CN113754019B - 具有导电矿物质材料的矿化滤芯 - Google Patents

具有导电矿物质材料的矿化滤芯 Download PDF

Info

Publication number
CN113754019B
CN113754019B CN202110889899.7A CN202110889899A CN113754019B CN 113754019 B CN113754019 B CN 113754019B CN 202110889899 A CN202110889899 A CN 202110889899A CN 113754019 B CN113754019 B CN 113754019B
Authority
CN
China
Prior art keywords
conductive
filter element
mineral material
parts
stone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110889899.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113754019A (zh
Inventor
刘泽宇
邵艳丽
陈承
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd
Original Assignee
Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd filed Critical Ningbo Fotile Kitchen Ware Co Ltd
Priority to CN202110889899.7A priority Critical patent/CN113754019B/zh
Publication of CN113754019A publication Critical patent/CN113754019A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113754019B publication Critical patent/CN113754019B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/68—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water
    • C02F1/683—Treatment of water, waste water, or sewage by addition of specified substances, e.g. trace elements, for ameliorating potable water by addition of complex-forming compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/14—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material
    • H01B1/18—Conductive material dispersed in non-conductive inorganic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B1/00—Conductors or conductive bodies characterised by the conductive materials; Selection of materials as conductors
    • H01B1/20—Conductive material dispersed in non-conductive organic material
    • H01B1/24—Conductive material dispersed in non-conductive organic material the conductive material comprising carbon-silicon compounds, carbon or silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

一种导电矿物质材料，其特征在于包括如下组分及其重量配比：粉碎后的矿化石30～74份；导电含碳材料1～5份；高分子材料5～15份；有机溶剂20～50份。本发明还公开了导电矿物质材料的制备方法和具有该导电矿物质材料的矿化滤芯。使矿物质材料具有能导电的功能，使用时充电正极，饮用水流入到矿化滤芯，通电后利用电化学作用在矿物质材料表面形成氢离子的富集，利用氢离子的化学溶解作用增强矿物质释放速率。

Description

具有导电矿物质材料的矿化滤芯
技术领域
本发明涉及一种导电材料，应用于水过滤中，本发明还涉及该导流材料的制备方法和在矿化滤芯中的应用。
背景技术
水中的矿物质成分，尤其是多种微量元素，是保持人体健康的重要因素。但经过反渗透净水机处理后的饮用水中，由于反渗透膜的高去除率，许多有益矿物质成分和微量元素都被脱除掉。
矿化滤芯是以矿化石为材料制备的一种滤芯单元，其可以缓慢的往通过它的水中释放矿物质元素。相关文献可以参考申请号为201310447584.2的中国发明专利申请公开《活性量子水发生器滤料》(申请公布号为CN103523873A)，此文献以麦饭石、木鱼石和电气石这三种原料作为基本原材料。又可以参考专利号为ZL201520339386.9的中国实用新型专利《矿化净化一体机》(授权公告号为CN204803170U)，该专利涉及的滤芯为复合滤芯，滤芯从外向内依次为第一瓷芯、微电极滤层、活性炭滤层、矿化层和第二瓷芯。其中微电极滤层为铜锌合金，利用其自身微电解作用实现对水中重金属的去除。微电极滤芯与矿化层仅仅是物理结构上的搭配，并不起到相互协同作用。
但由于矿化滤芯材料是一种固体，其相对水表现出化学惰性，因此矿化滤芯中微量元素的释放速率极慢，一般需要保证水在滤芯中停留的时间超过数天才能达到有效浓度。因此，加快矿物质释放速率，并且根据不同的用水要求，灵活调控矿化效率成为了矿化滤芯的重要发展方向。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种矿化效率提升的导电矿物质材料。
本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种矿化效率提升的导电矿物质材料的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是针对上述的技术现状而提供一种矿化效率提升的矿化滤芯。
本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种导电矿物质材料，其特征在于包括如下组分及其重量配比：
粉碎后的矿化石30～74份；
导电含碳材料1～5份；
高分子材料5～15份；
有机溶剂20～50份。
矿化石粉碎优选200～1000目。
作为优选，所述的矿化石为麦饭石、橄榄石、木鱼石、石灰石、珍珠贝、电气石中的至少一种。
作为优选，所述的导电含碳材料为导电炭黑、碳纤维、活性炭纤维、碳纳米管、石墨粉中的至少一种。
作为优选，所述的高分子材料为PVDF、PES、PSf、PVC、PAN中的至少一种。作为优选，所述的有机溶剂为DMAC、DMF、NMP中的至少一种。PVDF聚偏氟乙烯，PES聚醚砜，PSf聚砜，PVC聚乙烯，PAN聚丙烯腈，DMAC：N,N-二甲基乙酰胺，DMF：N,N-二甲基甲酰胺，NMP：N-甲基吡咯烷酮。
本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种导电矿物质材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
①将粉碎后的矿化石与导电含碳材料搅拌混合；
②将高分子材料溶解在有机溶剂中，获得高分子溶液；
③将高分子溶液添加到矿化石与导电含碳材料混合材料中；搅拌制成浆料；
④将浆料采用挤出机进行造粒，或者注入模具中塑形，制备成颗粒状、块状或圆柱状的胚料；再将胚料放入到干燥箱中进行干燥，制备得到成型的导电矿物质材料。
本发明解决上述第三个技术问题所采用的技术方案为：种具有导电矿物质材料的矿化滤芯，其特征在于包括
滤芯壳体，内壁为负极导电材料，外壁为非导电材料，滤芯壳体具有进水端口和出水端口；
导电矿物质材料，填充于前述的滤芯壳体的内腔；
无纺布，设于前述滤芯壳体内壁与导电矿物质材料之间，将负极导电材料与导电矿物质材料隔离；以及
石墨棒，充电正极材料插装于前述的导电矿物质材料中。
作为优选，所述的负极导电材料为不锈钢。
作为优选，所述滤芯壳体的外壁为塑料材质。
与现有技术相比，本发明的优点在于：使矿物质材料具有能导电的功能，使用时充电正极，饮用水流入到矿化滤芯，通电后利用电化学作用在矿物质材料表面形成氢离子的富集，利用氢离子的化学溶解作用增强矿物质释放速率，可以通过控制对滤芯施加的电压大小实现对矿化效率的调控，从而获得不同矿物质含量的产水，满足不同品质的用水要求。
附图说明
图1为实施例1中矿化滤芯剖视图结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
具有导电性能的矿化滤芯的制备主要分为3步：
第1步，将麦饭石、橄榄石、珍珠贝、电气石几种矿化石原石分别粉碎至200目，分别取麦饭石45份、橄榄石20份、珍珠贝25份、电气石10份，用混料机对原石粉料进行混合。
第2步，取66份混合后的原石粉料和4份导电炭黑用混料机进行混合，取10份PVDF加入到20份DMF中搅拌溶解制备得到高分子溶液，再将混合后的原石粉料、导电炭黑和高分子溶液用混料机进行混合，制备成浆料。将浆料采用挤出机进行造粒，制备成颗粒状的胚料，胚料直径2～2.5mm。再将胚料放入到干燥箱中进行干燥，制备得到成型的具有导电性的矿物质材料。
第3步，将导电性矿物质材料填充至滤芯外壳中，矿物质材料填充体积(L)与流经的饮用水流量(L/min)比值为1.2。滤芯外壳内腔壁为不锈钢材质，外壳主体则为PP塑料材质。不锈钢内壁与导电矿物质材料之间用2层厚度为0.1mm的PET无纺布进行隔离。在滤芯中心位置将石墨棒一端插入至导电矿物质材料中，石墨棒的另一端通过导线连接电源正极，导电材料由于填充足够密实，相互之间充分接触从而互相导电，并与石墨棒之间实现导通。不锈钢内壁通过导线连接电源负极。
如图1所示，矿化滤芯包括滤芯壳体1、导电矿物质材料3、无纺布4及石墨棒，滤芯壳体1内壁为负极导电材料，外壁为非导电材料，滤芯壳体1具有进水端口11和出水端口12；导电矿物质材料3填充于滤芯壳体1的内腔；无纺布4设于滤芯壳体1内壁与导电矿物质材料3之间，将负极导电材料与导电矿物质材料3隔离；石墨棒5充电正极材料插装于导电矿物质材料3中。本实施例中的负极导电材料为不锈钢，非导电材料为pp塑料。
饮用水流入到本发明所述矿化滤芯后，电源启动，对滤芯施加一定的电压，矿化滤芯中的矿物质将释放到水中，获得矿物质水。当施加电压为2V时，释放到水中的主要矿物质离子含量为钙15mg/L、镁5mg/L、锶0.10mg/L、硒0.03mg/L。当施加电压为5V时，释放到水中的主要矿物质离子含量为钙35mg/L、镁11mg/L、锶0.20mg/L、硒0.05mg/L。
矿化滤芯工作原理：不锈钢内壁作为负极，与导电矿物质滤芯材料正极之间构成电场。对水施加电压后，水将被电离产生氢离子和氢氧根离子，同时在接触水的阴/阳电极表面将发生电化学反应，其中阳极表面发生氧化反应，并形成氢离子的富集，阴极表面发生还原反应，形成氢氧根离子的富集。矿化原石主要为钙、镁、铁、钾、锶等的氧化物或者碳酸盐，在氢离子作用下将加速化学溶解，产生矿物质离子。通过控制电极间的电压大小来控制正极表面氢离子产生速度和浓度，从而实现对滤芯矿化效率的灵活调控。
实施例2：具有导电性能的矿化滤芯的制备主要分为3步：
第1步，将麦饭石、橄榄石、木鱼石、石灰石几种矿化石原石分别粉碎至300目，分别取麦饭石50份、橄榄石20份、木鱼石20份、石灰石10份，用混料机对原石粉料进行混合。
第2步，取68份混合后的原石粉料和2份碳纤维用混料机进行混合，取10份PVDF加入到20份DMAC中搅拌溶解制备得到高分子溶液，再将混合后的原石粉料、碳纤维和高分子溶液用混料机进行混合，制备成浆料。将浆料采用挤出机进行造粒，制备成颗粒状的胚料，胚料直径2.5～3mm。再将胚料放入到干燥箱中进行干燥，制备得到成型的具有导电性的矿物质材料。
第3步，将导电性矿物质材料填充至滤芯外壳中，矿物质材料填充体积(L)与流经的饮用水流量(L/min)比值为1.2。滤芯外壳内腔壁为不锈钢材质，外壳主体则为PP塑料材质。不锈钢内壁与导电矿物质材料之间用2层厚度为0.1mm的PET无纺布进行隔离。在滤芯中心位置将石墨棒一端插入至导电矿物质材料中，石墨棒的另一端通过导线连接电源正极，导电材料由于填充足够密实，相互之间充分接触从而互相导电，并与石墨棒之间实现导通。不锈钢内壁通过导线连接电源负极。

Claims (4)

1.一种具有导电矿物质材料的矿化滤芯，其特征在于包括：
滤芯壳体，内壁为负极导电材料，外壁为非导电材料，滤芯壳体具有进水端口和出水端口；
导电矿物质材料，填充于前述的滤芯壳体的内腔；
无纺布，设于前述滤芯壳体内壁与导电矿物质材料之间，将负极导电材料与导电矿物质材料隔离；以及
石墨棒，充当导电正极材料插装于前述的导电矿物质材料中；
前述的导电矿物质材料包括如下组分及其重量配比：
粉碎后的矿化石30～74份；
导电含碳材料1～5份；
高分子材料5～15份；
有机溶剂20～50份；
所述的矿化石为麦饭石、橄榄石、木鱼石、石灰石、珍珠贝、电气石中的至少一种；
所述的导电含碳材料为导电炭黑、碳纤维、碳纳米管、石墨粉中的至少一种；
所述的高分子材料为PVDF、PES、PSF、PVC、PAN中的至少一种；
所述的有机溶剂为DMAC、DMF、NMP中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的矿化滤芯，其特征在于所述的导电矿物质材料包括如下步骤制作而成：
①将粉碎后的矿化石与导电含碳材料搅拌混合；
②将高分子材料溶解在有机溶剂中，获得高分子溶液；
③将高分子溶液添加到矿化石与导电含碳材料混合材料中，搅拌制成浆料；
④将浆料采用挤出机进行造粒，或者注入模具中塑形，制备成颗粒状、块状或圆柱状的胚料，再将胚料放入到干燥箱中进行干燥，制备得到成型的导电矿物质材料。
3.根据权利要求1所述的矿化滤芯，其特征在于所述的负极导电材料为不锈钢。
4.根据权利要求1所述的矿化滤芯，其特征在于所述滤芯壳体的外壁为塑料材质。
CN202110889899.7A 2021-08-04 2021-08-04 具有导电矿物质材料的矿化滤芯 Active CN113754019B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110889899.7A CN113754019B (zh) 2021-08-04 2021-08-04 具有导电矿物质材料的矿化滤芯

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110889899.7A CN113754019B (zh) 2021-08-04 2021-08-04 具有导电矿物质材料的矿化滤芯

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113754019A CN113754019A (zh) 2021-12-07
CN113754019B true CN113754019B (zh) 2022-10-25

Family

ID=78788473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110889899.7A Active CN113754019B (zh) 2021-08-04 2021-08-04 具有导电矿物质材料的矿化滤芯

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113754019B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202473278U (zh) * 2012-03-02 2012-10-03 杭州电子科技大学 一种石墨烯导电泡沫
CN104080741A (zh) * 2011-11-03 2014-10-01 Seb公司 将水饮料矿化的设备和方法
WO2017038973A1 (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 株式会社理研テクノシステム セラミック焼結体およびその製造方法
CN109179802A (zh) * 2018-09-19 2019-01-11 深圳安吉尔饮水产业集团有限公司 一种矿物质水的生成装置及方法
CN110833723A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 青岛海尔施特劳斯水设备有限公司 一种矿物质滤料及其制备方法和所得的滤芯

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6185202B2 (ja) * 2015-03-17 2017-08-23 株式会社理研テクノシステム ミネラル機能水およびその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104080741A (zh) * 2011-11-03 2014-10-01 Seb公司 将水饮料矿化的设备和方法
CN202473278U (zh) * 2012-03-02 2012-10-03 杭州电子科技大学 一种石墨烯导电泡沫
WO2017038973A1 (ja) * 2015-09-03 2017-03-09 株式会社理研テクノシステム セラミック焼結体およびその製造方法
CN110833723A (zh) * 2018-08-16 2020-02-25 青岛海尔施特劳斯水设备有限公司 一种矿物质滤料及其制备方法和所得的滤芯
CN109179802A (zh) * 2018-09-19 2019-01-11 深圳安吉尔饮水产业集团有限公司 一种矿物质水的生成装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113754019A (zh) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102774932B (zh) 利用钛基二氧化铅复合电极去除废水cod和氨氮的方法
CN107098442B (zh) 一种螺旋卷绕式电化学水处理反应器
CN201581010U (zh) 一种卡槽式活性炭纤维电极电容吸附去离子装置
CN106179238A (zh) 一种快速吸附重金属离子的多孔纳米纤维及其制备方法
CN106006924B (zh) 垃圾渗滤浓缩液的微气泡o3-电解一体套筒处理装置
CN207158980U (zh) 管式电絮凝装置
CN206069598U (zh) 一种线路板氨氮废水电化学反应器处理成套装置
CN205151856U (zh) 一种电容去离子净水装置
Ma et al. Spinel CuxCo1− xMn2O4 electrode for effectively cleaning organic wastewater via electrocatalytic oxidation
CN107129013B (zh) 填充式管状电化学-多相-过臭氧催化装置和污水处理的方法
JP5906317B2 (ja) 脱イオン水のより良好な回収のための装置および方法
Wang et al. Self-sustained bioelectrical reduction system assisted iron–manganese doped metal-organic framework membrane for the treatment of electroplating wastewater
CN201264954Y (zh) 纳米高能量六化健康水制水机
CN113754019B (zh) 具有导电矿物质材料的矿化滤芯
JP2014018763A (ja) 磁性汚泥の処理方法および磁気分離浄化装置
CN207391073U (zh) 一种同步去除选矿废水cod及重金属的三维电解装置
Shi et al. Degradation of tetracycline/oxytetracycline by electrospun aligned polyacrylonitrile-based carbon nanofibers as anodic electrocatalysis microfiltration membrane
CN103641207A (zh) 一种含锌电镀废水复合电解槽处理方法
CN112850858B (zh) 一种用于废水处理的一体化电解除氨氮装置
CN207142990U (zh) 一种低浓度废水提标改造装置
CN108330503A (zh) 一种电解臭氧发生器
CN201367380Y (zh) 养殖水净化装置
CN102895853B (zh) 一种电动力迁移回收与净化含氰废气的装置及其方法
Liu et al. Recent advances of biomass derived electrode materials for capacitive deionization
CN103801198B (zh) 分离液体中不同组分的设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant