CN113731513A - 高吸附性混合滤料、滤芯及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高吸附性混合滤料、滤芯及其制备方法，包括高吸附性混合滤料，所述高吸附性混合滤料包括容积单位为70‑90份的重金属吸附剂和10‑30份的树脂，所述重金属吸附剂的粒度范围为20目‑40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。本方案通过在重金属吸附剂中混合一定比例的弱酸性和/或强酸性阳离子树脂，由于树脂的体积相对较大，能够增加滤料之间的间隙，从而减小阻力，保证滤芯的过水量，防止堵塞或水流量变小的情况发生。

Description

高吸附性混合滤料、滤芯及其制备方法

技术领域

本发明涉及液体过滤领域，尤其涉及高吸附性混合滤料、滤芯及其制备方法。

背景技术

目前滤除重金属的方案基本以特定吸附剂进行定量吸附，在对饮用水过滤的标准中，对铅等重金属的吸附效率的要求需要达到95％以上，但是市面上许多吸附剂的过滤效果只能达到80％左右，由于吸附剂与水流的接触面积越大与吸附效果越佳，为提升滤芯的吸附效果，基本做法也是通过增加吸附剂过筛目数，使吸附剂粒度变小，以提高接触面积，增大吸附效果。或者加大用量增加接触时间来提高滤除效果。但该方法面临的问题是，减少目数会造成过滤阻力加大，使滤芯过水量变小，同时滤料粒径减小需要增加加工工序，增加滤料用量会加大滤料的体积和重量，使滤芯整体体积和重量增加，同时滤料的成本较高，增加滤料的用量也会提升滤芯的成本。

离子交换树脂还可以根据其基体的种类分为苯乙烯系树脂和丙烯酸系树脂。树脂中化学活性基团的种类决定了树脂的主要性质和类别。首先区分为阳离子树脂和阴离子树脂两大类，它们可分别与溶液中的阳离子和阴离子进行离子交换。阳离子树脂又分为强酸性和弱酸性两类，阴离子树脂又分为强碱性和弱碱性两类，其中，强酸性阳离子树脂和弱酸性阳离子树脂能在水中离解出H+而呈酸性，能与溶液中的其他阳离子吸附结合，从而产生阳离子交换作用，并起到吸附液体中的重金属离子的效果。

发明内容

因此，为解决上述问题，本发明提供了高吸附性混合滤料、滤芯及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

高吸附性混合滤料，包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 70-90份；

树脂 10-30份；

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。。

优选的，高吸附性混合滤料，包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 80-90份；

树脂 10-20份；

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。。

优选的，高吸附性混合滤料，其特征在于：包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 70-80份；

树脂 20-30份；

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。。

优选的，所述重金属吸附剂为钛基和/或锆基和/或铁基吸附剂中的一种或多种。

优选的，所述树脂为弱酸性阳离子交换树脂和/或强酸性阳离子交换树脂中的一种或复合。

优选的，所述弱酸性阳离子交换树脂为聚丙烯酸酯弱酸性阳离子树脂。

优选的，所述树脂的粒度范围为0.85mm-2mm。

高吸附性滤芯，包括如上述的高吸附性混合滤料。

本发明技术方案的有益效果主要体现在：

1、本方案通过在重金属吸附剂中混合一定比例的弱酸性和/或强酸性阳离子树脂，由于树脂的体积相对较大，能够增加滤料之间的间隙，从而减小阻力，保证滤芯的过水量，防止堵塞或水流量变小的情况发生；

2、本方案中，吸附剂和弱酸性和/或强酸性阳离子树脂都有吸附重金属离子的作用，能够保证较高的重金属吸附率；

3、本方案根据滤芯过水总量和使用寿命需求的差异，以及根据树脂类型的特性差异，分成吸附剂与弱酸性阳离子树脂混合、吸附剂与强酸性阳离子树脂混合以及吸附剂与弱酸性和强酸性阳离子树脂混合的三种情况，能够使滤芯适用于不同环境和需要；

4、本方案中利用成本较低的树脂代替部分成本较高的重金属吸附滤料，同时能够达到同样的过滤效果。

具体实施方式

为使本发明的目的、优点和特点能够更加清楚、详细地展示，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行解释。该实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

此外，本方案中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示对重要性的排序，或者隐含指明所示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明中，“多个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明揭示了高吸附性混合滤料，所述高吸附性混合滤料由重金属吸附剂与树脂混配而成，在重金属吸附剂中加入树脂后，在保证吸附效果的同时，使滤芯阻力减小，过水量变大，背景技术中所述的常用的提高滤料吸附性的手段有使滤料颗粒变细和增加滤料体积两种增加滤料和水流的接触面积的方法与本方案中将滤料和树脂混合的方法以及初始方案的过滤效果对比如下：

在上表中，方案1为初始方案，此时滤芯中只有单一的重金属滤料，同时滤料的粒径都在20目到40目之间，此时过滤效果相对较差，同时，随着过水量的增加，滤芯的吸附效果差异明显；方案2为在滤料类型和粒径不变的情况下，增加滤料整体体积后的方案，该方案相对于方案1有了较大改进，但是该方案需要消耗较多的滤料；方案3为在滤料类型和整体体积不变的情况下，减小滤料的粒径，使滤料颗粒变细的方案，该方案由于极大地增加了滤料与水流的接触面积，所以过滤效果较佳，但是在减小滤料颗粒粒径的同时，滤料与滤料间的缝隙也随之减小，导致水阻变大，水流量变小，影响了滤芯的出水速度；方案4为本发明的解决方案，在滤芯中混合一定比例粒径为20目-40目的重金属吸附滤料和粒径为10目-20目(即粒径为0.85mm-2mm)的阳离子交换树脂，此时水阻最小，对重金属的吸附效果也较佳，同时不同过水量下滤芯的吸附效果差异较小，能够保证滤芯较为稳定吸附效率。

进一步地，重金属吸附剂与树脂的配比也会对滤芯整体的吸附效果和水流量产生影响，重金属吸附剂与树脂比例对滤芯过滤效果的影响如下：

由上表可知，由于重金属吸附剂的粒径小于树脂的粒径，所以当重金属吸附剂的比例增加，树脂比例减少时，滤料间的缝隙体积减少，水阻增加，滤芯过水量较小，但由于重金属吸附剂对重金属的吸附效果要优于树脂对重金属的吸附效果，所以此时滤芯的吸附率较高；当所以当重金属吸附剂的比例减少，树脂比例增加时，滤料间的缝隙体积增加，水阻降低，滤芯过水量较大，但由于树脂对重金属的吸附效果要优于重金属吸附剂对重金属的吸附效果，所以此时滤芯的吸附率相对较低。

在本发明所述的高吸附性混合滤料包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 70-90份；

树脂 10-30份；

此时，所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm，在该配比范围内，当滤芯过水量在500L以内时，滤芯对铅等重金属的过滤效果能够达到95％以上，同时，滤芯水阻为3psi，与上述初始方案中的水阻一致，不会对滤芯的出水速度造成影响。

同时，根据不同滤芯过水量的需求以及过滤需求的差异，在上述配比范围内，重金属吸附剂与树脂的配比可分为如下两种方案：

方案一：

高吸附性混合滤料包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 70-80份；

树脂 20-30份；

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。

此时滤料中树脂比例相对较高，滤料间的空隙所占体积较大，滤芯的水阻较低，滤芯对重金属的过滤性能相对较差，滤芯整体成本较低，滤芯在经过大量过水量后过滤效果差异相对明显，适用于需要滤芯出水快、水压低且对重金属吸附率要求较低的情况。

方案二：

高吸附性混合滤料包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 80-90份；

树脂 10-20份；

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。

此时滤料中，重金属吸附剂所占比例较高，滤料间的空隙所占体积较小，滤芯的水阻较高，出水速度相对较慢，滤芯的过滤性能强，滤芯整体成本较高，同时，滤芯在经过大量过水量后过滤效果差异较小，适用于对重金属吸附率要求较高，以及对滤芯过水量大或使用寿命要求较高的情况。

具体地，所述重金属吸附剂为钛基和/或锆基和/或铁基吸附剂中的一种或多种，即，所述重金属吸附剂可以是由单一的钛基吸附剂或锆基吸附剂或铁基吸附剂，也可以是其中任意吸附剂中的两种或者三种的混合。

具体的，所述树脂的粒度范围为0.85mm-2mm，所述树脂为弱酸性阳离子交换树脂和/或强酸性阳离子交换树脂中的一种或复合，在本方案中，所述弱酸性阳离子交换树脂为聚丙烯酸酯弱酸性阳离子树脂。

弱酸性阳离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂的吸附特性以及吸附效果也具有较为明显的差异，以过水量在500L以内为例，以下为弱酸性阳离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂在各阶段过水量吸附效果的实验数据：

根据上表可知，在过水量较小时，所述弱酸性阳离子交换树脂对重金属的吸附效果相对于强酸性阳离子交换树脂对重金属的吸附效果较差，但是，当过水量达到400L时，所述强酸性阳离子交换树脂对重金属的吸附效果骤减，随着过水量进一步加大，所述强酸性阳离子交换树脂对重金属的吸附效果几乎不存在；但是，同样当过水量达到400L时，所述弱酸性阳离子交换树脂对重金属的吸附效果仍能达到83.3％，并且随着过水量进一步加大，所述弱酸性性阳离子交换树脂对重金属的吸附效果依然较为明显，由上述实验结果可知，所述弱酸性阳离子交换树脂的初始过滤效果相对于强酸性阳离子交换树脂较差，但是过滤周期较长，随着过水量的增加，过滤效果差异不明显；所述强酸性阳离子交换树脂的初始过滤效果相对于强酸性阳离子交换树脂较高，但是过滤周期较短，随着过水量的增加，达到一定过水量时，过滤效果具有断层式差异。

根据上述弱酸性阳离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂的吸附特性以及吸附效果的差异，在本发明揭示的高吸附性混合滤料中，根据对滤芯过滤要求的差异，滤料中树脂类别的选择可以区分为以下三种方案：

方案一：

所述滤料中所用到的树脂为弱酸性阳离子交换树脂，此时，树脂对重金属的吸附效果较为稳定，适用于对滤芯使用寿命要求较高以及过水量较大的情况，能够长期保持较为稳定的过滤效果。

方案二：

所述滤料中所用到的树脂为强酸性阳离子交换树脂，该方案适用于滤芯过水量小于400L且对该过水量内滤芯对重金属过滤精度要求较高的情况，在该情况下使用强酸性阳离子交换树脂时，由于该类型树脂本身对重金属的过滤精度较高，所以可以适当增加树脂在滤料中所占的比例，此时能够在保证较高过滤精度的同时适当减轻水阻，提高滤芯的出水速度，同时降低滤芯的成本。

方案三：

所述滤料中所用到的树脂为弱酸性阳离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂按一定比例混合后的树脂；在具体实施过程中，可以根据对不同过水量下滤料吸附效果需求的差异调整弱酸性阳离子交换树脂与强酸性阳离子交换树脂的比例。

高吸附性滤芯，包括上述的高吸附性混合滤料，该滤芯的制备过程包括如下步骤：

S1：根据需要预先将不同类别的重金属吸附剂和树脂先按需求进行调配混合；

S2：将重金属吸附剂和各类型树脂分别打磨、过筛，其中，所述重金属吸附剂过筛时的筛孔目数为20目-40目，所述树脂过筛时的筛孔目数为10目-20目；

S3：按重金属吸附剂为70-90份，树脂为10-30份的配比范围内根据需求选择具体比例进行配比；

S4：将配比后的重金属吸附剂与树脂进行混合后倒入滤袋或滤芯；

S5：将滤袋或滤芯封口处用超声波焊接封口。

本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.高吸附性混合滤料，其特征在于：包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 70-90份;

树脂 10-30份;

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。

2.根据权利要求1所述的高吸附性混合滤料，其特征在于：包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 80-90份;

树脂 10-20份;

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。

3.根据权利要求1所述的高吸附性混合滤料，其特征在于：包括以下容积单位的组分：

重金属吸附剂 70-80份;

树脂 20-30份;

所述重金属吸附剂的粒度范围为20目-40目，所述树脂的粒度≥0.85mm。

4.根据权利要求1所述的高吸附性混合滤料，其特征在于：所述重金属吸附剂为钛基和/或锆基和/或铁基吸附剂中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的高吸附性混合滤料，其特征在于：所述树脂为弱酸性阳离子交换树脂和/或强酸性阳离子交换树脂中的一种或复合。

6.根据权利要求1所述的高吸附性混合滤料，其特征在于：所述弱酸性阳离子交换树脂为聚丙烯酸酯弱酸性阳离子树脂。

7.根据权利要求1所述的高吸附性混合滤料，其特征在于：所述树脂的粒度范围为0.85mm-2mm。

8.高吸附性滤芯，其特征在于：包括如权利要求1-7任一所述的高吸附性混合滤料。

9.高吸附性滤芯的制备方法，包括如下步骤：

S1：根据需要预先将不同类别的重金属吸附剂和树脂先按需求进行调配混合；

S2：将重金属吸附剂和各类型树脂分别打磨、过筛，其中，所述重金属吸附剂过筛时的筛孔目数为20目-40目，所述树脂过筛时的筛孔目数为10目-20目；

S3：按重金属吸附剂为70-90份，树脂为10-30份的配比范围内根据需求选择具体比例进行配比；

S4：将配比后的重金属吸附剂与树脂进行混合后倒入滤袋或滤芯；

S5：将滤袋或滤芯封口处用超声波焊接封口。