CN1158130C - 液体净化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液体净化装置，它具有过滤部件(1)，以便通过机械过滤分离出待处理的液体中的杂质，和净化部件(2)如活性碳元件或其它类似元件，以便通过吸收或相应的方式除去待处理的液体中的杂质，部件(1，2)基本上被安装在液体净化装置内部。通过薄的过滤膜来实现机械过滤部件，这种过滤膜是由塑料基材料制成的，例如粒子径迹膜(PTM)、径迹边缘膜(TeM)等等，这种过滤膜的孔隙率为5～15%，优选的厚度为10～25μm，孔的高度尺寸为0.5μm。

Description

液体净化装置
技术领域
本发明涉及液体净化装置，它具有用于通过机械过滤来分离出待处理液体中的杂质的过滤部件和通过吸收或相应的方式除去待处理液体中的杂质的净化部件，这些部件基本上被安装在液体净化装置内部。
背景技术
当今，已使用上述类型的液体净化装置，如水净化装置，在这种液体净化装置中，用陶瓷过滤器作为过滤部件，而且把该陶瓷过滤器内部的活性碳材料用作净化部件。
尤其当考虑到细菌防护时，运用上述类型的构件是不合适的，这是因为利用陶瓷过滤器不能以合理的费用百分之百地消除待处理液体如脏水中所存在的细菌，而且会使一部分细菌可以透入整个构件。这就是为什么由这种类型的构件进行过滤的水不能在所有情况下都能被使用的原因。此外，陶瓷材料的一个缺陷就是陶瓷过滤材料会吸收待处理的水中所存在的物质，如腐殖质或其它类似的物质，而这就是为什么陶瓷材料首先被完全着色的原因，另一方面，陶瓷过滤材料会自然地让大量的微粒腐殖质穿过这些陶瓷过滤材料。当采用这种解决方案时，人们不能在所有情况下都有完全肯定经过处理的水是完全安全可饮的，这就是为什么避免使用上述类型的净化装置特别是在一些不利的环境中避免使用是最安全的。
另一方面，在芬兰专利No.98810中，描述了一种水净化装置，这种水净化装置与上面所描述的净化装置不同，这种水净化装置具有所谓的膜片结构的过滤部件。所描述的解决方案是根据所谓的虹吸原理来进行的，由于采用了这种虹吸原理，因此这种净化装置的结构非常简单。这种水净化装置在实际应用中非常安全和容易，这是因为虹吸现象是自行推进且连续的，因此使水流到收集处，这些流到收集处的水质总是均质的，而与该装置的操作时间无关。这首先是由于这样一种事实，即装有薄PTM(粒子径迹膜)或TeM(径迹边缘膜)过滤膜的水净化装置在任何阶段都不让超过某一尺寸大小的物质通过，在这种情况下，当过滤膜变脏时，只是过滤器的渗透速度会降低，如果不时经常地清洗过滤膜，甚至这种渗透会被完全中断。
在大部分非均质的情况下，如区域湖水或实际中自来水不可以被利用的其它情况下，对这些水进行过滤，则上述类型的装置是非常容易使用的。这种装置的缺陷主要在于它的过滤速度缓慢，另一方面，在普通家用中，这种装置需要使用单独的容器以便可以进行虹吸。
此外，关于上面所涉及的文献，在芬兰专利申请No.965249“液体处理装置及方法”中，介绍了一种更先进的解决方案，在这种方案中，通过基本上是自动的清洗装置对过滤膜进行清洗，从而利用被处理液体的分流对该过滤膜的主面进行冲洗，这种冲洗是沿切向进行，这是很有利的。这种解决方案还具有这样一个特点，即采用了所谓的逆流来清洗过滤膜，通过从与过滤膜的辅面相连的中间存储空间引导处理过的液体例如经过滤的水，在过滤装置中这种水流是与过滤流的方向相反的。
由于上述的解决方案，因此可以通过把净化装置直接连接到高压水系统上来使用，过滤膜的清洗非常简单、快捷、可靠。除了上述结构所具有的一个关键性优点外，它不再需要对过滤膜进行手工清洗了，因此也就不会对过滤膜造成直接机械磨损了。
然而，上面所描述的这种先进的膜片结构并不是其每个部分都是很先进的。因此，当对水中的物质进行过滤，同时要吸收水中的这些物质时，这只是其中之一，在这种情况中必须采用单独的活性碳过滤器，可以说活性碳过滤器是与薄片膜串联的。这自然地具有这样一种结果，即这种装有诸如活性碳过滤器的，并以上面所描述的那样传统的方式实现的水净化装置在整体上异常复杂和庞大。
发明内容
根据本发明的净化装置的目的是要对上面所提出的问题获得决定性的改进，并因此而显著提高现有技术的水平。为了实现这个目的，通过薄过滤膜来实现这个过滤部件，这种过滤膜由塑料基材料制成并且该过滤膜的孔隙率为5～15％，厚度为10～25μm，孔的高度尺寸为0.5μm。
根据本发明的液体净化装置，在整体上非常简单，同时还特别地安全，利用这种净化装置，在机械过滤的同时还能对诸如水的待处理液体进行安全处理，以便利用活性碳吸收待处理液体中存在的有害物质等。本发明的一个重要的优点也就是在活性碳材料之前的有效的事先过滤使活性碳材料的工作时间增大了许多倍。除了这些以外，薄膜材料使得启用活性碳的数量尽可能多，在这种情况下，操作条件是最优的。因此，根据本发明的液体净化装置结构非常简单，这是因为薄片膜内部结构是由固定的活性碳柱体形成的，这些活性碳柱体在实现它自己的主要功能的同时还对薄片膜进行支撑，从而不再需要用一单独的支撑构件来支撑这种情况中的薄片膜。另一方面，陶瓷材料内部的已有的活性碳解决方案是基于颗位状的碳，这种颗粒状的碳不能象水所通过的完全均匀的固定柱体那样可靠地操作。在这种情况中，由于液体净化装置采用了一细长管结构，因此能够利用现有的水净化装置中的其它构件，在这种现有的净化装置内能够以易于拆卸的方式装入根据本发明来操作的滤水筒，例如采用螺钉连接、卡箍连接、插销连接和/或相应的连接。在这种情况下，通过利用适当的加强层把薄片膜有利地设置成一加强构件，其中的加强层通过叠层来连接。
概括地说，根据本发明的液体净化装置技术可靠、使用安全，这是因为该装置采用了具有均匀平面结构的过滤膜，以及在膜上采用了那些大致呈圆柱状的孔，使得能在清洗过滤膜时不会对该过滤膜造成损害。除了这些以外，圆柱状的孔还确保了过滤膜能可靠地工作，尤其是考虑到防菌时，这是因为在过滤膜的每个位置处的这些孔的大小总是处于所允许的高度范围之内。
涉及液体净化装置的从属权利要求规定出了根据本发明的液体净化装置的一些优选实施例。
附图说明
下面将参照附图来对本发明进行详细地描述，在这些附图中，
图1表示根据本发明的一有利的液体净化装置整体的立体示意图；
图2表示由过滤部件和净化部件有利地组合成一圆柱形滤筒过滤器的立体示意图；
图3表示图2中所打开的部分结构的图；
图4表示属于图2所示整体的端部，它是从中间看过去所得到的(图4a和图4d)和一剖面图(图4b和图4c)；
图5a和图5b表示放大图片的一前视图和一剖面图，它是通过不同地放大所得到的，表示用于水净化装置中的典型的PTM/TeM过滤膜。
具体实施方式
本发明涉及一种液体净化装置，它具有通过机械过滤来分离出待处理液体中的杂质的过滤部件1和通过吸收或相应的方式除去待处理液体中的杂质的净化部件2，该净化部件例如是活性碳元件或其它类似元件，部件1、2基本上被安装在液体净化装置内部。通过一薄过滤膜来实现这个过滤部件，这种过滤膜是由塑料基材料制成，并且例如是PTM(粒子径迹膜)、TeM(径迹边缘膜)等等，这种过滤膜的孔隙率为5～15％，优选的厚度为10～25μm，孔的高度尺寸为0.5μm。
作为本发明的一个优选实施例，过滤膜1a如图3或图5a或5b所示，它具有均匀的平面结构，并因其内部存在的一些圆柱状孔而具有孔隙率。在这种情况中，图5a和图5b表示放大图片的一前视图和一剖面图。它是通过不同的放大所得到的，表示用于水净化装置中的典型的PTM/TeM过滤膜1a。这种过滤膜是通过对一原始膜片进行辐射和蚀刻而制成的。通过采用上述类型的过滤膜1a，可以有效地减小由过滤设备所造成的压力损失。因此根据本发明的这种净化装置可被用作饮用水净化装置，对远至普通家用的非常困难的情况下，对于非均质的情况下这种净化装置使用方便可靠。除了这些以外，根据本发明的水净化装置的流通以及由它所造成的压力损失要比陶瓷过滤器的更好，例如，陶瓷过滤器的制造成本要好几倍。从技术角度来看，很显然采用陶瓷过滤材料不能获得上述5～15％的孔隙率，这是因为陶瓷材料的孔隙率在实际中总是在30～95％之间。过滤器也不能可靠地工作，尤其是考虑到细菌过滤的情况，这是由于陶瓷结构的非均匀构造造成的，而当采用由塑料基材料制成的过滤膜时，就能确保孔的高度尺寸为0.5μm。
作为本发明的一个有利的实施例，利用一加强层W来加强过滤设备1的过滤膜1a，如PTM、TeM等，加强层与过滤膜相连，加强层最好是由非织物材料制成。此外，作为一个有利的实施例是，加强层W以整体化的方式设置，如通过层压或相应的方式设置在过滤膜1a的至少一侧表面上。此外，作为一个有利的实施例是，过滤膜中的穿孔的大小为0.1～0.6μm，其中过滤膜中的孔密度最好为5×109～5×107孔/平方厘米。除了上面的以外，显然有利的方案是，根据图3所示的原理在活性碳圆柱体2a上设置一单独的中间膜W，以便使黑颜色变淡。
作为在应用中的一个特别有利的实施例是，过滤膜1a的加强材料W采用一种塑料基的材料，例如聚乙烯，聚丙烯和/或类材料，其比重为30～300克/平方米，最好是150～200克/平方米。
在图1所示的实施例中，本发明被用于水过滤器，其中的过滤和净化部件1，2被制成一滤筒或类似形式，以便被放在盖部件3的的内部，盖部件3又可拆卸地被连接到液体处理装置的一支架部件4上，如通过插销连接、螺钉连接K1和/或相应的连接方式。此外，有利的方案是把滤筒按照易拆的原理与支架部件4连接，如通过卡箍连接、插销连接、螺钉连接K2和/或相应的连接方式连接，其中的这个支架部件4至少具有一液体输入配件4a和一液体排出配件4b，以便把水从这些配件引入到净化装置以及通过这些配件使水离开净化装置。如图2和图3所示，净化部件2呈一细长管结构，如基本上固定的和至少部分中空活性碳圆柱体2a或类似物，该净化部件至少在与不干净的液体接触的表面上被气密封地包覆住，最好是利用塑料基的过滤膜1a对它的外壳部分进行包覆。在上面所描述的实施例中，加强层W被自然地设置在过滤膜1a的邻近活性碳圆柱体2a的一侧。
此外，参照图2和图3，大致呈细长管结构的活性碳圆筒体2a与环绕该圆筒体的过滤膜1a在端部件5附近通过其端边相连，该端部件5把过滤膜1a密封地封闭在活性碳圆筒2a的外表面上。在图4所示的实施例中，上部的端部件5’是一个所谓的塞，从而位于该塞下部的端部件5”被设有一孔H，以便使液体能流过该滤筒。此外，如图2所示，过滤膜1a通过一搭接接头L被连接在活性碳圆筒2a周围，这个搭接接头L是由过滤膜的相对端构成的，它最好具有两个或几个连接接头LS，如热密封接头或类似接头，这些接头LS被设置在活性碳圆筒2a的纵向方向S上。在这种情况下，有利的方案是利用食物粘胶或类似物在端部件5的边缘也设置一密封接头TS。
很显然，本发明并不局限于上面所描述的实施例或上面所作的描述。而是在基本构思范围内可以在很大程度上对本发明进行变型。因此，原理上可以以许多种方法来实现本发明的液体净化装置的结构，例如，根据现有技术采用平面结构的形式。另一方面，还可以采用图中所示类型的不同解决方案，例如当采用粒状活性碳性的情况下，可能用一单独的中间支架把它自然地支撑到位。通过这种方式，甚至可以这样来实现液体净化装置，即通过为这种类型的中间支架设置一可打开的端部或相应物，就可更换活性碳材料。在大部分非均质方式中，由于这种密封和接头部件，因此图4所示类型的端部件自然可以被使用。

Claims (17)

1、一种液体净化装置，它具有用于通过机械过滤来分离出待处理液体中的杂质的过滤部件(1)和用于通过吸收或相应的方式除去待处理液体中的杂质的净化部件(2)，部件(1、2)基本上被安装在该液体净化装置的内部，其特征在于，净化部件(2)与不干净液体接触的表面被一片薄过滤膜(1a)包覆着，该薄过滤膜被用作过滤部件(1)并且由塑料基材料制成，该过滤膜的孔隙率为5～15％，厚度为10～25μm，孔的高度尺寸为0.5μm。
2、根据权利要求1所述的液体净化装置，其特征在于，所述净化部件(2)是活性碳元件。
3、根据权利要求1或2所述的液体净化装置，其特征在于，所述薄过滤膜是粒子径迹膜或径迹边缘膜。
4、根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，过滤膜(1a)是一均匀的平面结构，它的孔隙率是通过其内部的圆柱形孔来提供的。
5、根据权利要求1或2所述的净化装置，其特征在于，利用一加强层(W)来加强过滤部件(1)的过滤膜(1a)，所述加强层与该过滤膜相连并由非织物材料制成。
6、根据权利要求5所述的净化装置，其特征在于，所述薄过滤膜是粒子径迹膜或径迹边缘膜。
7、根据权利要求5所述的净化装置，其特征在于，加强层(W)通过叠层或相应方式成一体地被设置在过滤膜(1a)的至少一个侧面上。
8、根据权利要求1、2、4或6所述的净化装置，其特征在于，该过滤膜中穿孔的大小为0.1～0.6μm，其中该过滤膜中的孔密度为5×109～5×107孔/平方厘米。
9、根据权利要求5所述的净化装置，其特征在于，过滤膜(1a)的加强材料(W)采用一种比重为30～300克/平方米的塑料基材料。
10、根据权利要求9所述的净化装置，其特征在于，所述塑料基材料的比重为150～200克/平方米。
11、根据权利要求9或10所述的净化装置，其特征在于，所述塑料基材料是聚乙烯或聚丙烯。
12、根据权利要求1所述的净化装置，其中过滤部件和净化部件(1，2)被制成将被放在盖部件(3)内部的一滤筒的形式，盖部件(3)通过插销连接、螺钉连接(K1)和/或相应的连接方式被连接到该液体净化装置的一个支架部件(4)上，通过卡箍连接、插销连接、螺钉连接(K2)和/或相应的连接方式把该滤筒插入盖部件(3)中，其中支架部件(4)至少具有液体输入配件(4a)和一液体排出配件(4b)，以便把所述待处理液体从这些配件引入到该净化装置以及通过这些配件使待处理液体离开该净化装置，其特征在于，净化部件(2)成基本上固定的且至少部分中空的细长管状活性碳圆筒体(2a)的形状，该净化部件在其壳体部件周围被塑料基过滤膜(1a)气密包覆着。
13、根据权利要求5所述的净化装置，其中过滤部件和净化部件(1，2)被制成将被放在盖部件(3)内部的一滤筒的形式，盖部件(3)通过插销连接、螺钉连接(K1)和/或相应的连接方式被连接到该液体净化装置的一个支架部件(4)上，通过卡箍连接、插销连接、螺钉连接(K2)和/或相应的连接方式把该滤筒插入盖部件(3)中，其中支架部件(4)至少具有液体输入配件(4a)和一液体排出配件(4b)，以便把所述待处理液体从这些配件引入到该净化装置以及通过这些配件使待处理液体离开该净化装置，其特征在于，净化部件(2)成基本上固定的且至少部分中空的细长管状活性碳圆筒体(2a)的形状，该净化部件在其壳体部件周围被塑料基过滤膜(1a)气密包覆着。
14、根据权利要求1、12或13所述的净化装置，其特征在于，所述待处理液体是水。
15、根据权利要求12或13所述的净化装置，其特征在于，加强层(W)被设置在过滤膜(1a)的邻近活性碳圆筒体(2a)的一侧。
16、根据权利要求12或13所述的净化装置，其特征在于，大致布置成细长管状的活性碳圆筒体(2a)与环绕该圆筒体的过滤膜(1a)在该圆筒体的端边处通过端部件(5)相连，该端部件(5)把过滤膜(1a)的端边气密封地封住，过滤膜(1a)通过一个搭接接头(L)被连接在活性碳圆筒体(2a)周围，这个搭接接头(L)由该过滤膜的相对端构成并具有两个或几个连接接头(LS)，这些接头(LS)被设置在活性碳圆筒体(2a)的纵向方向(S)上。
17、根据权利要求16所述的净化装置，其特征在于，所述接头(LS)是热密封接头。
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