除铅滤芯。

10.根据权利要求9所述的饮用水装置，其特征在于，所述除铅滤芯可拆卸地安装在外壳内。