CN1819973A

CN1819973A - 净水器及其净化方法

Info

Publication number: CN1819973A
Application number: CN200480019458.6A
Authority: CN
Inventors: 高山仁史; 加藤辰广; 矢能学
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Cleansui Corp
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JPWO2005003038A1; CN100347097C; CN101058446A; WO2005003038A1

Abstract

一种净水器，所述净水器具有第一滤膜和设置于该第一滤膜下游侧的第二滤膜，其特征在于，将根据下述顺序测得的该第一滤膜的孔径A设定为A1，该第二滤膜的孔径A设定为A2时，A1≤A2，孔径的测定顺序为：(1)制作湿流量曲线，所述湿流量曲线显示处于由表面张力为γ的液体润湿的状态下的测定对象滤膜的气体流量和压力的关系，(2)制作干流量曲线，所述干流量曲线显示处于干燥状态下的测定对象滤膜的气体流量和压力的关系，(3)将上述湿流量曲线下的气体流量达到上述干流量曲线下的气体流量的90％时的压力记为P₉₀时，由下式(I)求得上述测定对象滤膜的孔径A。A＝4γ/P₉₀ (I)。由此，本发明的净水器可对水进行长期间的净化处理。

Description

净水器及其净化方法

技术领域

本发明涉及一种用于对自来水(管道水)等的水进行净化处理的净水器及其净化方法。

背景技术

以往，出于对水资源的污染处理及对可饮用水的处理要求，在自来水的净化中使用了净水器。作为所述净水器，已知具有使用活性碳等的吸附材料除去自来水的锈味、霉味、三卤甲烷等以及使用多孔质中空丝膜去除细菌类、混浊成分等的功能的净水器。

作为上述净水器的一个举例，可以举出如图3(外观立体图)、图4(剖视图)所示的水龙头直接连接型净水器1。

该净水器1系使用接头3及固定环4安装于水龙头2上。通过切换柄5的操作，可籍由组装于净水器1内部的切换机构部对原水及净水的使用进行切换。

在净水器1的滤芯盖7内，内置有净水滤芯6。在该净水器1中，将切换柄5切换至净水侧，使原水从水龙头2流入，则原水通过切换机构部被导引至净水滤芯6一侧，含于水中的粗大污浊成分经烧结型滤器11过滤，被导入至净水滤芯6的筒体13内。

被导入至净水滤芯6的筒体13内的水通过吸附材料15、隔板14，在由集束固定材料17集束的中空丝膜16处过滤细菌等的细微污浊物质，净化，从净水出口9排出。

净化原水得到的净水从净水滤芯6的过滤水出口12排出至净水滤芯6的外部。

用具有该净水滤芯6的净水器1进行一定期间的原水净化处理之后，，在中空丝膜16上游侧表面会附着、堆积细菌类及污浊成分等，使中空丝膜16发生堵塞，其程度取决于导入水的污浊程度及处理水量。

为防止上述中空丝膜的堵塞，日本实用新型专利公开平8-10417号公报(专利文献1)公开了一种净水器，上述净水器在中空丝膜的上游侧设置预过滤器，由预过滤器除去导致堵塞的闭塞物，以提高中空丝膜的净化处理能力。然而，所述预过滤器孔径粗大，几乎不具有防止因水质而引起的对中空丝膜的堵塞。

又，为除去堵塞中空丝膜的闭塞物，日本专利公开平8-89948号公报(专利文献2)公开了一种方法，所述方法系从中空丝膜的下游侧流出水，以去除中空丝膜上游侧表面的闭塞物。然而，由于该方法系被污染的水直接从中空丝膜的下游侧送入，因此，有可能污染中空丝膜下侧表面。

另外，日本专利公开平8-84989号公报(专利文献3)公开了一种方法，所述方法系配置多个具有中空丝膜的组件，以使经由一个中空丝膜过滤的水从另一中空丝膜下游侧流出，除去闭塞物。然而，由于该方法需配置多个具有中空丝膜的组件，使用多个中空丝膜，因此存在部件数多、且需多个流水通路、结构复杂的问题。

专利文献1：日本实用新型专利公开平8-10417号公报

专利文献2：日本专利公开平8-89948号公报

专利文献3：日本专利公开平8-84989号公报

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可在水长期间内进行水净化处理的净水器。

即，本发明的第一要点在于这样一种净水器，所述净水器具有第一滤膜和设置于该第一滤膜下游侧的第二滤膜，将根据下述顺序测得的该第一滤膜的孔径A设定为A1，该第二滤膜的孔径A设定为A2时，A1≤A2。

孔径A的测定顺序

(1)制作湿流量曲线(wet flow curve)，所述湿流量曲线显示处于由表面张力为γ的液体润湿的状态下的测定对象滤膜的气体流量和压力的关系。

(2)制作干流量曲线(dry flow curve)，所述干流量曲线显示处于干燥状态下的测定对象滤膜的气体流量和压力的关系。

(3)将上述湿流量曲线下的气体流量达到上述干流量曲线下的气体流量的90％时的压力记为P₉₀时，由下式(I)求得上述测定对象滤膜的孔径A。

A＝4γ/P₉₀ (I)

做成这样的结构，即可形成对水进行长期间净化处理的净水器。

本发明的第二要点在于这样一种净水器的净化方法，所述净水器系具有第一滤膜和设置于该第一滤膜下游侧的第二滤膜的净水器，用含有次氯酸化合物的清洗剂对第一滤膜进行洗净。

由此，本发明的净水器可在长期间内进行水净化处理。

附图说明

图1所示为使用于本发明的净水器的、配置有第一滤膜的筒体内部的一个举例的剖视图。

图2所示为使用于本发明的净水器的、配置有第二滤膜的筒体内部之一例的剖视图。

图3所示为以往的净水器之一例的外观立体图。

图4所示为配置于以往的净水器内的净水滤芯之一例的剖视图。

图中，1为净水器，2为水龙头，3为接头，4为固定环，5为切换柄，6为净水(筒)滤芯，7为滤芯(筒)盖，9为净水出口，10为第一滤膜，11为烧结型过滤器，12为过滤水出口，13为筒体，14为分割板，15为吸附材料，16为中空丝膜，17为固定材料，18为保护罩，19为弹性体，20为弹性体，21为沟槽，22为中空丝膜用盒体，23为组件盖，24为凸起，31为筒体，32为第二滤膜，33为固定带，34为清洗剂排出口，35为供水口，36为清洗剂排出阀，37为过滤水开闭阀，38为过滤水排出口，39为净水排出口，40为清洗剂供给阀，41为清洗剂供给口。

具体实施方式

以下，详述本发明。

本发明的净水器具有第一滤膜和设置于该第一滤膜下游侧的第二滤膜。由于水中含有细菌、藻类及其代谢物等极细微的物质，而成为早期堵塞滤膜的主要原因。为此，将根据下述顺序测得的第一滤膜的孔径A设定为A1，该第二滤膜的孔径A设定为A2时，A1≤A2。籍此，可有效防止第二滤膜的堵塞，可在长期间内进行水净化处理。

(1)制作湿流量曲线，所述湿流量曲线显示处于由表面张力γ的液体润湿的状态下的测定对象滤膜的气体流量和压力的关系。

(2)制作干流量曲线，所述干流量曲线显示处于干燥状态下的测定对象滤膜的气体流量和压力的关系。

A＝4γ/P₉₀ (I)

又，“干燥状态”意指测定对象的滤膜的表面及内部不存在液体的状态。

又，较好的是，将根据下述顺序测得的第一滤膜的孔径B设定为B1，该第二滤膜的孔径B设定为B2时，B1≤B2。籍此，可更有效防止第二滤膜的堵塞。

(1)将上述湿流量曲线下的气体流量达到上述干流量曲线下的气体流量的50％时的压力记为P₅₀时，由下式(II)求得上述测定对象滤膜的孔径B。

b＝4γ/P₅₀ (II)

又，将根据下述顺序测得的第一滤膜的孔径C设定为C1，该第二滤膜的孔径C设定为C2时，C1≤C2。籍此，可进一步有效防止堵塞。

(1)将上述湿流量曲线下的气体流量为0时的最大压力记为P₀时，由下式(III)求得上述测定对象滤膜的孔径C。

C＝4γ/P₀ (III)

由于第一滤膜的设置目的在于可有效、长期间地去除含于水中的成为堵塞原因的物质，比较第二滤膜，第一滤膜要对更多的成为堵塞原因的物质进行处理，因此，第一滤膜的膜面积以在第二滤膜的膜面积的2-20倍为宜。特别好的是在2.5-10倍。

较好的是，为可有效、长期间地去除含于水中的成为堵塞原因的物质，第一滤膜的膜面积在0.5m²以上。特别好的是在0.6m²以上。其上限并无特别的限定，但从设置于家庭用水龙头的角度考虑，较好的是在4.0m²以下。

较好的是，第二滤膜的膜面积在可获得充分水量的0.1m²以上。特别好的是在0.15m²以上。其上限并无特别的限定，但从设置家庭用水龙头的角度考虑，较好的是在2.0m²以下。

又，从提高过滤效率的观点考虑，第一滤膜或第二滤膜的至少一方采用中空丝膜。

作为第一滤膜或第二滤膜使用的中空丝膜，较好的是使用例如纤维素系、聚烯烃系(聚乙烯、聚丙烯)、聚乙烯醇系、乙烯·乙烯醇共聚物、聚醚系、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)系、聚砜系、聚丙烯腈系、聚氟乙烯(特氟龙(注册商标))系、聚炭酸酯系、聚酯系、聚酰胺系、芳香族聚酰胺系等的各类材料组成的中空丝膜。其中，从提高膜的伸长强度及耐曲挠性、净洗性能、处理性能及耐药物性能考虑，较好的是，使用聚乙烯及聚丙烯等的聚烯烃系中空丝膜。中空丝膜的外径并无特别的限定，较好的是20-200μm，空孔率在20-90％，膜厚在5-300μm。

在第一滤膜的上游侧设置可脱卸的用于去除水中较为粗大的垃圾、砂粒、铁锈等杂质的预过滤器，如此，可减少第一滤膜的负担，延长第一滤膜的使用寿命。因此，较为理想。

预过滤器较好的是使用由多孔质的粉末烧结体构成的烧结型过滤器及非织布、网状物等。

作为预过滤器的材料，可以举出例如聚乙烯、聚丙烯等的聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、丙烯酸树脂、氟树脂等的树脂材料、C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、Nb、Ta、B、V、Ni、Cu、Al、Fe、Co、及它们的合金等的无机、金属材料等。也可以使用将这些材料作成烧结型、非织布状、网状物等使用。

又，较好的是，在第一滤膜和第二滤膜之间设置吸附材料。作为吸附材料，可以举出例如活性碳、天然物质类吸附材料(天然沸石、银沸石、酸性白土等)、合成物质类吸附材料(合成沸石、抗菌性沸石、细菌吸附性聚合物、磷矿石、分子筛、硅较、硅铝胶系吸附材料、多孔质玻璃等)等的无机类吸附材料；离子交换树脂、离子交换纤维、鳌合树脂、鳌合型纤维、高吸水性树脂、高吸水性纤维、吸油性树脂、吸油剂等的有机类吸附材料等已知的吸附材料。

其中，较好的是活性碳。作为活性碳，可以举出如植物质活性碳(木材，纤维素，木屑，木炭，椰子壳灰，炉衬等)、碳质(泥碳、褐煤、褐碳、烟煤、无烟煤、焦油等)、石油质(石油残渣、硫酸淤泥、油碳等)、纸浆废液、合成树脂等的碳化物，需要的话，可以是上述材料的气体活化(水蒸气、二氧化碳、空气等)、药物活化(氯化钙、氯化镁、氯化锌、磷酸、硫酸、氢氧化钠、KOH等)的活性碳。作为纤维状活性碳，可以举出如将聚丙烯腈(PAN)、纤维素、苯酚、碳系沥青为原料的前体进行碳化、活化的活性碳。将上述活性碳作成粉末状、粒状、块状、非织布状、层叠状后装添于筒状部。

又，较好的是，可将活性碳和气体吸附材料混合或层叠使用，或并合使用气体的吸附材料，由此也可去除水中的有害物质。例如，为了调节硬度(Ca、Mg)、去除铅、去除硝酸性、亚硝酸性氮，较好的是，可以使用离子交换树脂。砷的去除以使用沸石为宜。硼、氟的去除以使用螯合剂为宜。

为充分发挥上述活性碳等作为吸附材料的性能，重要的是，尽量不使污浊物质附着于活性碳的吸附材料表面。使第一滤膜设置于活性碳等吸附材料的上游侧可以达到此目的。

本发明的净水器可在第一滤膜几乎完全去除含于水中的成为堵塞原因的物质。因此，为保证长期间的使用，较好的是将第一滤膜作成可洗净的构成，具体地，作成第一滤膜可脱卸的结构。

又，较好的是，设置对配置了第一滤膜的筒体内的区域供给清洗剂的清洗剂供给口，和将所述清洗剂排出至筒体外区域的清洗剂排出口。作为清洗剂，较好的是使用含有次氯酸钠、漂白粉等的次氯酸化合物的清洗剂。籍由如此的结构，不必卸下第一滤膜，即可将堆积于第一滤膜表面的细菌类、污浊成分等的闭塞物除离第一滤膜，恢复第一滤膜的过滤性能。作为清洗剂，也可使用粒状或粉末状等的固体形状，但较好的是使用使所述成分溶解的液状清洗剂。

又，清洗剂的洗净可以将清洗剂一次性地供给必须的量，也可作连续供给。清洗剂的供给量根据细菌类及污浊物质等的附着情况而不同，但较好的是，使第一滤膜与清洗剂作0.5-24小时程度的接触，以便进行更完全的净洗。

第一滤膜10为由集束固定材料17作集束固定的状态，以将弯曲成U字状的多个中空丝膜16的二端部保持为开口形状，与保护罩18一起固定于筒状的中空丝膜用盒体22上。在第一滤膜10的下游侧，配置有形成了过滤水出口12的组件盖23。这些部件通过弹性体19、20，由组件盖上的沟槽21和中空丝膜用盒体22的凸起24结合。

上述整体由分割为两部分而形成的筒体31包覆，固定带33固定。又，筒体31上形成有供水口35及过滤水排出口38。在过滤水排出口38前端配置有过滤水开闭阀37。

籍由上述构成，在筒体31内区分形成为与被处理水和各个中空丝膜16的外壁面接触的区域，和经由各个中空丝膜16的开口状态的二端部，使各个中空丝膜16的中空部和过滤水出口12连通的区域。

在该例中，第一滤膜10可脱卸。在取出第一滤膜10进行洗净的场合，可将所取出的第一滤膜10放入另外的容器中，作振荡洗涤或流水洗涤。另外，在用液状清洗剂进行洗涤的场合，可以将第一滤膜放入可完全浸渍的容器中，投入清洗剂进行洗涤。

在不必取出第一滤膜10的场合，也可以是最初即将中空丝膜16作成与组件盖23一体化的形状，用集束固定材料17进行固定的结构。

又如图1所示，筒体31可以作成其上设置具有清洗剂供给阀40的清洗剂供给口41及具有清洗剂排出阀36的清洗剂排出口34的结构。根据如此的结构，可从清洗剂供给口41供给次氯酸钠、漂白粉等的次氯酸化合物，将堆积于第一滤膜表面的细菌类、污浊成分等的闭塞物除离第一滤膜。然后，从清洗剂排出口34排出，由此，恢复第一滤膜10的过滤性能。

在使用液状的清洗剂时，清洗剂的供给方法并无特别的限定。例如，可以使用泵进行液体输送，或者将清洗剂罐的液面置于高处，使之自然下落，进行液体输送。另外，清洗剂的排出方法可以打开清洗剂排出阀36，由自然下落排出至筒体31外。也可从给水口35供水，在其压力下从清洗剂排出口34排出至筒体31外。籍此，可以洗落所使用的清洗剂，合适使用。

在用清洗剂进行洗涤时，即使残留有清洗剂，也可在第一滤膜和第二滤膜之间配置活性碳等的吸附材料，籍由活性碳等吸附材料的吸附作用，使清洗剂分解，因此，根据这一点，该结构为理想的结构。特别是，可以适合使用细粒状或纤维状的活性碳。

作为上述固定材料17，可以例举使用聚氨酯树脂、环氧树脂、聚烯烃树脂等构成的固定用树脂。

作为筒体31的材料，考虑到其加工性能等因素，较好的是使用金属类(不锈钢等)、塑料类材料。又，因为可以例如，从热水供应器直接导入80度以上的热水，在这一点上，更好的是，使用如聚丙烯、聚苯醚、甲醛聚合物、聚炭酸酯、ABS树脂等软化点在80度以上的耐热性塑料。由于筒体31由透明或半透明的材料形成，可以确认中空丝膜16的污染等的内部状态，较为理想。

图2所示为使用于本发明的净水器的、配置有第二滤膜的筒体内部的一个举例的剖视图。

第二滤膜32如同第一滤膜，为由集束固定材料17集束的状态，以便使弯曲成U字状的多个中空丝膜16的二端部保持为开口形状，并与保护罩18一起固定于筒状的中空丝膜用盒体22上。在第二滤膜32的下游侧，配置有形成了过滤水出口12的组件盖23。这些部件通过弹性体19、20，由组件盖沟槽21和中空丝膜用盒体22的突起24结合。

作为上述固定材料17及作为筒体31的材料，较好的是，可以使用如同在第一滤膜上所使用的所述相同的材料。

将配置了如上所述的第一滤膜的筒体的过滤水排出口，和配置了如上所述的第二滤膜的筒体的供水口进行连接，即可构成本发明的净水器。

以下，根据实施例，进一步详述本发明。

实施例1

第一滤膜及第二滤膜使用聚乙烯制的中空丝膜(外径480μm，空孔率68％，膜厚50μm)，在第一滤膜和第二滤膜之间设置填充了10目至20目的椰子壳活性碳300g而成的吸附滤芯，制得净水器。又，考虑到其加工性能等因素，较好的是使用金属类(不锈钢等)、塑料类材料。又，第一滤膜的膜面积为0.6m²，第二滤膜的膜面积为0.2m²。

又，第一滤膜的孔径A为0.03μm，第二滤膜的孔径A为0.23μm。又，第一滤膜的孔径B为0.10μm，第二滤膜的孔径B为0.303μm。第一滤膜的孔径C为0.13μm，第二滤膜的孔径C为0.39μm。

使自来水通过该净水器，在0.1Mpa下测定将排水量控制在每分钟1升以下时的累积过滤流量，其结果为1200升。

比较例1

除了不使用第一滤膜之外，其他使用如同实施例1的材料，制得净水器。如同实施例1，通以自来水，0.1Mpa下测定将排水量控制在每分钟1升以下时的累积过滤流量，其结果为500升。

Claims

1.一种净水器，所述净水器具有第一滤膜和设置于该第一滤膜下游侧的第二滤膜，其特征在于，将根据下述顺序测得的该第一滤膜的孔径A设定为A1，该第二滤膜的孔径A设定为A2时，A1≤A2，

孔径A的测定顺序

(1)制作湿流量曲线，所述湿流量曲线显示处于由表面张力为γ的液体润湿的状态下的测定对象滤膜的气体流量和压力的关系，

(2)制作干流量曲线，所述干流量曲线显示处于干燥状态下的上述测定对象滤膜的气体流量和压力的关系，

(3)将上述湿流量曲线下的气体流量达到上述干流量曲线下的气体流量的90％时的压力记为P₉₀时，由下式(I)求得上述测定对象滤膜的孔径A：

A＝4γ/P₉₀ (I)。

2.如权利要求1所述的净水器，其特征在于，根据下述顺序测得的所述第一滤膜的孔径B设定为B1，所述第二滤膜的孔径B设定为B2时，B1≤B2，

孔径B的测定顺序(1)将上述湿流量曲线下的气体流量达到上述干流量曲线下的气体流量的50％时的压力记为P₅₀时，由下式(II)求得上述测定对象滤膜的孔径B：

B＝4γ/P₅₀ (II)。

3.如权利要求1或2所述的净水器，其特征在于，根据下述顺序测得的所述第一滤膜的孔径C设定为C1，所述第二滤膜的孔径C设定为C2时，C1≤C2，

孔径C的测定顺序(1)将上述湿流量曲线下的气体流量为0时的最大压力记为P₀时，由下式(III)求得上述测定对象滤膜的孔径C：

C＝4γ/P₀ (III)。

4.如权利要求1-3之任一项所述的净水器，其特征在于，所述第一滤膜的膜面积为所述第二滤膜的膜面积的2-20倍。

5.如权利要求1-4之任一项所述的净水器，其特征在于，所述第一滤膜的膜面积在0.5m²或其以上。

6.如权利要求1-5之任一项所述的净水器，其特征在于，所述第二滤膜的膜面积在0.1m²或其以上。

7.如权利要求1-6之任一项所述的净水器，其特征在于，所述第一滤膜或所述第二滤膜的至少一方采用中空丝膜。

8.如权利要求1-7之任一项所述的净水器，其特征在于，在所述第一滤膜和所述第二滤膜之间配置有吸附材料。

9.如权利要求1-8之任一项所述的净水器，其特征在于，所述第一滤膜可脱卸。

10.如权利要求1-9之任一项所述的净水器，其特征在于，在配置有所述第一滤膜的筒体内的区域中，还具有供给清洗剂的清洗剂供给口，和将该清洗剂从该筒体内区域排出的清洗剂排出口。

11.一种净水器的净化方法，是具有第一滤膜和设置于该第一滤膜下游侧的第二滤膜的净水器的净化方法，其特征在于，用含有次氯酸化合物的清洗剂对第一滤膜进行洗净。