DE60021601T2 - Verfahren und vorrichtung zur mehrstufigen flüssigkeitsfiltration - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur mehrstufigen flüssigkeitsfiltration Download PDF

Info

Publication number
DE60021601T2
DE60021601T2 DE60021601T DE60021601T DE60021601T2 DE 60021601 T2 DE60021601 T2 DE 60021601T2 DE 60021601 T DE60021601 T DE 60021601T DE 60021601 T DE60021601 T DE 60021601T DE 60021601 T2 DE60021601 T2 DE 60021601T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
filter
stage
water
filter stage
liquid
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.)
Expired - Fee Related
Application number
DE60021601T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60021601D1 (de
Inventor
G. Monica VARRIALE
J. Robert LYNG
S. Michael BRUNNER
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.)
Kimberly Clark Worldwide Inc
Kimberly Clark Corp
Original Assignee
Kimberly Clark Worldwide Inc
Kimberly Clark Corp
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 Kimberly Clark Worldwide Inc, Kimberly Clark Corp filed Critical Kimberly Clark Worldwide Inc
Publication of DE60021601D1 publication Critical patent/DE60021601D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60021601T2 publication Critical patent/DE60021601T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/288Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using composite sorbents, e.g. coated, impregnated, multi-layered
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D39/00Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B01D39/2003Glass or glassy material
    • B01D39/2017Glass or glassy material the material being filamentary or fibrous
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C02F1/003Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance using household-type filters for producing potable water, e.g. pitchers, bottles, faucet mounted devices
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/283Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using coal, charred products, or inorganic mixtures containing them
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2201/00Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
    • C02F2201/002Construction details of the apparatus
    • C02F2201/006Cartridges
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/04Disinfection
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2307/00Location of water treatment or water treatment device
    • C02F2307/04Location of water treatment or water treatment device as part of a pitcher or jug
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00Multistage treatment of water, waste water or sewage

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und einen Prozess zum Entfernen unerwünschter Partikel und Mikroorganismen aus Wasser und anderen Flüssigkeiten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und einen Prozess zur effizienten Filterung von Flüssigkeiten, etwa von Wasser.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Wasser, das für den Genuss durch Personen verwendet werden soll, soll frei von krankmachenden Bestandteilen sein oder soll eine Konzentration derartiger Bestandteile aufweisen, die unterhalb eines krankmachenden Niveaus liegt. Um Trinkwasser für Heim und Industrie bereitzustellen, wenden öffentliche Einrichtungen industrielle Stufenprozesse an, um krankmachende Bestandteile zu eliminieren oder zu verringern, die in Wasser vorhanden sind, das von großen natürlich auftretenden Wasserquellen bezogen wird. In kleinerem Maßstab wird Trinkwasser auch häufig von Brunnen und Quellen erhalten, wobei typischerweise keine Behandlung vor dem Gebrauch des Wassers stattfindet.
  • Nachteiligerweise ist die Trinkbarkeit des Wassers gewisser Quellen manchmal fragwürdig. Die Konsistenz und die Effizienz einer Aufbereitung durch öffentliche Einrichtungen kann in Folge zahlreicher Faktoren, etwa starkem Regenfall, Anlagenausfälle und Bedarf variieren. Abhängig von der Größe einer Fluktuation bei der Aufbereitung kann ein öffentlicher Versorger gezwungen sein, seine Kunden zu informieren, dass die Behandlung des gelieferten Wassers, beispielsweise das Abkochen, beim Gebrauch erforderlich ist, bevor der Wasserverbrauch als sicher zu betrachten ist. Wasser, das direkt von einer natürlichen Quelle bezogen wird, kann ebenso in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen in der Nähe der Quelle in Mitleidenschaft gezogen werden. Beispielsweise können Brunnen und Quellen auf Grund von ablaufendem Regenwasser, das einen Kontaminationsstoff in die Quelle spült, kontaminiert werden. Daher besteht ein Bedarf für Flüssigkeitsfilterungsanlagen, die in Größe und Maßstab für Heim- und Geschäftsanwendungen geeignet sind.
  • Demzufolge wurden Flüssigkeitsfilterungsanlagen entwickelt. Derartige Anlagen reichen von Anlagen, die am Ort der Verwendung angesiedelt sind, (beispielsweise der Leitungshahn einer Küchenspüle, Schwerkraftzerverteiler, etwa Wasserspender, und Verteiler mit geringem Druck, etwa Wasserflaschen für den Sport) bis zu wesentlich größeren Einheiten, die am Wassereinlass verborgen in den Sanitärinstallationsanlagen eines Hauses oder eines Büros angeordnet sind. In vielen diesen Anlagen wird Aktivkohle in zumindest einer Stufe des Filterungsprozesses verwendet. Aktivkohle hilft dabei, starke Gerüche oder Geschmäcker aus dem Wasser zu entfernen. Insbesondere kann Aktivkohle Chlor und Sediment aus Wasser entfernen.
  • Ein Problem, das mit der Anwendung von Aktivkohle (das auch als aktivierter Kohlenstoff bezeichnet wird) einhergeht, besteht darin, dass gewisse Mikroorganismen, etwa Bakterien, sich rasch in Aktivkohle verbreiten können. Dieses Problem besitzt zumindest drei unerwünschte Auswirkungen. Erstens, das Wachstums von Bakterien innerhalb der Aktivkohle kann das Strömen von Wasser durch diese Stufe des Filters verhindern. Zweitens, und noch wichtiger, die Verwendung von Aktivkohle kann tatsächlich die Konzentration von Bakterien erhöhen, die in dem Wasser vorhanden sind, indem eine feuchte nährstoffreiche Umgebung geschaffen wird, die für die bakterielle Reproduktion günstig ist, wie dies beschrieben ist in Daschner et al., mikrobiologische Kontamination von Trinkwasser in kommerziellen Haushaltswassefiltersystemen, 15 Eur. J. Clin. Mikrobiolog. Infekt. Dis. 233–37 (1996). Drittens, für Anwendungen mit Unterbrechungen wird in dem ersten Wasserstrahl durch die Aktivkohle nach einer Phase der Nichtbenutzung ein äußerst hoher Konzentrationswert von Bakterien auftreten.
  • Typischerweise ist eine gewisse Konzentration an Bakterien in allen Wasserversorgungen vorhanden. Diese Konzentration kann in Aktivkohle ansteigen, die nicht durch periodisches Verwenden von Wasser aus einem speziellen Filter gespült wird. Das Ergebnis ist eine sprunghaft ansteigende Konzentration, die bei jedem nicht kontinuierlichen Gebrauch vorhanden ist, da die Bakterien aus der Aktivkohle ausgespült werden. Eine erhöhte Bakterienkonzentration ist genau das gegenteilige Ergebnis, das durch die Filterinstallation beabsichtigt ist. Obwohl viele Filterungsmechanismen verfügbar sind, so gibt keiner eine Lösung für alle diese anstehenden Probleme an, ohne häufig die Aktivkohle auszutauschen.
  • US-Patent 5,271,837 beschreibt ein Mehrstufensystem zur Filterung von Trinkwasser, wobei eine zentrale Filterkartusche verwendet wird, die aufgebaut ist aus Aktivkohle, die mit Silber, einem Kationenaustauschharz und einem Anionenaustauschharz imprägniert ist. Die Aktivkohle ist die erste Stufe des Filterungssystems, an das sich die Harze anschließen. Um ein Verstopfen der zentralen Filterkartusche mit Teilchen zu verhindern, offenbart das US-Patent 5,271,837 einen Partikelfilter, der vor der zentralen Filterkartusche angeordnet ist. Dieses Patent berührt jedoch nicht die Probleme, die der Filterung von Mikroorganismen oder der Verhinderung von Bakterienwachstum in der Aktivkohle zugrunde liegen.
  • US-Patent 5,891,333 beschreibt einen modularen mehrstufigen Wasserfilter zur Verwendung in Anwendungen rund um die Arbeitsplatte oder in Anwendungen, die der Arbeitsplatte vorgeschaltet sind. Dieses Patent betrifft eine Vorrichtung mit entfernbaren, austauschbaren Kartuschen, die Filtermedien in einer Konfiguration enthalten, die Änderungen in der Größenskalierung in Abhängigkeit von der gewünschten Filterkapazität ermöglicht. Diese Offenbarung spezifiziert keine speziellen Filtermedien oder eine Filterungssequenz für Bestandteile. Das Entfernen eines speziellen Bestandteils aus einer Wasserversorgung wird darin nicht gelehrt.
  • US-Patent 5,318,703 beschreibt ein Wasserfiltermodul zur Verwendung beim Kaffeekochen, das so gestaltet ist, restliches Chlor, Gerüche, unangenehme Geschmäcker, Verunreinigungen und unspezifizierte andere Schwebstoffe aus dem Wasser zu entfernen, bevor dieses mit dem gemahlenen Kaffee in Kontakt kommt. Die offenbarten Filtermedien sind Aktivkohle, das durch ein Sieb in Position gehalten wird. Das Sieb, das ein Polymermaterial sein kann, ist integriert, um große Partikelverunreinigungen, etwa Sediment und andere Schmutzpartikel, durch mechanische Filterung zu entfernen. Das Entfernen von Mikroorganismen oder damit in Verbindung stehende spezielle Probleme sind dort jedoch nicht angesprochen.
  • Ein Wegwerffilter, der aus einem Papierfiltermedium aufgebaut ist, ist in dem US-Patent 5,554,288 beschrieben. Fein unterteilte Adsorptionsstoffe sind gleichförmig über einen Zellstoff verteilt, wodurch ein Papierfiltermedium zur Verwendung in einer Vielzahl von Konfigurationen geschaffen wird. Es sind diverse Adsorptionsstoffe benannt einschließlich Aktivkohle. Das US-Patent 5,553,288 weist insbesondere darauf hin, dass Kohlenstofffilterkartuschen, die in dem zu behandelnden Wasser eingetaucht bleiben, zu einem Wachstumsmedium für Bakterien werden können. In der beanspruchten Erfindung wird dieses spezielle Problem dadurch vermieden, dass die Filter in dem US-Patent 5,554,288 nach Verwendung entsorgt werden, anstatt dass diese in dem Wasser eingetaucht bleiben. Diese Lösung erfordert jedoch, dass der Anwender häufig den Filter ersetzt und erfordert weiterhin das Entsorgen des benutzten Filters.
  • Daher besteht ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfernen unerwünschter Teilchen und Mikroorganismen, etwa Bakterien, Viren, tierische Einzeller, Hefe, Pilze und mikrobiologische Zysten, aus Flüssigkeiten, etwa Wasser. Insbesondere besteht ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung für die Filterung von Flüssigkeiten mit einer größeren Filtereffizienz und dem Vermeiden von abrupt ansteigenden Konzentrationen an Mikroorganismen, das bislang im Stand der Technik nicht abgedeckt ist.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich an einige der zuvor erkannten Probleme, indem ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtern von Fluiden, etwa Wasser, bereitgestellt werden, die den Bakterienkontakt mit der Aktivkohlestufe des Filters verringert, wie dies in den Ansprüchen 1 und 6 definiert ist. Genauer gesagt, es wird eine Filterstufe in den Wasserstrom eines Mehrstufenfilters an einem Strömungspunkt vor der Aktivkohle eingebracht, so dass die Mikroorganismen im Wesentlichen vor der Filterung durch die Aktivkohle aus dem Wasser entfernt werden, und es ist eine dritte Stufe mit einem Mikrofaserglas vor der zweiten Stufe vorgesehen.
  • Durch konsequentes Verhindern des Bakterienkontakts mit der Aktivkohle können die Probleme einer erhöhten Bakterienkonzentration und einer damit einhergehenden Strömungsverringerung vermieden werden. Für nicht kontinuierliche Anwendungen wird das Problem der abrupt hohen Konzentrationen vermieden, indem verhindert wird, dass die Mikroorganismen die Aktivkohle erreichen, wo ansonsten die Bedingung für die Reproduktion während der Phasen, in denen kein Wasser strömt, günstig sind.
  • Es können diverse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden. Beispielsweise kann der Filter aus Stufen in Form von Materialschüttungen in einer gestapelten Konfiguration innerhalb einer zylindrisch oder anderweitig geformten Kammer bestehen. Die Flüssigkeit kann an einem Ende der Kammer eintreten und in Längsrichtung durch die diversen Stufen von Filtermedien hindurchströmen und dann aus der Kammer austreten und zu einem Verwendungspunkt gelangen. Andere Konfigurationen des Filtersystems liegen ebenso innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung und Modifizierungen an den strukturellen Konfigurationen sollten nicht die Fähigkeit der Vorrichtung und des Prozesses in der vorliegenden Form zur effektiven Filterung von Fluiden, etwa von Wasser, beeinflussen. Es sollte selbstverständlich sein, dass obwohl ein Wasserfilterungsprozess hierin beispielhaft vorgestellt ist, der vorliegende Prozess und die Vorrichtung auch für das Filtern anderer Flüssigkeiten in Abhängigkeit der gewünschten Eigenschaften zur Entfernung von Kontaminationsstoffen eingesetzt werden können.
  • Die Materialschüttungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können Perlen, Harze, Granulatmaterialien oder komprimierte Adsorptionsstoffe enthalten und können geladen oder ungeladen sein. Alternativ kann in einer weiteren Ausführungsform der Filter aus Stufen in Form von Schichten oder Geweben von Filterungsmedien aufgebaut sein, die aufeinander geschichtet sind, und durch die das Wasser hindurchgeleitet wird. Jede Schicht kann aus einem Filtermedium aufgebaut sein, das speziell für das Entfernen gewisser Bestandteile ausgestaltet ist. In einer noch weiteren Ausführungsform kann der Filter aus Stufen in Form von konzentrischen zylindrischen Schichten aufgebaut sein, wobei das Wasser entweder radial einwärts oder auswärts durch die Schichten und dann zu dem Punkt der Verwendung geleitet wird.
  • In der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, dass unabhängig von der speziellen Ausführungsform, Konfiguration oder Form der Anlage, in der der Filter untergebracht oder verwendet wird, die Flüssigkeit vor dem Strömen durch die Aktivkohle gefiltert wird, wobei ein Filtermedium, das Mikroorganismen entfernt, und eine dritte Filterstufe verwendet wird, wie dies in den Patentansprüchen definiert ist. Im hierin verwendeten Sinne beinhaltet der Begriff entfernen von Mikroorganismen" in Bezug auf Aktionen im Zusammenhang mit Mikroorganismen das Töten, Einfangen oder Deaktivieren derartiger Mikroorganismen.
  • Zusätzlich können weitere Stufen an Filtermedien zu dem Filter hinzugefügt werden, abhängig von den Bestandteilen, die entfernt werden sollen. Diese Stufen können vor oder nach der Stufe angeordnet sein, die die Aktivkohle enthält. Wiederum ist es in der vorliegenden Erfindung erforderlich, dass zumindest zwei Stufen für das Entfernen von Mikroorganismen und Sedimente und einige organische Stoffe vor der Stufe liegen, die die Aktivkohle enthält.
  • Die gesamte Filtervorrichtung, die zumindest drei Stufen aufweist, kann in einer Vielzahl physikalischer Formen und Konfigurationen in Abhängigkeit des gedachten Einsatzes bzw. in Abhängigkeit des Anwenders ausgebildet werden. Beispielsweise kann eine Einrichtung, die das Filtermedium enthält, in einfacher Weise an dem Leitungshahn einer Küchenspüle oder einem anderen Hahn, der Wasser liefert, angebracht werden. In einer noch weiteren Konfiguration kann eine Einrichtung mit der Filtereinheit, die in einen Schrank oder in die Sanitärinstallation eines Hauses oder eines Geschäftsgebäudes passt, verwendet werden. Andere Ausführungsformen beinhalten die Verwendung der Vorrichtung in einem Wasserspender, einer Sportflasche oder einem anderen Spender.
  • In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung strömt Wasser, das in die Filtervorrichtung eintritt, zunächst durch eine Stufe, die aus einem schmelzgeblasenen Gewebe, einem ladungsmodifizierten schmelzgeblasenen Gewebe, einem Glasfasergewebe oder einem ladungsmodifizierten Glasfasergewebe aufgebaut ist. In dieser Stufe werden hauptsächlich Mikroorganismen einschließlich Bakterien entfernt. Diese Stufe kann dazu dienen, Trübung hervorrufende Komponenten, die die Flüssigkeit trüben können, und diverse Sedimente sowie gewisse organische Komponenten zu entfernen. Das Wasser strömt dann durch eine weitere Stufe, die aus einem oder mehreren mikroporösen Materialien, nämlich Mikrofaserglas, aufgebaut ist.
  • Nach diese beiden Stufen strömt das Wasser durch eine Stufe mit Aktivkohle, in der andere Verunreinigungen durch Adsorption entfernt werden. Da die Bakterien bereits vor dieser Stufe entfernt wurden, wird die Aktivkohle weniger mit Mikroorganismen, etwa Bakterien, verunreinigt.
  • Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich anhand der folgenden Beschreibung und mit Bezug zu den begleitenden Ansprüchen besser verstehen. Die zugehörigen Zeichnungen, die hierin mit eingeschlossen sind und einen Teil dieser Anmeldung bilden, zeigen eine Ausführungsform der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Eine vollständige und erläuternde Offenbarung der vorliegenden Erfindung einschließlich der besten Art, diese auszuführen, ist für den Fachmann detaillierter in dem Rest der Anmeldung dargestellt, wobei auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
  • 1 eine diagrammhafte Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, in der das Wasser beim Strömen durch die beiden Stufen der Filtermedien gezeigt ist.
  • 2 eine diagrammhafte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, in der das Wasser durch die Filtermedien strömend gezeigt ist.
  • 3 eine diagrammhafte Darstellung einer zylindrischen Ausführungsform von zwei der drei Filterstufen der vorliegenden Erfindung (ohne eine Kammer) ist.
  • 4 eine diagrammhafte Darstellung einer zylindrischen Ausführungsform von zwei der drei Filterstufen der vorliegenden Erfindung (ohne eine Kammer) ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Es wird nun detailliert auf die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, wobei ein oder mehrere Beispiele davon im Weiteren dargestellt sind. Jedes Beispiel ist zur Erläuterung der Erfindung vorgesehen und soll die Erfindung nicht beschränken. Beispielsweise können Merkmale, die als ein Teil einer einzelnen Ausführungsform dargestellt oder beschrieben sind, auch in einer weiteren Ausführungsform verwendet werden, um damit eine noch weitere Ausführungsform zu schaffen. Andere Aufgaben, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind in der folgenden detaillierten Beschreibung offenbart oder werden aus dieser offenkundig.
  • Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Filtern einer Flüssigkeit, wodurch der Bakterienkontakt mit der Aktivkohlestufe eines Fluidfilters reduziert wird. Genauer gesagt, es kann eine Filterstufe in den Wasserstrom eines Mehrstufenfilters an einem Strömungspunkt vor dem Aktivkohlefilter so eingebracht werden, dass Mikroorganismen im Wesentlichen aus dem Wasser vor der Filterung mittels der Aktivkohle entfernt werden.
  • Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Mehrstufenwasserfilter 10 eine Kammer 12 mit einem Einlass 14 für einen Wasserstrom; einem Auslass 16 für einen Wasserstrom; einer ersten Filterstufe 18 in der Kammer 12, die in Fluidverbindung mit dem Einlass 14 steht; und einer zweiten Filterstufe 20 innerhalb der Kammer 12, die in Fluidverbindung mit dem Auslass 16 steht. Die zweite Filterstufe 20 ist innerhalb der Kammer 12 an einer Position angeordnet, die es ermöglicht, dass Wasser durch die erste Filterstufe 18 läuft, bevor dieses durch die zweite Filterstufe 20 strömt, wie dies durch die Pfeile aus 1 gezeigt ist, die die Richtung der Wasserströmung zeigen.
  • Selbstverständlich können diverse andere Anordnungen der Filterstufen eingesetzt werden. Beispielsweise müssen die Stufen nicht innerhalb der gleichen Kammer vorhanden sein, sondern diese können über entsprechende Leitungen oder dergleichen in Fluidverbindung stehen.
  • Die erste Filterstufe 18 ist aus einem Filtermedium aufgebaut, das Mikroorganismen entfernt, einfängt, tötet oder deaktiviert. Beispiele für Materialien, die für die erste Filterstufe 18 verwendet werden können, sind mikroporöse Materialien, etwa schmelzgeblasenes Vliesstoffgewebe, nicht gewebtes Mikrofaserglasgewebe oder diverse ladungsmodifizierte Medien, etwa nicht gewebte ladungsmodifizierte Schmelzblasgewebe oder nicht gewebte ladungsmodifizierte Mikrofaserglasgewebe. Zu anderen Filtermedien, die für diese erste Filterstufe eingesetzt werden können, gehören Medien, die die Mikroorganismen töten oder deaktivieren.
  • Es gilt allgemein, wenn mikroporöse Materialien verwendet werden, so können diese eine Porengröße aufweisen, die bei 20 μm oder weniger liegt, und in einigen Ausführungsformen können Porengrößen verwendet werden, die bei 10 μm oder weniger liegen. In anderen Ausführungsformen besitzen die mikroporösen Materialien eine maximale Porengröße von 7,5 μm. Dazu gehören diverse Mikrofaserglaskonfigurationen sowie diverse nicht gewebte bzw. Vliesstoffgewebe. Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „nicht gewebtes Gewebe bzw. Vliesstoffgewebe" ein Gewebe oder einen Stoff mit einer Struktur individueller Fasern oder Fäden, die miteinander verflochten sind, jedoch nicht in einer identifizierbaren Weise, wie dies bei gestrickten oder gewebten Stoffen der Fall ist. Vliesstoffe können im Allgemeinen durch Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann gut vertraut sind. Zu anschaulichen Beispielen derartiger Prozesse gehören das Schmelzblasen, das Coformen, das Spinnbonden, das Kardieren und Bonden, die Luftschichtung und die Nassschichtung. Schmelzblas-, Coformungs- und Spinnvliesprozesse sind beispielhaft in den folgenden Referenzen beschrieben:
    • (a) zu Referenzen für das Schmelzblasen gehören beispielsweise die US-Patente 3,016,599, R. W. Perry, Jr., 3,704,198, J. S. Prentice, 3,755,527, J. P. Keller et al., 3,849,241, R. R. Butin et al., 3.9Butin et 78,185, R. R. al. und 4,663,220, T. J. Wisneski et al. Siehe auch V. A. Wente, „Superfeine thermoplastische Fasern", Industrielle und Verfahrenschemie, Band 48, Nr. 8, Seiten 1342 – 1346 (1956); V. A. Wente et al., „Herstellung von superfeinen organischen Fasern", Navy Forschungslabor, Washington, D. C., NRL-Report 4364 (111437), 25. Mai 1954, Handelsministerium USA, bürotechnischer Dienstleistungen; und Robert R. Butin und Dwight T. Lohkamp, „Schmelzblasen – einstufiger Gewebeprozess für nicht gewebte Produkte", Journal der technischen Vereinigung der Zellstoff- und Paperindustrie, Band 56, Nr. 4, Seiten 74 – 77 (1973);
    • (b) zu Referenzen zu dem Co-Formungsprozess gehören US-Patent 4,100324, R. A. Anderson et al. und 4,118,531, E. R. Hauser; und
    • (c) zu Referenzen des Spinnbondprozesses gehören u. a. die US-Patente 3,341,394, Kinney, 3,655,862 Dorschner et al., 3,692,618, Dorschner et al., 3,705,068, Dobo et al.,Matsuki et 3,802,817, al, 3,853,651, Porte, 4,064,605, Akiyama et al., 4,091,140, Harmon, 4,100,319, Schwartz, 4,340,563, Appel und Morman, 4,405,29Harman et 7, Appel und Morman, 4,434,204, al, 4,627,811, Greiser und Wagner und 4,644,045, Fowells.
  • Ein nicht gewebtes ladungsmodifiziertes Mikrofaserglasgewebe kann aus einem fasrigen Gewebe hergestellt weiden, das Glasfasern mit einer kationisch geladenen Beschichtung enthält. Im Allgemeinen sind derartige Mikrofasern Glasfasern mit einem Durchmesser von ungefähr 10 μm oder weniger. Die Beschichtung enthält ein funktionalisiertes kationisches Polymer, das mittels Wärme eine Kreuzverbindung aufweist; anders ausgedrückt, das funktionalisierte kationische Polymer wurde nach dem Beschichten auf die Glasfasern mittels Wärme in eine Kreuzverbindung übergeführt. Ein derartiger faserartiger Filter wird mittels eines Verfahrens hergestellt, das enthält: Bereitstellen eines fasrigen Filters, der Glasfasern enthält, Durchleiten einer Lösung eines funktionalisierten kationischen Polymers, das durch Wärme kreuzverbindbar ist, durch den faserartigen Filter unter Bedingungen, die ausreichen, um die Fasern mit dem funktionalisierten kationischen Polymer im Wesentlichen zu beschichten, und Behandeln des resultierenden beschichteten faserartigen Filters mit Wärme bei einer Temperatur und für eine ausreichende Zeitdauer, um das funktionalisierte kationische Polymer, das auf den Glasfasern vorhanden ist, kreuzweise zu verbinden. Das funktionalisierte kationische Polymer kann ein epichlorohydrin-funktionalisiertes Polyamin oder ein epichlorohydrin-funktionalisiertes Polyamidamin sein.
  • Im Allgemeinen enthält ein ladungsmodifiziertes Mikrofaserglasgewebe, wenn es als Filtermedium verwendet wird, mindestens ungefähr 50 Gewichtsprozent Glasfasern bezogen auf das Gewicht aller Fasern, die in dem Filtermedium vorhanden sind. In einigen Ausführungsformen sind im Wesentlichen 100% der Fasern Glasfasern. Wenn andere Fasern vorhanden sind, so sind dies jedoch im Allgemeinen Zellulosefasern, Fasern, die aus synthetischen thermoplastischen Polymeren hergestellt sind, oder Mischungen davon.
  • Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „kationisch geladen" in Bezug auf eine Beschichtung einer Glasfaser und der Begriff „kationisch" in Bezug auf das funktionalisierte Polymer das Vorhandensein in der entsprechenden Beschichtung und dem Polymer von mehreren positiv geladenen Gruppen. Somit sind die Begriffe „kationisch geladen" und „positiv geladen" gleichbedeutend. Derartige positiv geladene Gruppen enthalten typischerweise mehrere Ammoniumvierergruppen, sind aber nicht notwendigerweise darauf eingeschränkt.
  • Der Begriff „funktionalisiert", wie er hierin verwendet ist, bedeutet das Vorhandensein mehrerer funktionaler Gruppen in dem kationischen Polymer, wobei diese Gruppen andere Gruppen als die kationischen Gruppen sind, die in der Lage sind, eine Kreuzverbindung einzugehen, wenn Sie Wärme ausgesetzt werden. Somit sind die funktionalen Gruppen thermisch kreuzverbindbare Gruppen. Zu Beispielen derartiger funktionaler Gruppen gehören Epoxie, Ethylenimino und Episulfido. Diese funktionalen Gruppen reagieren leicht mit anderen Gruppen, die typischerweise in dem kationischen Polymer vorhanden sind. Die anderen Gruppen besitzen typischerweise mindestens ein reaktives Wasserstoffatom und lassen sich beispielhaft darstellen als Amino-Hydroxyd- und Thiolgruppen. Zu beachten ist, dass die Reaktion einer funktionalen Gruppe mit einer weiteren Gruppe häufig andere Gruppen erzeugt, die wiederum in der Lage sind, mit funktionalen Gruppen zu reagieren. Beispielsweise führt die Reaktion einer Epoxiegruppe mit einer Aminogruppe zu der Bildung einer β-Hydroxyamino-Gruppe.
  • Daher ist der Begriff „funktionalisiertes kationisches Polymer" so gemeint, um ein beliebiges Polymer mit einzuschließen, das mehrere positiv geladene Gruppen und mehrere andere funktionale Gruppen enthält, die in der Lage sind, bei Anwendung von Wärme eine Kreuzverbindung einzugehen. Besonders geeignete Beispiele derartiger Polymere sind Epichlorohydrin-funktionalisierte Polyamine und Epichlorohydrinfunktionalisierte Polyamino-Amine. Beide Arten von Polymeren sind beispielsweise in den Kymene-Harzen verwendet, die von Hercules, Inc. Wilmington, Delaware, erhältlich sind. Zu anderen geeigneten Materialien gehören kationische modifizierte Stärken, etwa RediBond von National Starch.
  • Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „thermisch kreuzverbunden", dass die Beschichtung des funktionalen kationischen Polymers auf eine Temperatur aufgeheizt und für eine ausreichende Zeit auf dieser gehalten wurde, um die zuvor genannten funktionalen Gruppen untereinander zu verbinden. Die Aufheiztemperaturen können typischerweise von ungefähr 50° C bis ungefähr 150° C reichen. Die Aufheizzeiten sind im Allgemeinen eine Funktion einer Temperatur und der Art der funktionalen Gruppen, die in dem kationischen Polymer vorhanden sind. Beispielsweise können die Aufheizzeiten von weniger als eine Minute bis ungefähr 60 Minuten oder mehr reichen.
  • Ein nicht gewähltes ladungsmodifiziertes schmelzgeblasenes Gewebe kann aus hydrophoben Polymerfasern, amphiphilischen Makromolkülen, die zumindest an einem Teil der Oberflächen der hydrophoben Polymerfaser anhaften, und einem kreuzverbindbaren, funktionalisierten kationischen Polymer, das zumindest mit einem Teil der amphiphilischen Makromoleküle verknüpft ist, in denen das funktionale kationische Polymer kreuzverbunden ist, bestehen. Eine Kreuzverbindung kann durch die Verwendung eines chemischen Kreuzverbindungsmittels oder durch das Anwenden von Wärme erreicht werden. Vorzugsweise wird eine thermische Kreuzverbindung, d. h. die Anwendung von Wärme, eingesetzt. Im Allgemeinen können die amphiphilischen Makromoleküle eines oder mehrere der folgenden Typen sein: Proteine, Poly(vinylalkohol), Monosaccharide, Disaccharide, Polysaccharide, Polyhydroxy-Verbindungen, Polyamine, Polyaktone und dergleichen. Vorzugsweise sind die amphiphilischen Makromoleküle amphiphilische Protein-Makromoleküle, etwa kugelförmiges Protein oder zufällig angeordnete Proteinmakromoleküle. Beispielsweise können die amphiphilischen Protein-Makromoleküle Milchprotein-Makromoleküle sein.
  • Das funktionalisierte kationische Polymer kann typischerweise ein beliebiges Polymer sein, das mehrere positiv geladene Gruppen und mehrere andere funktionale Gruppen enthält, die durch beispielsweise chemische Kreuzverbindungsmittel oder die Anwendung von Wärme kreuzverbunden werden können. Besonders geeignete Beispiele derartiger Polymere sind Epichlorohydrin-funktionalisierte Polyamine und Epichlorohydrin-funktionalisierte Polyamidoamine. Zu anderen geeigneten Materialien gehören kationisch modifizierte Stärken.
  • Das nicht gewebte ladungsmodifizierte schmelzgeblasene Gewebe kann mittels eines Verfahrens hergestellt werden, das beinhaltet: das Bereitstellen eines fasrigen schmelzgeblasenen Filtermediums, das hydrophobe Polymerfasern enthält, das Durchführen einer Lösung, die amphiphilische Makromoleküle enthält, durch den fasrigen Filter unter Schärspannungsbedingungen, so dass zumindest ein Teil der amphiphilischen Makromoleküle an mindestens einigen der hydrophoben Polymerfasern anhaftet, um ein amphiphilisches makromolekülbeschichtetes fasriges Gewebe zu ergeben, das Durchleiten einer Lösung eines kreuzverbindbaren funktionalisierten kationischen Polymers durch das amphiphilische Makromolekül-beschichtete faserartige Gewebe unter Bedingungen, die ausreichend sind, um das funktionalisierte kationische Polymer zumindest in einen Teil der amphiphilischen Makromoleküle einzubauen, um ein funktionalisiertes kationisches polymerbeschichtetes faserartiges Gewebe zu erhalten, in welchem das funktionalisierte kationische Polymer mit zumindest einem Teil der amphiphilischen Makromoleküle verknüpft ist, und das Behandeln des resultierenden beschichteten faserartigen Filters mit einem chemischen Kreuzverbindungsmittel oder mit Wärme. Vorzugsweise wird der beschichtete faserartige Filter mit Wärme bei Temperaturen für eine Zeitdauer behandelt, um damit das funktionalisierte kationische Polymer der Kreuzverbindung zu unterziehen.
  • Die zweite Filterstufe 20 enthält Aktivkohle. Diese kann in granularer Form vorgesehen sein oder auf ein Volumen komprimiert sein, das in einer Vielzahl von Formen vorliegen kann, zu denen beispielsweise Zylinder, Schichten und Scheiben gehören. Feste poröse Filterformen sind besonders vorteilhaft für eine einfache Handhabung und ein einfaches Entsorgen. Diese Formen können durch Extrudieren einer Mischung eines thermoplastischen Bindermaterials und von Aktivkohle in Pulver oder Granulatform hergestellt werden. Es können diverse andere Komponenten in dieser Stufe mit der Aktivkohle vorhanden sein, etwa Zeolite, Ionenaustauschharze, Bindemittel und diverse andere Adsorptionsstoffe.
  • Im hierin verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff „thermoplastischer Binder" einen beliebigen Binder, typischerweise ein Polymer, das thermoplastisch ist, d. h. das sich bei Erwärmung erweicht und fließt und beim Abkühlen wieder hart wird. Zu Beispielen von thermoplastischen Bindern gehören solch anschauliche Materialien wie: endbeschichtete Polyazetale, etwa Poly(oxymethylen) oder Polyform-Aldehyd, Poly(Trichloroazetataldehyd), Poly(n-Valeraldehyd), Poly(azetaldehyd) und Poly(Propionaldehyd); acrylische Polymere, etwa Polyacrylamid, Poly(acrylsäure), Poly(methacrylsäure), Poly(methylacrylat), und Poly(methylacrylat); Fluorkohlenstoffpolymere, etwa Poly(tetrafluoroethylen), perfluorinierte Ethylen-Propylencopolymere, Ethylen-Tetrafluorethylencopolymere, Poly(chlorotrifluoroethylen), Ethylen-Chlorotrifluoroethylencopolymere, Poly(vinylidenfluorid), und Poly(vinylflourid); Polyamide, etwa Poly(6-Aminokaproinsäure) oder Poly(e-Kaprolaktam), Poly(Hexamethylenadipamid), Poly(Hexamethylensebacamid) und Poly(11-Aminoundekanoidsäure); Polyaramide, etwa Poly(Imino-1,3-Phenyleniminoisophthaloyl) oder Poly(m-Phenylensophthalamid); Parylene, etwa Poly-p-Xylylen und Poly(Chlor-p-Xylylen); Polyarylether, etwa Poly(oxy-2,6-Dimenthyl-1,4-Phenylen) oder Poly(p-Phenylenoxid); Polyarylsulfone, etwa Poly(Oxy-1,4-Phenylensulfonyl-1,4-Phenylenoxy-1,4-Phenylenisopropyliden-1,4-Phenylen), und Poly(Sulfonyl-1,4-Phenylen-Oxy-1,4-Phenylensulfonyl-4,4'-Biphenylen); Polykarbonate, etwa Poly(BisphenolA) oder Poly(Carbonyldioxy-1,4-Phenylenisopropyliden-1,4Phenylen); Polyester, etwa Poly(Ethylenterephthalat), Poly(Tetramethylenterephthalat), und Poly(zyklohheyel-ene-1,4-Dimethylenterephthalat) oder Poly(Oxymethylen-1,4-Zykloheylenmethylenoxyterephthaloyl); Polyarylsulfide, etwa Poly(p-Phenylensulfid) oder Poly(Thio-1,4-Pheylen); Polymide, etwa Poly(Pyromellitimido-1,4-Phenylen); Polyolefine, etwa Polyethylen, Polypropylen, Poly(1-Buten), Poly(2-Buten), Poly(1-Penten), Poly(2-Penten), Poly(3-Methyl-1-Penten), und Poly(4-Methyl-1-Penten); Vinylpolymere, etwa Polyvinylatzetat, Poly(Vinylidenchlorid), und Poly(vinylchlorid); Dienpolymere, etwa 1,2-Poly-1,3-Butadien, 1,4-Poly-1,3-Butadien, Polyisopren und Polychloropren; Polystyrene; und Copolymere der vorhergehenden Stoffe, etwa Acrylonitrilbutadien-Styren (ABS) Copolymere.
  • Die Kammer 12 kann in eine beliebige Form gebracht werden, die die Filterstruktur aufnehmen kann und einen Durchfluss von Wasser durch die Stufen in der offenbarten Reihenfolge ermöglicht. Beispielsweise kann die Kammer 12 für diverse Einsatzorte, etwa eine Verbindung zu einem Leitungshahn oder als Einsatz für die Oberseite eines Wasserverteilers geformt sein. In derartigen Anwendungen ist die Kammer (und damit die Filterstufen) typischerweise zylindrisch. Die vorliegend Erfindung ist jedoch nicht auf nur zylindrisch geformte Kammern und Filter eingeschränkt.
  • In ähnlicher Weise zeigen die 2, 3 und 4 jeweils die Elemente, die in 1 gezeigt sind, wobei jedoch andere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt sind. Diese Ausführungsformen dienen lediglich als Beispiele für viele andere Ausführungsformen, die der Fachmann auf der Grundlage der vorher dargelegten Lehre leicht herstellen kann. Beispielsweise können diverse ladungsmodifizierte Medien als die Filterstufen vor der Stufe, die die Aktivkohle enthält, sowie nach der Filterstufe mit der Aktivkohleschicht eingesetzt werden. Als weiteres Beispiel kann ein Mehrstufenfilter eine Schicht- aus ladungsmodifizierten Medien als die erste Filterstufe und eine Schicht aus Mikrofaserglas als die dritte Filterstufe aufweisen, wobei eine Schicht mit Aktivkohle als die zweite Filterstufe vorgesehen ist, woran sich eine weitere Schicht aus ladungsmodifizierten Medien als eine weitere Filterstufe anschließt, die als eine „Polierstufe" dient, um diverse unerwünschte Kontaminationsstoffe nach dem Passieren der aktivkohleenthaltenden Stufe zu entfernen. Zudem können mehrere ähnliche Schichten mit Filterstufen eingesetzt werden, etwa zwei Schichten ladungsmodifizierter Medien, woran sich eine aktivkohleenthaltende Schicht anschließt, an die sich wiederum zwei Schichten ladungsmodifizierter Medien anschließen, gefolgt von einer weiteren aktivkohleenthaltenden Schicht an die sich dann schließlich eine letzte Schicht aus ladungsmodifizierten Medien anschließt.
  • 2 repräsentiert einen Mehrstufenwasserfilter 110 mit einer Kammer 112 mit einem Einlass 114 für Wasser; einem Auslass 116 für Wasser; einer ersten Filterstufe 118 innerhalb der Kammer 112, die in Fluidverbindung mit dem Einlass 114 steht; einer zweiten Filterstufe 120 in der Kammer 112, die in Fluidverbindung mit dem Auslass 116 steht; und einer dritten Filterstufe 122 mit einem mikroporösen Material. Die zweite Filterstufe 120 ist in der Kammer 112 an einer Position angeordnet, die das Durchströmen von Wasser durch die erste Filterstufe 118 vor dem Passieren der zweiten Filterstufe 120 ermöglicht, wie dies durch die Pfeile 2 gezeigt ist, die die Richtung der Wasserströmung darstellen.
  • Die dritte Filterstufe 122 ist in der Kammer 112 an einer Position angebracht, die es ermöglicht, dass Wasser durch die dritte Filterstufe 122 strömt, bevor es durch die zweite Filterstufe 120 hindurchtritt. Daher kann die dritte Filterstufe 122 an einer Stelle angeordnet sein, die ein Durchströmen von Wasser durch die dritte Filterstufe 122 nach dem Hindurchtreten durch die erste Filterstufe 118 ermöglicht, wie dies in 2 gezeigt ist, oder die dritte Filterstufe 122 kann an einer Position angeordnet sein, die es Wasser ermöglicht, zuerst durch die dritte Filterstufe 122, danach durch die erste Filterstufe 118 und schließlich durch die zweite Filterstufe 120 hindurchzuströmen. Die zweite Filterstufe 120 umfasst Aktivkohle, wie dies zuvor mit Bezug zu 1 erläutert ist. Die erste Filterstufe 118 und die dritte Filterstufe 122 können aus mikroporösen Materialien aufgebaut sein, wie dies zuvor mit Bezug zu 1 erläutert ist. In einigen Ausführungsformen (kann die dritte Filterstufe 122 ein poröses Material enthalten, die einen Gradienten in der Porenstruktur aufweist, was bedeutet, dass der Durchmesser der Poren von einer Oberfläche der Filterstufe zu der anderen Oberfläche der Filterstufe sich ändert. Wenn beispielsweise die dritte Filterstufe dazu gedacht ist, um als eine Stufe zur Sedimententferung zu dienen, kann der Durchmesser der Poren von der Oberfläche für den ersten Fluidkontakt zu der Fluidauslassoberfläche kleiner werden.
  • 3 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei die Wasserströmung so gezeigt ist, dass diese radial einwärts stattfindet, und dann aus dem Zylinder herausströmt, wobei die Strömung sich entlang der hohlen Mittelachse des Zylinders bewegt. Wie gezeigt, umfasst der Mehrstufenwasserfilter 210 einen Einlass 214 für Wasser, d. h. die äußere Fläche des Zylinders; einen Auslass 216 für die Wasserströmung entlang der hohlen Mittelachse des Zylinders; eine erste Filterstufe 218 in Fluidverbindung mit dem Einlass 214; und eine zweite Filterstufe 220 in Fluidverbindung mit dem Auslass 216. Die zweite Filterstufe 220 ist an einer Position angeordnet, die es dem Wasser ermöglicht, durch die erste Filterstufe 218 durchzuströmen, bevor es durch die zweite Filterstufe 220 strömt, wie dies durch die Pfeile in 1 gezeigt ist, die die Richtung der Wasserströmung anzeigen. Eine Kammer, die in 3 nicht gezeigt ist, kann in einfacher Weise vom Fachmann gebildet werden, um diese Ausführungsform aufzunehmen. Wie bei den Ausführungsformen aus 1 und 2 enthält die erste Filterstufe 218 ein Filtermedium, das Mikroorganismen entfernt, etwa ein ladungsmodifiziertes schmelzgeblasenes oder Mikrofaserglasgewebe. In ähnlicher Weise enthält die zweite Filterstufe 220 Aktivkohle. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine dritte Filterstufe in der Ausführungsform aus 3 mittels der Zugabe einer dritten konzentrischen Schicht aus Filtermedium vorgesehen. Diese dritte Filterstufe kann als eine konzentrische Schicht zu der Außenseite der ersten Filterstufe 218 hinzugefügt werden oder kann als eine konzentrische Schicht zwischen der ersten Filterstufe 218 und der zweiten Filterstufe 220 hinzugefügt werden.
  • 4 ist eine Ausführungsform, in der sich die Strömung in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung ausbreitet, wie dies in 3 gezeigt ist. Insbesondere tritt in 4 das Wasser in die Vorrichtung entlang der hohlen Mittelachse des Zylinders ein und bewegt sich dann radial durch die Filterstufen nach außen. Der Mehrstufenwasserfilter 310 aus 4 enthält einen Einlass 314 für die Wasserströmung entlang der hohlen Mittelachse des Zylinders; einen Auslass 316 für die Wasserströmung, d. h. die Fläche des Zylinders; eine erste Filterstufe 318, die in Fluidverbindung mit dem Einlass 314 steht; und eine zweite Filterstufe 320, die in Fluidverbindung mit dem Auslass 316 steht. Die zweite Filterstufe 320 ist an einer Position angeordnet, die es dem Wasser ermöglicht, durch die erste Filterstufe 318 zu strömen, bevor es durch die zweite Filterstufe 320 strömt, wie dies durch die Pfeile aus 1 gezeigt ist, die die Strömungsrichtung des Wassers kennzeichnen. Eine Kammer, die in 4 nicht gezeigt ist, kann vom Fachmann in einfacher Weise so gebildet werden, um diese Ausführungsform aufzunehmen. Wie bei den Ausführungsformen bei der 1, 2 und 3 enthält die erste Stufe 318 ein Filtermedium, das Mikroorganismen entfernt. Die zweite Filterstufe 320 enthält Aktivkohle. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist eine dritte Filterstufe in der Ausführungsform aus 4 vorgesehen, indem eine dritte konzentrische Schicht aus Filtermedium hinzugefügt ist. Diese dritte Filterstufe kann als eine konzentrische Schicht zu der Innenseite der ersten Filterstufe 318 vorgesehen sein, oder diese kann als eine konzentrische Schicht zwischen der ersten Filterstufe 318 und der zweiten Filterstufe 320 vorgesehen sein.
  • Es sei nun auf 2 verwiesen; um gefiltertes Wasser zu erhalten, wird die Kammer 110 in den Strömungsweg des Wassers eingebracht. Das Wasser strömt durch die erste Filterstufe 118, in der Mikroorganismen aus dem Wasser entfernt werden. Das Wasser strömt dann durch die dritte Filterstufe 122, in der Sedimente und andere organische Stoffe aus dem Wasser entfernt werden. Beim Strömen durch die zweite Filterstufe 120 entfernt die Aktivkohle gewisse Schwermetalle, Chlor und restliche Sedimente aus dem Wasser. Das Wasser verlässt dann die zweite Filterstufe 120, strömt durch den Auslass der Wasserströmung 116 aus der Kammer 110 und strömt weiter zum Verbraucher oder zu einem Speicher für gefiltertes Wasser. In ähnlicher Weise zeigen die Pfeile aus 1, 3 und 4 die Richtung der Wasserströmung durch diese entsprechenden Ausführungsformen, wobei sich jede Filterstufe so verhält, wie dies mit Bezug zu 2 beschrieben ist.

Claims (10)

  1. Mehrstufenflüssigkeitsfilter mit: einer Kammer mit einem Einlass für eine Flüssigkeitsströmung und einem Auslass für eine Flüssigkeitsströmung; einer ersten Filterstufe in der Kammer, die in Fluidverbindung mit dem Einlass steht, wobei die erste Filterstufe ein Material aufweist, das Mikroorganismen entfernt; einer zweiten Filterstufe in der Kammer, die in Fluidverbindung mit dem Auslass steht, wobei die zweite Filterstufe Aktivkohle aufweist; und wobei die zweite Filterstufe in der Kammer an einer Position angeordnet ist, die ein Strömen der Flüssigkeit durch die erste Filterstufe vor dem Strömen der Flüssigkeit durch die zweite Filterstufe ermöglicht; und einer dritten Filterstufe in der Kammer, wobei die dritte Filterstufe aus einem mikroporösen Material aufgebaut ist, wobei die dritte Filterstufe in der Kammer an einer Position angeordnet ist, die ein Strömen der Flüssigkeit durch die dritte Filterstufe vor dem Strömen der Flüssigkeit durch die zweite Filterstufe ermöglicht; dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Filterstufe Mikrofaserglas aufweist.
  2. Mehrstufenflüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, wobei das Mikrofaserglas ladungsmodifiziert ist.
  3. Mehrstufenflüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit Wasser ist.
  4. Mehrstufenflüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, wobei der Filter an dem Ort der Verwendung des zugeführten Wassers angeschlossen ist.
  5. Mehrstufenflüssigkeitsfilter nach Anspruch 1, wobei die erste Filterstufe ladungsmodifiziertes Mikrofaserglas umfasst.
  6. Mehrstufiger Prozess zur Ausfilterung von Verunreinigungen aus einer Flüssigkeit, wobei der Prozess die Schritte umfasst: Zuführen einer Flüssigkeit zur einem Filter; Entfernen zumindest eines Teils der Mikroorganismen aus der zugeführten Flüssigkeit in einem ersten Filterschritt; und anschließend Entfernen mindestens eines Teils der organischen Stoffe und anderer nicht biologischer Komponenten in einem zweiten Filterschritt, wobei Aktivkohle verwendet wird; wobei das Verfahren ferner umfasst: einen dritten Filterschritt, der Sedimente und andere organische Stoffe im Flüssigkeitsstrom vor dem zweiten Filterschritt entfernt, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Filterschritt unter Anwendung eines Mikrofaserglasgewebes und vor dem ersten Filterschritt durchgeführt wird.
  7. Mehrstufiger Prozess nach Anspruch 6, wobei das Mikrofaserglasgewebe ladungsmodifiziert ist.
  8. Mehrstufiger Prozess nach Anspruch 6, wobei die Flüssigkeit Wasser ist.
  9. Mehrstufiger Prozess nach Anspruch 6, wobei die Filterschritte am Ort der Verwendung des zugeführten Wassers durchgeführt werden.
  10. Mehrstufiger Prozess nach Anspruch 6, wobei der erste Filterschritt unter Anwendung eines ladungsmodifizierten Mikrofaserglasgewebes ausgeführt wird.
DE60021601T 1999-09-30 2000-09-29 Verfahren und vorrichtung zur mehrstufigen flüssigkeitsfiltration Expired - Fee Related DE60021601T2 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15689299P 1999-09-30 1999-09-30
US156892P 1999-09-30
US09/675,464 US6818130B1 (en) 1999-09-30 2000-09-28 Method and apparatus for multistage liquid filtration
US675464P 2000-09-28
PCT/US2000/041030 WO2001023307A1 (en) 1999-09-30 2000-09-29 Method and apparatus for multistage liquid filtration

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60021601D1 DE60021601D1 (de) 2005-09-01
DE60021601T2 true DE60021601T2 (de) 2005-12-29

Family

ID=22561543

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60021601T Expired - Fee Related DE60021601T2 (de) 1999-09-30 2000-09-29 Verfahren und vorrichtung zur mehrstufigen flüssigkeitsfiltration

Country Status (14)

Country Link
US (1) US6818130B1 (de)
EP (1) EP1230165B1 (de)
KR (1) KR100661957B1 (de)
CN (1) CN1208259C (de)
AR (1) AR025928A1 (de)
AT (1) ATE300502T1 (de)
AU (1) AU777580B2 (de)
BR (1) BR0014347A (de)
DE (1) DE60021601T2 (de)
MX (1) MXPA02003082A (de)
PE (1) PE20010792A1 (de)
RU (1) RU2266253C2 (de)
TW (1) TW527206B (de)
WO (1) WO2001023307A1 (de)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6821425B2 (en) * 2002-02-06 2004-11-23 U.S. Environmental Protection Agency Biomass concentrator reactor
JP3734803B2 (ja) 2003-03-27 2006-01-11 明智セラミックス株式会社 液体処理装置
US8592219B2 (en) * 2005-01-17 2013-11-26 Gyros Patent Ab Protecting agent
ITRE20060056A1 (it) * 2006-05-09 2007-11-10 Ufi Filters Spa Filtro per la potabilizzazione dell'acqua e relativo metodo di realizzazione
TW200826957A (en) * 2006-10-16 2008-07-01 Teva Gyogyszergyar Zartkoruen Mukodo Reszvenytarsasag Purification processes for echinocandin-type compounds
RU2328525C1 (ru) * 2007-03-09 2008-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Евростандарт" Устройство для обработки и очистки жидкого продукта
RU2328523C1 (ru) * 2007-03-09 2008-07-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Евростандарт" Устройство для обработки и очистки жидкого продукта
CN100586876C (zh) * 2007-08-08 2010-02-03 中国科学院地球化学研究所 一种净化水质的设备
RU2381268C1 (ru) * 2008-05-29 2010-02-10 Общество С Ограниченной Ответственностью "Евростандарт" Устройство для обработки и очистки жидкого продукта и его узлы
CN102083754A (zh) * 2008-07-09 2011-06-01 Pur水纯化产品公司 多级水过滤器
US9206058B2 (en) * 2009-02-20 2015-12-08 The Water Initative, Llc Water purification and enhancement systems
IT1395390B1 (it) * 2009-04-10 2012-09-14 Laica Spa Filtro a cartuccia sostituibile per sistemi filtranti, particolarmente per il trattamento di acqua potabile, e sistema filtrante includente detto filtro
JP5489084B2 (ja) * 2011-08-12 2014-05-14 Jnc株式会社 混繊長繊維不織布
TWI616352B (zh) 2012-03-20 2018-03-01 碧然德有限公司 用於製造液體處理系統之卡匣的方法
US20140151275A1 (en) * 2012-12-04 2014-06-05 Whirlpool Corporation Filter assembly
US9539526B2 (en) 2012-12-04 2017-01-10 Whirlpool Corporation Filter assembly and systems/methods of dispensing from and storing the filter assembly
EP3099337B1 (de) * 2014-01-29 2022-04-06 Norwegian Water Purification AS Behandlungsvorrichtung und verfahren zur zerstörung von mikroorganismen in gasförmigen oder flüssigen medien
CN104266866B (zh) * 2014-09-15 2017-08-11 孚派特环境科技(苏州)有限公司 一种便携式多级抽滤系统
CN106693519A (zh) * 2015-11-13 2017-05-24 栢卓有限公司 过滤元件及其制造方法
CN106139728B (zh) * 2016-08-30 2018-07-06 天津市振津石油天然气工程有限公司 一种多功能过滤器
JP7177703B2 (ja) * 2016-12-27 2022-11-24 日本国土開発株式会社 層状複水酸化物を用いた浄水装置および浄水方法
CN107628693A (zh) * 2017-05-02 2018-01-26 东北师范大学 一种用于生活低污染水的多级过滤吸附处理装置
US20220282471A1 (en) * 2019-08-13 2022-09-08 Rockwool B.V. Storm water drain pit
NO347082B1 (en) * 2020-04-24 2023-05-08 Dennis Mason A micro-organisms treatment device and a method for mechanical treatment of micro-organisms
RU206571U1 (ru) * 2021-06-08 2021-09-16 Общество с ограниченной ответственностью «Алкофреш» Устройство для хранения и очистки пищевой жидкости
CN114314879B (zh) * 2021-12-14 2023-05-09 湖北工业大学 一种悬浮式的水体分级过滤装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3327856A (en) 1963-07-22 1967-06-27 Manitowoc Co Apparatus for filtering fluid
US3327859A (en) 1963-12-30 1967-06-27 Pall Corp Portable unit for potable water
US3372808A (en) * 1966-06-09 1968-03-12 Joseph F. Sabo Apparatus for removing radioactive materials from water
US3705651A (en) * 1971-09-10 1972-12-12 Samuel H Klein Filter system employing activated carbon, porous material and diatomaceous earth
US4681677A (en) * 1978-02-17 1987-07-21 Olin Corporation Water processor having automatic shutoff and bypass means
US4523995A (en) 1981-10-19 1985-06-18 Pall Corporation Charge-modified microfiber filter sheets
US4595500A (en) * 1983-07-28 1986-06-17 Mauro Galbiati Filter for purifying drinkable and non-drinkable water
US4711723A (en) * 1986-05-27 1987-12-08 Nimbus Water Systems, Inc. Water purification system
US5004535A (en) * 1989-04-17 1991-04-02 Aquatec Water Systems Incorporated Water purification system
US5126044A (en) 1990-09-27 1992-06-30 Magnusson Jan H Iodine resin/carbon water purification system
WO1993018837A1 (en) 1992-03-20 1993-09-30 Spangrud Bruce D Water purification system
AU2570695A (en) 1994-05-11 1995-12-05 M-Sit France Multilayer device for disinfecting and purifying water
US5635063A (en) 1994-09-26 1997-06-03 Rajan Rajan G Water treatment apparatus
CA2146609C (en) 1995-04-07 2000-04-25 Paul Serenko Water filtration cartridge
CN2240520Y (zh) 1995-12-13 1996-11-20 卢庆玲 便携式净化饮水器
US5688588A (en) 1996-04-12 1997-11-18 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Water purification device
AU3405997A (en) * 1996-07-29 1998-02-20 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method of using cationic charge modified filter
US6274041B1 (en) * 1998-12-18 2001-08-14 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Integrated filter combining physical adsorption and electrokinetic adsorption
CN1213769C (zh) 1999-07-21 2005-08-10 宝洁公司 微生物过滤器和清除水中微生物的方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100661957B1 (ko) 2006-12-28
RU2266253C2 (ru) 2005-12-20
DE60021601D1 (de) 2005-09-01
EP1230165A1 (de) 2002-08-14
KR20020033837A (ko) 2002-05-07
MXPA02003082A (es) 2002-09-30
ATE300502T1 (de) 2005-08-15
TW527206B (en) 2003-04-11
BR0014347A (pt) 2002-06-04
CN1377326A (zh) 2002-10-30
EP1230165B1 (de) 2005-07-27
PE20010792A1 (es) 2001-08-06
AU1494101A (en) 2001-04-30
WO2001023307A1 (en) 2001-04-05
CN1208259C (zh) 2005-06-29
AR025928A1 (es) 2002-12-18
US6818130B1 (en) 2004-11-16
AU777580B2 (en) 2004-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60021601T2 (de) Verfahren und vorrichtung zur mehrstufigen flüssigkeitsfiltration
DE69529089T2 (de) Tragbare vorrichtung zur reinigung und zum trinken von wasser
DE69917666T2 (de) Fluidfiltrationseinheit
DE69909760T2 (de) Verbesserte filterkartusche, insbesondere für kannen-wasserfilter
DE69837991T2 (de) Filterkartusche für wasserbehandlungsvorrichtungen mit schwerkraftspeisung
DE60320542T2 (de) Mikroporöse filtermedien, diese enthaltende filtersysteme und herstellungs- und verwendungsverfahren
EP0253132B1 (de) Filter zum Reinigen von Leitungswasser
US6274041B1 (en) Integrated filter combining physical adsorption and electrokinetic adsorption
DE69727310T2 (de) Wasserfiltriergerät
DE69228969T2 (de) Poröses Filter zur Flüssigkeitsreinigung, Filteranordnung zur Flüssigkeitsreinigung und Flüssigkeitsreinigunganlage unter Verwendung desselben
DE60208208T2 (de) Prozesse zur herstellung von wasserfiltern
DE3046278C2 (de)
CN108623031A (zh) 一种石墨烯净水滤芯及净水器
WO2017129682A1 (de) Kartusche zur reinigung von wasser durch elektroactiven adsorbermaterial (zeta potential)
EP3241806B1 (de) Endständige filtervorrichtung zur reduktion von mikrobiologischen verunreinigungen in einem wässrigen medium
DE10335343A1 (de) Keramisches Filterelement zur Reinigung von Wasser
DE60013478T2 (de) Trinkhalm
DE10115633A1 (de) Gewinnung von im wesentlichen keimfreiem Wasser
DE102016101640A1 (de) Filter und Verfahren zur Reinigung von Wasser
EP0716624A1 (de) Filteranordnung
EP0681994B1 (de) Keimschutz für Hauswasserfilter-Siebeinsätze
DE19652499A1 (de) Verfahren zur Regenerierung von Anschwemmfiltern
DE69112049T2 (de) Tragbares wasserreinigungssystem.
DE2411828B2 (de) Verfahren zum Adsorbieren von in einer wäßrigen Flüssigkeit enthaltenen Fremdstoffen an körniger Aktivkohle
DE2805308A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur wasserenthaertung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee