CN115697914A - 用于过滤水的设备 - Google Patents

Abstract

一种用于过滤水(200)的设备(100)，其具有用于从所述水(200)中过滤第一重金属的至少一个第一类淀粉过滤器(10a……10n)，其中，所述设备(100)设置为使用在引导水的家用器具中。

Description

用于过滤水的设备

技术领域

本发明涉及一种用于过滤水的设备。本发明还涉及一种用于制造用于过滤水的设备的方法。

背景技术

在当今使用水来制备饮料、清洁、熨烫、制备食品、洗涤餐具等的家用器具(引导水的家用器具)中，通常使用未经过滤的自来水或者使用用于洗涤机器的活性炭过滤器或离子交换器，所述活性炭过滤器或离子交换器从水中清除钙、颗粒、重金属或不希望的且部分也有毒的化学物质。

在现有技术中已知用于去除有害无机物质(例如重金属)的各种方法。最著名和目前最广泛传播的方法是反渗透，该反渗透然而主要作为独立解决方案存在于市场上。活性炭过滤器能够结合重金属离子的一部分，然而其分离率相对低。

在世界上许多地区中，水从源头就受到重金属或者说受到管道污染物的污染，并且被用于饮料和食品制备。这会导致有时严重的健康损害。

在地球上的一些地区中，用于饮料制备的水具有高的重金属含量。由此，茶、咖啡等即使被无瑕疵地制备也可能变得无法饮用。

如果为了水过滤而使用与活性炭层结合的乳清-类淀粉过滤器，则任何饮料都可以与水的成分无关地制备成具有所希望香气的相同咖啡混合物(或茶)。例如，这些过滤器可以直接位于制备单元之前，使得在设施中的细菌和生物污染物不会进入饮料中。

从Bolisetty S.、Mezzenga R.的《Amyloid-carbon hybrid membranes foruniversal water purification(用于通用净水的类淀粉-碳杂化膜)》(载于《Nanotechnology(纳米技术)》，2016年1月25日)中已知一种滤水器系统，该滤水器系统从水中滤除各种有毒重金属离子和放射性物质。该滤水器系统包括乳清蛋白、活性炭和纤维素作为载体材料。

EP 2 921 216 A1公开了一种用于再利用重金属的方法和一种用于这种方法的材料。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于改善水处理的方法和设备。

这个任务利用独立权利要求的主题得以解决。在从属权利要求中说明有利的扩展方案。

所提出的用于过滤水的设备具有用于从所述水中过滤第一重金属的至少一个第一类淀粉过滤器，其中，所述设备设置为使用在引导水的家用器具中。

以下述方式能够实现一种水处理设备，该水处理设备仅从水中过滤不溶解的重金属。有利地，该设备特别好地适用于山区，在所述山区中水被一种或多种重金属严重污染。重金属也会出现在地质断层(例如大裂谷)中或者由于工业污染(例如在孟加拉国中)而出现。引入矿区的水也会是重金属污染的来源。

所提出的用于制造用于过滤水的设备的方法具有：提供用于从所述水过滤第一重金属的至少一个第一类淀粉过滤器，其中，所述设备构造为使用在引导水的家用器具中。

所提出的设备的一个优选实施方式的特征在于，使所述至少一个类淀粉过滤器的过滤器特性以限定的方式与所述水的待过滤的水质量相协调。由此有益于所述设备对要过滤的水的优化过滤效果。

所述设备的另一实施方式的特征在于，所述载体材料的厚度为约0.1mm至约1mm。由此，支持所述设备的多种尺寸可行性。

所述设备的另外的实施方式的特征在于，所述类淀粉过滤器从水中滤除下列中的至少一种：砷、铅、铀、金、汞、铅、钯。这仅是可能的重金属的示例性列举，所述重金属能够借助所述设备被过滤。当然，适当构造的类淀粉过滤器也能够从水中过滤其他的或者说附加的重金属，其中，为此尤其利用了类淀粉-纳米原纤维(Amyloid-Nanofibrillen)的非常高的表面体积比，其与大量可用的关键性氨基酸相结合，所述关键性氨基酸同时具有二十种不同的金属配体与重金属的结合常数(Metall-Ligand bindende Konstanten zuSchwermetallen)。

在所述设备的另一实施方式中设置：所述设备还具有在水的流动方向上在所述设备之前的传感器元件和/或在水的流动方向上在所述设备之后的传感器元件。有利地，由此能够检查所述设备的过滤效果。在某个时刻设备将饱和，这根据重金属的浓度而迟早会发生。以这样的方式能够简单地确定是否需要进行类淀粉过滤器的更换。

在所述设备的另一实施方式中设置：所述设备设置为使用在下述的至少一个中：咖啡机、泡茶机、洗衣机、餐具洗涤机。有利地，由此在很大程度上禁止了含有重金属的水与人的内部接触和/或外部接触。

下面，利用另外的特征和优点借助多个附图详细地描述本发明。相同的或功能相同的结构元件在此具有相同的附图标记。所述附图尤其旨在说明本发明关键性的原理并且不一定正确比例地示出。为了更清楚起见，可以规定，并非在所有附图中都绘制有所有附图标记。

所公开的设备特征类似地由相应公开的方法特征中得出，并且反之亦然。这尤其意味着，关于所述设备的特征、技术优点和实施方案都以类似的方式由用于制造用于过滤水的设备的方法的相应的实施方案、特征和优点中得出，并且反之亦然。

附图说明

在附图中示出：

图1所提出的用于过滤水的设备的一个实施例的横截面；

图2所提出的用于过滤水的设备的另一实施例的立体图；

图3所提出的用于过滤水的设备的另一实施例的立体图；

图4用于过滤水的设备的另一实施方式的框图；以及

图5所提出的用于制造用于过滤水的设备的方法的原理流程。

具体实施方式

本发明的核心思想是结合引导水的家用器具、尤其是引导水的家用电器应用特定的滤水器。

在此提出：在尤其是用于饮料和食品制备的“白色家电”中提供能普遍使用的、专门应用的类淀粉过滤器，例如基于纤维素或类似的载体材料。所提出的设备能够从水中去除应用特定的重金属、放射性物质和细菌。因此，借助该设备过滤的水有利地符合世界卫生组织指南。结合针对重金属的传感器，类淀粉过滤器的更换间隔能够被部分延长并且根据需要被显示，这在联网的机器中会指向新的类淀粉过滤器的订购方案。

类淀粉过滤器在其常规应用中的一个弱点是：仅能固定地设置过滤器的更换间隔并且因而使得过滤器可能更换得太晚或太早。

所提出的类淀粉过滤器直接施加到几毫米厚的膜上，并且因而能够应用特定地、简单地组合成不同的形式和功能。因而，过滤器设备的造型和包装能够非常简单地适应使用条件。

用本发明可实现的产品能够以有意义的方式使用在引导水的家用电器中(其中通常使用未经过滤的自来水)，例如以用于饮料制备、冰块制备、加湿、清洁、熨烫、食品制备等。

所提出的用于过滤水200的设备100的附图中未呈现的一个实施方式具有至少一个第一类淀粉过滤器10a……10n，该第一类淀粉过滤器用于从水200中过滤第一重金属。

图1示出所提出的用于过滤水200的设备100的另一实施方式的原理图。在这个变型中可见布置在两个盖过滤器元件20、21之间的第一类淀粉过滤器10a和第二类淀粉过滤器10b。例如，盖过滤器元件20、21能够与家用电器(未示出)集成地构造，设备100使用在该家用电器中。替代地，盖过滤器元件20、21也能够单独地构造，如下面结合另外的实施方式将更详细阐述的那样。引导水的家用器具例如能够是电动咖啡机、泡茶机、洗衣机或类似的。有利地，借助所提出的设备100能够最大程度地防止人与重金属的内部接触(例如在咖啡机、泡茶机中)或外部接触(例如在洗衣机、餐具洗涤机中)。

第一类淀粉过滤器10a……10n与类淀粉过滤器10b在功能方面连接。在上下文中，“在功能方面连接”被理解为：要过滤的水200既流过第一类淀粉过滤器10a又流过第二类淀粉过滤器10b。

朝向设备100流动的、载有至少一种重金属的水200的流动方向由箭头指示。在载有重金属的水200穿流设备100之后，产生从设备100中流出的、清除了至少一种重金属的水201。

以这样的方式，所提出的设备100有利地能够将一种重金属或多种重金属以及生物活性物质从要过滤的水200中滤除。

在此，要借助设备100过滤的重金属能够包括已知的重金属，例如砷、铅、铀、金、汞、铅、钯等等。

类淀粉过滤器10a、10b分别具有乳清蛋白，该乳清蛋白被施加到作为载体材料的细网眼织物上，该细网眼织物优选由纤维素制成。替代地，该细网眼织物也能够具有其他材料，例如塑料材料。类淀粉过滤器10a……10n并且尤其是乳清蛋白已被证明为有效率地滤除重金属。

通过细网眼织物能够提供过滤器，该过滤器能够高效地构建，其中类淀粉过滤器10a……10n或者说乳清蛋白能有效率地引入设备100中。细网眼织物或者说载体材料的厚度优选为约0.1mm至约1mm，优选＜约1mm。

有利地，类淀粉过滤器10a、10b的组合为，使得它们的过滤器特性与要过滤的水200相协调。由此能够实现，通过专门设计的类淀粉过滤器10a、10b的组合能够最佳地从水200中滤除重金属。特别是在水特别载有重金属的区域、尤其是山区中，这是有利的。

图2示出所提出的用于过滤水200的设备100的另一实施方式的横截面，该设备相应于图1的设备100，只要下文中没有描述不同之处。附加地，图2的设备100具有活性炭过滤器30，该活性炭过滤器能够将以电离形式存在于水200中物质从水20中滤除。

还可见，类淀粉过滤器10a、10b的组件和活性炭过滤器30布置或者说“夹持”在两个盖过滤器元件20、21之间，其中，盖过滤器元件20、21分别具有密封元件22、23(例如密封唇)，使得整个设备100由此基本上是流体密封的。借助盖过滤器元件20、21，能够以机械的方式从要过滤的水200中去除生物材料(例如，生物污垢污染物、微藻等)，如所述生物材料例如能够存在于死水中的那样。

图3示出所提出的用于过滤水200的设备100的另一实施方式的横截面，该设备相应于图1和图2的设备100，只要下文中没有描述不同之处。在这个变型中也设置了活性炭过滤器30。可见，盖过滤器元件20、21在几何形状上与图2的实施方式中的盖过滤器元件不同地构造，其中盖过滤器元件20、21能够分别专门地适配于具体的几何比例。

图4示出所提出的用于过滤水200的设备100的另一实施方式的强烈简化的框图。在这种情况下，在水200的流动方向上在设备101之前有第一传感器元件40，并且在经过滤的水201的流动方向上在设备101之后有第二传感器元件41。

优选，在设备100之后至少设置第二传感器元件41，使得能够以简单的方式检查设备100的过滤效果。以这样的方式，例如能够检查设备100的类淀粉过滤器10a……10n的饱和度，使得必要时能够及时更换类淀粉过滤器10a……10n，从而支持设备100的优化运行寿命。所提出的设备100对重金属(例如Pb、Cd、As)没有或几乎没有离子选择性，但是对“好的”离子绝对有离子选择性。例如，钠离子、钙离子和镁离子能够容易地通过该设备。结果，借助设备100基本上因而仅结合重金属。

图5示出用于制造用于过滤水200的设备100的方法的原理流程。

在步骤300中，提供用于从水200中过滤第一重金属的至少一个第一类淀粉过滤器10a……10n，其中，该设备构造为使用在引导水的家用器具中。

有利地，利用所提出的设备100能够在家庭中进行水处理，例如用于咖啡机、泡茶机、用于冰块制备的器具、加湿器、熨烫设备等。

有利地，借助类淀粉过滤器能够有针对性地将重金属从水中去除，并且因此例如能够无污染地制备饮料。将类淀粉过滤器施加到纤维素或类似成本有利的载体上，这些载体也能够附加地含有活性炭或吸附材料。由于低的压力降，如此构型的过滤器能够直接安置在输送泵之后或者也安置在输送泵之前。过滤器垫在此能非常容易地通过冲压、切割等而获得不同的几何形状，并且除了能使用在大面积的应用中之外，也能使用在非常小面积的应用中。

尽管已经通过优选的实施例详细地描述了本发明，但是本发明不限于所公开的示例，并且本领域技术人员在脱离本发明的保护范围的情况下也可以从中推导出其他变型。

Claims (12)

1.一种用于过滤水(200)的设备(100)，其具有用于从所述水(200)中过滤第一重金属的至少一个第一类淀粉过滤器(10a……10n)，其中，所述设备(100)设置为使用在引导水的家用器具中。

2.根据权利要求1所述的设备(100)，其特征在于，使所述至少一个类淀粉过滤器(10a……10n)的过滤器特性以限定的方式与所述水(200)的要过滤的水质量相协调。

3.根据权利要求1或2所述的设备(100)，其特征在于，将所述类淀粉过滤器(10a……10n)施加到由纤维素制成的载体材料上。

4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其还具有活性炭过滤器(30)。

5.根据权利要求3或4所述的设备(100)，其特征在于，所述载体材料还具有吸附层。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的设备(100)，其特征在于，所述载体材料的厚度为约0.1mm至约1mm。

7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中，所述类淀粉过滤器(10a……10n)从所述水(200)中滤除以下重金属中的至少一种：砷、铅、铀、金、汞、铅、钯。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其还具有在所述水(200)的流动方向上在所述设备(100)之前的传感器元件(40)和/或在所述水(200)的流动方向上在所述设备(100)之后的传感器元件(41)，其中，借助所述传感器元件(40)能确定所述水(200)的重金属浓度。

9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其中，至少两个类淀粉过滤器(10a……10n)布置在分别具有一个密封元件(22、23)的两个盖过滤器元件(20、21)之间。

10.根据前述权利要求中任一项所述的设备(100)，其设置为使用在下述的至少一个中：咖啡机、泡茶机、洗衣机、餐具洗涤机。

11.一种根据前述权利要求中任一项的用于过滤水(200)的设备(100)的应用，所述设备应用在引导水的家用器具中。

12.一种用于制造用于过滤水(200)的设备(100)的方法，其具有以下步骤：

-提供用于从所述水(200)中过滤第一重金属的至少一个第一类淀粉过滤器(10a……10n)，其中，所述设备(100)设置为使用在引导水的家用器具中。

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