CN1901986A - 纤维－纤维复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纤维－纤维复合材料，其包括主要纤维和次要纤维，次要纤维具有低于所述主要纤维的软化点，以便当主要纤维和次要纤维的混合物湿法成网形成纸张状结构体并经历压力和高于所述次要纤维软化点的温度时，所述主要纤维和次要纤维形成平均孔径等于或小于约1微米且孔隙率大于约35％和湿强度大于约0.013kg/mm的所述复合材料。

Description

纤维-纤维复合材料
本申请要求2003年11月7日提交的美国临时申请No.60/518266的优先权，和本申请是2002年11月1日提交的美国申请序列号No.10/286695的部分继续申请，其全文在此通过参考引入。
本发明涉及含至少两类纤维(优选纳米纤维)的复合材料，其中一类纤维粘结另一类纤维，从而形成平均孔径小于约1微米的纤维-纤维复合材料结构体。
发明概述
本发明涉及一种复合材料平片介质，其包括主要纤维和与主要纤维混合的次要纤维，其中次要纤维具有低于主要纤维的软化点，以便当主要纤维和次要纤维的混合物湿法成网形成纸张状结构体并经历压力与高于次要纤维软化点的温度时，主要纤维和次要纤维形成平均孔径等于或小于约1微米且孔隙率大于约35％和湿强度大于约0.013kg/mm的复合材料。
优选地，主要纤维或次要纤维由纳米纤维构成，其中纳米纤维包括玻璃、聚合物、再生纤维素纤维(lyocell)、纤维素、金属、陶瓷、矿物或其结合。优选地，主要纤维包括玻璃、聚合物、再生纤维素纤维、纤维素、金属、陶瓷、矿物或其结合。优选地，次要纤维包括热固性或热塑性聚合物。例如，次要纤维可包括聚烯烃、聚乙烯醇、丙烯腈类纤维(acrylic)或其结合。优选地，次要纤维的软化点比主要纤维的软化点低至少25℃。
本发明的复合材料可具有等于或小于约0.75微米的平均孔径，等于或小于约8微米的泡点。
本发明的复合材料可进一步包括微生物拦截提高剂。
另一方面，本发明涉及一种过滤体系，其包括与平均孔径小于约1微米的高湿强度的纳米纤维复合材料结合的活性炭过滤介质，其中纳米纤维复合材料包括主要纤维和与主要纤维混合的次要纤维，其中次要纤维的软化点低于主要纤维，以便当主要纤维和次要纤维的混合物经历压力与高于次要纤维软化点的温度时，主要纤维凝聚成高湿强度的复合材料。
优选地，活性炭过滤介质包括平均孔径大于约1微米的炭块，和其中该过滤体系可除去原生动物胞囊。或者，活性炭过滤介质可包括平片过滤介质，所述平片过滤介质在一个或多个基底之间具有单独或者结合其它活性试剂在其内固定的活性炭颗粒，或者所述平片过滤介质与纤维混合，导致在活性炭过滤介质内与纤维缠结或粘结。优选地，纳米纤维复合材料是平片过滤介质的一个或多个基底。此外，也可将活性炭过滤介质形成为螺旋缠绕或者皱褶的平片过滤元件。过滤体系可进一步包括粒状预滤器。
优选地，纳米纤维复合材料可以是置于活性炭过滤介质上游的预滤器。活性炭过滤介质和纳米纤维复合材料之一或二者可进一步包括微生物拦截提高剂。
再一方面，本发明涉及从污染的液体中除去微生物污染物的方法，该方法包括下述步骤：提供过滤介质，所述过滤介质包括平均孔径等于或小于约1微米的纤维-纤维复合材料，其中由主要纤维和次要纤维的湿法成网混合物形成该复合材料，其中次要纤维具有低于主要纤维的软化点，以便当主要纤维和次要纤维的混合物经历压力与高于次要纤维软化点的温度时，主要纤维和次要纤维形成孔隙率大于约40％的纸张状结构体；使污染的液体与复合材料接触；并除去99.95％的平均粒度大于约3到约5微米的污染物。
纤维-纤维复合材料可以是平片、螺旋缠绕或皱褶结构的用于过滤介质的预滤器。
优选地，在提供过滤介质的步骤中，过滤介质进一步包括活性炭过滤介质。活性炭过滤介质可包括活性炭块，和其中纤维-纤维复合材料绕活性炭块缠绕、螺旋缠绕和嵌入到该活性炭块的芯中。活性炭过滤介质可包括平片介质，所述平片介质包括固定在基底上的活性炭颗粒。优选地，纤维-纤维复合材料是平片介质的基底。可以在活性炭过滤介质的上游添加粒状预滤器。可用微生物拦截提高剂处理过滤介质和/或纤维-纤维复合材料。
优选实施方案的详细说明
本发明的纤维-纤维复合材料包括主要纤维和次要纤维，其中主要纤维以大于次要纤维的用量存在。次要纤维以粘结剂形式存在，以便当加热次要纤维到至少其软化点并一直到(和包括)其熔点时，提供将主要纤维凝聚成复合结构体的粘合力。本发明的纤维-纤维复合材料可单独和结合常规的过滤介质(例如活性炭过滤介质)用作过滤介质。本发明的纤维-纤维复合材料的致密的孔结构通过吸附或扩散拦截，提供从流体到复合材料表面的短的扩散距离，使之成为优良的流体过滤介质。预处理或后处理纤维-纤维复合材料可赋予例如亲水性、疏水性、抗微生物活性和静电荷之类的性能。为了速度和效率，可优选使用湿法成网造纸工艺，来形成一体化纸张。
纤维-纤维复合材料的平均孔径小于或等于约1微米，和优选小于或等于约0.75微米，更优选小于或等于约0.5微米，且可低至0.2微米。复合材料的泡点(最大孔径)为约2.0-约8.0微米，但也可小于约2.0微米。复合材料的致密的孔结构提供大于约99.95％的粒度小于约5微米的颗粒的下降，同时具有极大的污物保留能力。纤维-纤维复合材料的厚度为约0.05-约0.3毫米。纤维-纤维复合材料的湿强度优选是干强度值的约10-约30％，或者是大于约0.013kg/mm。
在纤维-纤维复合材料内的纤维
本发明的纤维-纤维复合材料包括主要纤维和次要纤维。次要纤维优选提供将主要纤维凝聚成复合结构体(优选平片、纸张状结构体)的粘合力。可通过加热和/或适中的压力提供凝聚主要纤维所需的粘合力。当平均纤维直径下降时，纤维-纤维复合材料的孔径下降。通过辊压来压缩复合材料将降低复合材料的孔隙率并压缩纤维，以进一步降低孔径。
主要纤维
一类或多类纤维可作为主要纤维存在。制造本发明的一体化纸张可用的主要纤维是可原纤化成纳米纤维的任何纤维，其软化点比次要纤维大至少约25℃，以便一旦在热或压力下，主要纤维不熔融并缠结复合材料的孔结构。纤维优选包括能被原纤化的有机聚合物纤维。原纤化纤维因其特别细的尺寸和潜在地低的成本导致是最优选的。这种原纤化纤维包括但不限于：聚合物，例如聚酰胺、丙烯腈类纤维、丙烯腈；液晶聚合物，例如VECTRAN和ZYLON等；离子交换树脂；工程树脂；纤维素；人造丝；苧麻；羊毛；丝；玻璃；金属；陶瓷；其它纤维材料；或其结合。有机和无机纤维和/或晶须的结合可加以考虑且在本发明的范围内，而不管其是否原纤化。例如，可一起使用玻璃、陶瓷或金属纤维和聚合物纤维。玻璃或金属纤维可给一体化纸张提供额外的湿强度。在最优选的实施方案中，使用原纤化的再生纤维素纤维，这是因为它特别细的尺寸和潜在地低的成本。
可通过在有机溶剂例如胺氧化物中直接溶解木浆并纺丝，从而制造可原纤化的纤维素纤维，并被称为再生纤维素纤维(lyocell)。再生纤维素纤维的优点是以始终一致均匀的方式生产，从而得到可再现的结果，而对于例如天然纤维素纤维来说，不可能是这种情况。此外，再生纤维素的原纤维常常卷曲。这种卷曲提供显著量的纤维缠结。作为附加的优点，可使用适中投资的成本，大量地生产原纤化的再生纤维素纤维。要理解，可原纤化除了纤维素以外的纤维，以生产极细的原纤维，例如合成纤维，尤其是丙烯腈系纤维或聚丙烯腈(PAN)纤维或其它纤维素材料。
当通过湿法成网方法由诸如纤维素或聚合物纤维之类的纤维生产时，这种纳米纤维的加拿大标准打浆度应当小于或等于约100，优选小于或等于约45，和最优选小于或等于约0。然而，应当意识到，在一些情况下，加拿大标准打浆度不是纤维尺寸的理想测量措施，例如，在极其硬挺的纤维(例如由液晶聚合物，例如VECTRAN，生产的那些)的情况下。在这些情况下，应当使用显微术直接分析纤维尺寸。优选地，显著大部分的纳米纤维的平均纤维直径应当小于或等于约1000纳米，更优选小于或等于约400纳米，且最优选小于或等于约250纳米的纳米纤维。
优选在原纤化之前，短切起始纤维成约1mm-约8mm的长度，优选约2mm-约6mm，和更优选约3mm-约4mm，且通过避免过度的纤维切割，在原纤化工艺过程中维持这一纤维长度。
次要纤维
次要纤维的软化点优选比主要纤维或者具有最低软化点的主要纤维的软化点低至少约25℃。优选地，次要纤维是热固性或热塑性材料。在湿气存在下，在升温下溶解的诸如聚乙烯醇之类的纤维也可用作次要纤维。
次要纤维可具有亚微米范围左右的平均纤维直径。当次要纤维的纤维直径下降时，凝聚主要纤维所需的次要纤维的用量下降，条件是次要纤维充分分布在主要纤维中，以提供所需程度的湿强度和干燥强度。纤维-纤维复合材料的孔结构随主要纤维和次要纤维的平均纤维直径而变化。当使用加热时收缩的次要纤维时，可进一步降低复合材料的孔结构，这是在制造工艺过程中在纤维内俘获的残留应力释放导致的。这可使该结构体向内牵引并使孔变小。
若主要纤维和次要纤维的平均纤维直径类似，则这导致在所得纤维-纤维复合材料内最高的孔隙率、最均匀的孔径和最高的渗透率。因此，优选(但不必须)原纤化次要纤维，以便次要纤维具有与主要纤维类似的加拿大标准打浆度和尺寸。
可充当粘结剂纤维的有用的次要纤维包括但不限于聚烯烃、聚卤乙烯、聚乙烯酯、聚乙烯醚、聚乙烯醇、聚乙烯基硫酸酯、聚乙烯基磷酸酯、聚乙烯基胺、聚酰胺、聚酰亚胺、聚噁二唑、聚三唑、聚碳二亚胺、聚砜、聚碳酸酯、聚醚、聚芳醚、聚酯、聚多芳基化物、酚醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、甲醛-脲树脂、乙基-乙烯基乙酸酯共聚物、它们的共聚物和嵌段共聚物及其结合。上述材料和其它有用的聚合物的变化包括取代诸如羟基、卤素、低级烷基、低级烷氧基、单环芳基等的基团。其它潜在地可用的材料包括诸如聚苯乙烯和丙烯腈-苯乙烯共聚物之类的聚合物、苯乙烯-丁二烯共聚物，和其它非晶或不定形聚合物和结构体。
可在本发明中用作次要纤维的其它粘结剂(若以纤维形式获得的话)包括封端聚缩醛，例如聚(氧基亚甲基)或聚甲醛、聚(三氯乙醛)、聚(正戊醛)、聚(乙醛)和聚(丙醛)；丙烯酸类聚合物，例如聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸)、聚(甲基丙烯酸)、聚(丙烯酸乙酯)和聚(甲基丙烯酸甲酯)；氟烃聚合物，例如聚(四氟乙烯)、全氟化乙烯-丙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚(一氯三氟乙烯)、乙烯-一氯三氟乙烯共聚物、聚(偏氟乙烯)和聚(氟乙烯)；聚酰胺，例如聚(6-氨基己酸)或聚(ε-己内酯)、聚(己二酰己二胺)、聚(癸二酰己二胺)、和聚(11-氨基十一烷酸)；聚芳酰胺，例如聚(亚氨基-1，3-亚苯基亚氨基间苯二甲酰)或聚(间苯二甲酰间苯二胺)；聚对亚苯基二甲基，例如聚-2-亚二甲苯基和聚(氯-1-亚二甲苯基)；聚芳基醚，例如聚(氧基-2，6-二甲基-1，4-亚苯基)或聚(对苯醚)；聚芳基砜，例如聚(氧基-1，4-亚苯磺酰基-1，4-亚苯基氧基-1，4-亚苯基亚异丙基-1，4-亚苯基)和聚(磺酰基-1，4-亚苯基氧基-1，4-亚苯磺酰基-4，4`-亚联苯基)；聚碳酸酯，例如聚(双酚A)或聚(羰基二氧基-1，4-亚苯基亚异丙基-1，4-亚苯基)；聚酯，例如聚(对苯二甲酸乙二酯)、聚(对苯二甲酸丁二酯)、和聚(环亚己基-1，4-对苯二甲酸乙二酯)或聚(氧基亚甲基-1，4-环亚己基亚甲基氧基对苯二甲酰)；聚芳硫醚，例如聚(对苯硫醚)或聚(氯代-1，4-亚苯基)；聚酰亚胺，例如聚(苯四甲酰亚氨基-1，4-亚苯基)；聚烯烃，例如聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚(2-丁烯)、聚(1-戊烯)、聚(2-戊烯)、聚(3-甲基-1-戊烯)和聚(4-甲基-1-戊烯)；乙烯基聚合物，例如聚(乙酸乙烯酯)、聚(偏氯乙烯)和聚(氯乙烯)；二烯烃聚合物，例如1，2-聚-1，3-丁二烯、1，4-聚-1，3-丁二烯、聚异戊二烯和聚氯丁二烯；聚苯乙烯；和前述的共聚物，例如丙烯腈-丁二烯苯乙烯(ABS)共聚物。可使用的聚烯烃包括聚乙烯、线性低密度聚乙烯、聚丙烯、聚(1-丁烯)、聚(2-丁烯)、聚(1-戊烯)、聚(2-戊烯)、聚(3-甲基-1-戊烯)和聚(4-甲基-1-戊烯)和类似物。
优选的次要纤维包括聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈类纤维、聚酯-聚丙烯或聚丙烯-聚乙烯双组分纤维，或可使用其它，只要它们的软化点小于主要纤维的最低软化点，且优选比主要纤维的最低软化点低至少约25℃即可。一些类型的已处理的聚乙烯纤维，当如下所述合适地处理时是最佳的，且具有额外的优势：当以适中的体积使用时，没有显著干扰所得纤维-纤维复合材料的亲水性质。优选的次要纤维包括FYBREL合成纤维和/或SHORT STUFF Grades EST-8和/或E385F，所有这些均基于聚烯烃。FYBREL是一种聚烯烃基合成浆料，它是一种高度原纤化的纤维。FYBREL具有优良的热模塑性并给纤维-纤维复合材料提供光滑的表面。SHORT STUFF Grades EST-8和E385F二者均是高度原纤化的高密度聚乙烯。所有这些纤维可商购于MiniFibers，Inc.，Pittsburgh，Pennsylvania。优选的丙烯腈短纤维可以以商品牌号RES-25获自于Sterling Fibers，Inc.，Pace，Florida；以商品名CASHMILONTM获自Asahi Kasei Corporation，Tokyo日本；和/或以3mm长的原纤化短纤维形式获自Mitsubishi RayonAmerica，New York。
优选地，基于复合材料的总重量，一类或多类次要纤维以总量的约1％-约20％重量的用量存在，更优选约4％-约18％，和最优选约5％-约15％。优选粘结剂材料的软化点显著低于主要纤维的软化点，以便可加热该复合材料，以活化粘结剂纤维，同时该复合材料没有熔融和凝聚，从而丧失孔隙率。
制造纤维-纤维复合材料的方法
为了速度和经济规模，优选使用湿法成网法制造本发明的纤维-纤维复合材料。
在优选的湿法成网法中，将纤维丝束切断成特定长度，通常范围为约1mm-约8mm，和尤其范围为约3mm-约4mm。在具有类似于掺混器特征的装置内，或者在大规模水平下，在常常称为“hi-low”、“打浆机”或“精磨机”的机器内，原纤化短切纤维。使纤维经受反复的应力，同时进一步切断，和最小化纤维长度的下降。当纤维经受这些应力时，因不定形和结晶区域之间弱的相互作用导致纤维撕裂，且通过本领域众所周知的方法测定的加拿大标准打浆度(CSF)开始下降。可不时地除去所得浆料的样品且将CSF用作原纤化程度的间接量度。尽管CSF值对纤维长度具有轻微的应答，但它对纤维的原纤化程度强烈地应答。因此，当纤维具有良好的形成湿法成网片材的趋势时，CSF(它是可如何容易地从浆料中除去水的量度)是监控纤维原纤化程度的合适设备。然而，当处理非常硬挺的纤维(例如由液晶聚合物，例如VECTRAN，制造的那些)时，就不一定是这种情况。若表面积非常高，则在给定量的时间内，非常少的水从浆料中排出，且当纤维更深入地原纤化时，CSF值逐渐变低。优选地，在大于约30℃的温度下发生原纤化，以加速该工艺。然而，当原纤化纤维，例如丙烯腈系纤维时，可使用较低温度，以避免丙烯腈系纤维软化。可添加酶以进一步加速原纤化过程。
给定CSF值的原纤化纤维可直接用于生产纤维-纤维复合材料或者在各种不同的装置，其中包括脱水挤压机或带，上脱水，以产生脱水的浆料。脱水的浆料随后可用于制造湿法成网的纤维-纤维复合材料。一般地，对于在本发明的应用来说，使用CSF值低于100的浆料，优选地，CSF应当小于或等于约45，和更优选小于或等于约0。当在实现加拿大标准打浆度为0所需的时间以外原纤化纤维时，实现低于0的加拿大标准打浆度。可将该纤维直接输送到浆料制备体系中，以生成适合于制造纤维-纤维复合材料的配料。
为了赋予纤维-纤维复合材料抗微生物性能，可用微生物拦截提高剂处理原纤化的纤维。可用本领域已知的任何相容的微生物拦截提高剂化学处理纤维或者纤维-纤维复合材料本身。合适的抗微生物剂包括但不限于有效地对抗广谱微生物的任何抗菌剂、细菌抑制剂、杀真菌剂、真菌抑制剂或类似物。合适的抗菌/细菌抑制剂的具体实例包括但不限于POLYMYCINTM、BACITRACINTM、溶菌酶、TRICLOSANTM、DOWCIDETM、季胺盐、多酚、酸-阴离子表面活性剂、两性表面活性剂消毒剂、双胍和类似物。合适的杀真菌/真菌抑制剂的具体实例包括但不限于二硫代氨基甲酸酯、邻苯二甲酰亚胺、二羧酰亚胺、有机基磷酸酯、苯并咪唑、N-酰苯胺(carboxanilide)、苯基酰胺、亚磷酸酯和类似物。在悬而未决的美国申请序列号No.10/286695中公开了优选的微生物拦截提高剂。
可将纤维混合物直接输送到浆料制备体系中，以生成适合于造纸的配料。
例举的湿法成网法包括在去离子水中混合加拿大标准打浆度为约0的原纤化再生纤维素纤维的浆料与12％重量EST-8粘结剂纤维和约15％重量MICROSTRAND110X-475微玻璃纤维，要形成淤浆。形成稠度为约0.5％-约2％的配料。若希望在如上所述的纤维-纤维复合材料中提供抗微生物性能，则优选添加微生物拦截提高剂到该淤浆中。接下来，在真空下使该浆料部分脱水，形成湿棉卷。之后，在纤维-纤维复合材料的生产中直接使用该纤维淤浆。优选直接输送该淤浆到造纸机内，在此，在制造用作平片介质的便宜的纤维-纤维复合材料中容易实现规模经济。
也可在造纸工艺中，通过使纤维-纤维复合材料经过湿压机或通过使用轧光机，使纤维-纤维复合材料致密化，以实现最终产物最大的密度。加热轧光该复合材料促进纤维-纤维的粘结，从而导致具有纤维脱落倾向最小的致密复合材料。
纤维-纤维复合材料的例举应用
可预想到掺入该纤维-纤维复合材料的许多类型的过滤装置和/或体系。以下描述了一些具体的实施方案。然而，这些装置是例举性，不应当解释为限制本发明的范围。
本发明的纤维-纤维复合材料可在径流、轴向流动或横流应用中单独用作平片介质，且也可在皱褶或螺旋缠绕的结构中使用。纤维-纤维复合材料的致密孔结构提供短的扩散路径，因此在流动的流体中微生物污染物到达复合材料表面的快速扩散动力学，同时还保持优异的流速和低的压差。致密的孔结构还提供附加的直接机械拦截微生物污染物，当纤维-纤维复合材料的平均孔径小于约0.75微米(这通过使用获自Porous Materials，Inc.，Ithaca，New York的AutomatedCapillary Flow Porometer(自动毛细流动孔度计))时，大于或等于约99.95％的平均粒度为3-5微米的颗粒被拦截。在采用任何相容的抗微生物剂处理的情况下，细菌和病毒的拦截可进一步提高。此外，可用本领域已知的疏水剂或亲水剂处理纤维-纤维复合材料，以提供所需的润湿特征。
当与其它过滤介质结合时，纤维-纤维复合材料可用作绕活性炭过滤介质缠绕的预滤器。压缩的孔结构拦截大于或等于约99.95％的平均粒度为3-5微米的颗粒，以使仅仅可提供氯气、气味和臭味下降的炭黑，当与本发明的纤维-纤维复合材料结合使用时，现可机械拦截原生动物胞囊，例如Cryptosporidium和Giardia。
纤维-纤维复合材料也可在平片介质，例如PLEKX中，用作一个或两个基底，所述PLEKX获自KX Industries，L.P.，Orange，Connecticut且公开于美国专利No.5792513中，在此通过参考将其引入。在PLEKX“工艺”中，将活性试剂和粒状粘结剂的混合物铺在基底例如本发明的纤维-纤维复合材料上。若水和蒸汽可渗透的顶部基底是所需的话，则纤维-纤维复合材料可同样用作PLEKX材料的顶部基底。结合的纤维-纤维复合材料PLEKX产品可用作平片介质、皱褶或螺旋缠绕介质。
可在纤维-纤维复合材料的上游添加粒状预滤器，以延长过滤体系的寿命。这种粒状预滤器是本领域技术人员已知的。
可在重力或加压水过滤体系中使用纤维-纤维复合材料与其它类型过滤介质的所有结构。
尽管结合具体的优选实施方案，特别地描述了本发明，但显然鉴于前述说明，许多替代、改性和改变对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，认为所附权利要求书囊括落在本发明的真实范围与精神内的任何这种替代、改性和改变。

Claims (34)

1.一种复合材料平片介质，其包括：
主要纤维；和
与所述主要纤维共混的次要纤维，其中所述次要纤维具有低于所述主要纤维的软化点，以便当主要纤维和次要纤维的混合物湿法成网形成纸张状结构体并经历压力和高于所述次要纤维软化点的温度时，所述主要纤维和次要纤维形成平均孔径等于或小于约1微米且孔隙率大于约35％和湿强度大于约0.013kg/mm的所述复合材料。
2.权利要求1的复合材料，其中所述主要纤维或所述次要纤维由纳米纤维构成。
3.权利要求2的复合材料，其中纳米纤维包括玻璃、聚合物、再生纤维素纤维、纤维素、金属、陶瓷、矿物或其结合。
4.权利要求1的复合材料，其中所述主要纤维包括玻璃、聚合物、再生纤维素纤维、纤维素、金属、陶瓷、矿物或其结合。
5.权利要求1的复合材料，其中所述次要纤维包括热固性或热塑性聚合物。
6.权利要求1的复合材料，其中所述次要纤维包括聚烯烃、聚乙烯醇、丙烯腈系纤维或其结合。
7.权利要求1的复合材料，其中所述次要纤维的软化点比所述主要纤维的软化点低至少25℃。
8.权利要求1的复合材料，其中所述复合材料的平均孔径等于或小于约0.75微米。
9.权利要求1的复合材料，其中所述复合材料的泡点等于或小于约8微米。
10.权利要求1的复合材料，其进一步包括微生物拦截提高剂。
11.一种滤体系，其包括：
活性炭过滤介质，其与平均孔径小于约1微米的高湿强度的纳米纤维复合材料结合，其中该纳米纤维复合材料包括主要纤维和与主要纤维混合的次要纤维，其中次要纤维的软化点低于主要纤维，以便当主要纤维和次要纤维的混合物经历压力与高于次要纤维软化点的温度时，主要纤维凝聚成所述高湿强度的复合材料。
12.权利要求11的过滤体系，其中所述活性炭过滤介质包括平均孔径大于约1微米的炭块，和其中所述过滤体系可除去原生动物胞囊。
13.权利要求11的过滤体系，其中所述活性炭过滤介质包括平片过滤介质，所述平片过滤介质在一个或多个基底之间具有单独或者结合其它活性试剂在其内固定的活性炭颗粒，或者所述平片过滤介质与纤维混合，导致在所述活性炭过滤介质内与纤维缠结或粘结。
14.权利要求13的过滤体系，其中所述纳米纤维复合材料是平片过滤介质的一个或多个基底。
15.权利要求13的过滤体系，其中所述活性炭过滤介质形成为螺旋缠绕或者皱褶的平片过滤元件。
16.权利要求11的过滤体系，其中所述纳米纤维复合材料中的主要纤维包括玻璃、聚合物、再生纤维素纤维、纤维素、金属、陶瓷、矿物或其结合。
17.权利要求11的过滤体系，其中所述纳米纤维复合材料中的主要纤维包括再生纤维素纤维。
18.权利要求11的过滤体系，进一步包括粒状预滤器。
19.权利要求11的过滤体系，其中所述纳米纤维复合材料是置于所述活性炭过滤介质上游的预滤器。
20.权利要求11的过滤体系，其中所述活性炭过滤介质和所述纳米纤维复合材料之一或二者进一步包括微生物拦截提高剂。
21.权利要求11的过滤体系，其中所述纳米纤维复合材料的平均流动路径小于约1微米，和泡点等于或小于约8微米。
22.从污染的液体中除去微生物污染物的方法，该方法包括下述步骤：
提供过滤介质，所述过滤介质包括平均孔径等于或小于约1微米的纤维-纤维复合材料，其中由主要纤维和次要纤维的湿法成网的混合物形成该复合材料，其中次要纤维具有低于主要纤维的软化点，以便当主要纤维和次要纤维的混合物经历压力与高于次要纤维软化点的温度时，主要纤维和次要纤维形成孔隙率大于约40％的纸张状结构体；
使污染的液体与复合材料接触；和除去99.95％的平均粒度大于约3到约5微米的污染物。
23.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，过滤介质进一步包括活性炭过滤介质。
24.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，过滤介质进一步包括活性炭块。
25.权利要求24的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，纤维-纤维复合材料绕活性炭块缠绕。
26.权利要求24的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，纤维-纤维复合材料螺旋缠绕并嵌入到活性炭块的芯中。
27.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，过滤介质进一步包括平片介质，和所述平片介质包括固定在基底上的活性炭颗粒。
28.权利要求27的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，纤维-纤维复合材料是平片介质的基底。
29.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，过滤介质进一步包括粒状预滤器。
30.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，纤维-纤维复合材料是预滤器。
31.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，过滤介质进一步包括微生物拦截提高剂。
32.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，纤维-纤维复合材料是皱褶或螺旋缠绕中的一种。
33.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，纤维-纤维复合材料是预滤器。
34.权利要求22的方法，其中在提供过滤介质的步骤中，用微生物拦截提高剂处理纤维-纤维复合材料。
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