TW201420171A - 淨水器之濾心及包含該濾心之淨水器 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種用於一淨水器之濾心，其包括：至少一碳填充式濾網(CLW)層；及一碳阻擋網，其部分地或完全地密封該CLW層，使得可滲透水但可阻擋碳。
Description
本發明係關於淨水器之濾心。具體而言，本發明係關於包括碳填充式濾網(CLW)之淨水器的濾心及包含該濾心之淨水器。
藉由消除水中所含有之重金屬或其他不需要的材料，淨水器用於淨水以基於包含沈澱、過濾及殺菌等之淨化而提供合適的飲用水。淨水器中可使用各種濾心，根據功能，其可分類為以下類型之濾心：沈降濾心、活性碳濾心、UF中空纖維濾心及RO薄膜濾心。在沈澱階段、碳前階段、薄膜階段及碳後階段中利用濾心。
已在淨水器之濾心中使用碳填充式濾網(CLW)層以在非常小的壓力下沖洗水或經由重力過濾雜質。
圖1及圖2為在韓國專利申請案第2011-49811號中揭示的包括碳填充式濾網之淨水器的濾心的截面圖。圖1中所表示之習知濾心具有自濾心之頂部層壓第一紗布(40)、第一CLW層(10)、第二CLW層(10)及第二紗布(40)的結構。圖2中所表示之另一習知濾心具有在圖1中所表示之濾心的第二紗布(40)下進一步層壓奈米纖維(30)的結構。
雖然大體上為可接受的，但此等濾心可經歷碳粒子自CLW層(10)洩漏之問題。在刀模切割及裝配程序期間，許多碳粒子與CLW層分開且濾心外殼易於被粒子污染。因此，濾心之過濾速度將在使用濾心時
減少。詳言之，在包括親水性奈米纖維層之濾心中，碳粒子阻擋濾心之微孔使得可不再過濾水。
本發明提供：一種用於一淨水器之濾心，藉由克服習知技術的問題，該濾心具有良好的過濾效能而不會引起碳粒子洩漏；及一種包括該濾心之淨水器。
為了達成上文目標，本發明提供一種用於一淨水器之濾心，其包括：至少一碳填充式濾網(CLW)層；及一碳阻擋網，其部分地或完全地密封該CLW層，使得可滲透水但可阻擋碳。
在上文所描述之該濾心中，該碳阻擋網具有範圍較佳地在30μm至75μm之間且更佳地在40μm至70μm之間的一微孔大小。當該碳阻擋網部分地密封該CLW層時，該碳阻擋網較佳地密封該CLW層之側面及底部。藉由(例如)超音波熔接、熱熔接或縫紉進行該密封。
該碳阻擋網可選自如下群組：例如，耐綸、聚酯、天然纖維及紗布，且更佳地為耐綸或聚酯。
在一實施例中，CLW層之數目為二。該CLW層上較佳地進一步包括一奈米纖維層。
就過濾效能而言，該奈米纖維層可使得選自由聚丙烯腈(PAN)、熱塑性聚胺基甲酸酯、耐綸、親水性聚偏二氟乙烯(PVDF)及親水性聚四氟乙烯(PTFE)組成之群組的至少一奈米纖維層壓於一非編織基片上，且更佳地構成該奈米纖維層使得將聚丙烯腈層壓於一聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片上，且將該聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片層壓
於該奈米纖維層上。在一實施例中，該奈米纖維層具有範圍在0.5μm至2.5μm之間的一微孔大小。
本發明亦提供一種包括如上文所描述之該濾心之淨水器。
根據本發明，提供一種用於一淨水器之濾心，其具有良好的過濾效能而不會引起碳粒子洩漏；及一種包括該濾心之淨水器。
10‧‧‧碳填充式濾網(CLW)層
20‧‧‧碳阻擋網
30‧‧‧奈米纖維層
40‧‧‧紗布
100‧‧‧淨水器
圖1為包括CLW層之淨水器的習知濾心的截面圖。
圖2為包括CLW層之淨水器的另一習知濾心的截面圖。
圖3為根據本發明之一實施例的淨水器之濾心的截面圖，其中碳阻擋網完全地密封CLW層。
圖4為根據本發明之另一實施例的淨水器之濾心的截面圖，其中碳阻擋網完全地密封CLW層。
圖5為根據本發明之一實施例的淨水器之濾心的截面圖，其中碳阻擋網部分地密封CLW層。
圖6為根據本發明之另一實施例的淨水器之濾心的截面圖，其中碳阻擋網部分地密封CLW層。
參看圖式，以下進一步詳細地解釋本發明。
圖3為根據本發明之一實施例的淨水器之濾心的截面圖。如圖3中所表示，本發明提供一種用於淨水器(100)之濾心，其包括：至少一碳填充式濾網(CLW)層(10)；及碳阻擋網(20)，其部分地或完全地密封CLW層(10)，使得可滲透水但可阻擋碳。
在上文之濾心(100)中，碳阻擋網(20)具有範圍較佳地在30μm至75μm之間且更佳地在40μm至70μm之間的微孔大小。就過濾速度而
言，碳阻擋網(20)較佳地具有30μm或更大之微孔大小。就活性碳阻擋效能而言，碳阻擋網(20)較佳地具有75μm或更小之微孔大小。
碳阻擋網(20)可完全地覆蓋CLW層(10)之頂部、底部及側面以澈底密封CLW層(10)，如圖3及圖4中所描繪，且可密封CLW層(10)之側面及底部，如圖5及圖6中所描繪。如上文所描述，藉由密封CLW層(10)，水可容易地滲透，但與CLW層(10)分離之碳粒子容納在碳阻擋網(20)內。
可藉由一般方法進行碳阻擋網(20)之密封，該等方法諸如，超音波熔接、熱熔接或縫紉。亦可使用黏著結合、熱結合或超音波結合。
對於碳阻擋網(20)，可使用可滲透水但可阻擋來自CLW(10)之碳粒子的任何材料。該材料可選自(例如)由以下各者組成之群組：耐綸、聚酯、天然纖維及紗布。詳言之，耐綸或聚酯係較佳的。
CLW層(10)具有如下作用：當所供應之水在非常小的壓力下滲透或藉由重力滲透時，過濾雜質。並不限制可用於CLW層(10)之材料的類型。可使用其中填充有碳粒子的材料，諸如，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或耐綸。並不特定限制該CLW層之厚度。CLW層之厚度可大體上為3.0mm至5.0mm 。CLW(10)之重要性在於其對於流體之流量具有較小阻力，當流體之流量較大時，該情況尤其重要。CLW具有疏鬆孔隙度。較佳地，活性碳可用作CLW層之碳。關於所填充之碳的量，並不對其進行限制。基於CLW層之總數目，所填充之碳的量，按重量計，可為40%或40%以上，甚至按重量計，90%以上。CLW(10)可包括至少一層。基於所要之過濾速度、淨化效能等，可決定CLW層(10)之數目。在一需要的實施例中，CLW層(10)之數目為二。
淨水器之濾心(100)可包括在CLW層(10)上的奈米纖維層。圖4及圖6表示根據本發明之另一實施例的進一步包括奈米纖維層之淨水器的濾心的截面圖。如圖4及圖6中所說明，本發明之該濾心(100)包括
至少一CLW層(10)、在該CLW層(10)下之奈米纖維層(30)及碳阻擋網(20)，其部分地或完全地密封CLW層(10)與奈米纖維層(30)兩者，使得可滲透水但可阻擋碳。碳阻擋網(20)可澈底覆蓋CLW層(10)以及奈米纖維層(30)之頂部表面、側面及底部以完全地密封該CLW層(10)(圖4)，且亦可僅覆蓋CLW層(10)以及奈米纖維層(30)兩者之側面及底部(圖6)。藉由如此操作，可滲透水但可阻擋來自CLW層(10)之碳粒子。
奈米纖維層(30)可包括非編織基片。在一實施例中，可使用奈米纖維層(30)，其中選自由聚丙烯腈(PAN)、熱塑性聚胺基甲酸酯、耐綸、親水性聚偏二氟乙烯(PVDF)及親水性聚四氟乙烯(PTFE)組成之群組的至少一奈米纖維包括在非編織織物基片(諸如，聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)、聚丙烯(PP)、耐綸及嫘縈)上。鑒於耐久性、微孔大小及過濾速度，奈米纖維(除非編織物之外)之重量較佳地為0.5至3克/平方米(gsm)，更佳地為0.8gsm至2gsm。更佳地，奈米纖維層(30)使得將聚丙烯腈層壓於聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片上，且將聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片層壓於該奈米纖維層上。
並不特定限制用於在非編織基片上設置奈米纖維層之方法。舉例而言，可藉由習知之熱結合或藉由使用黏著劑而將藉由諸如電紡絲之方法獲得的奈米纖維結合至非編織基片上。另外，可在非編織基片上直接紡絲奈米纖維。
在一實施例中，奈米纖維層(30)具有在0.5μm至2.5μm之間的微孔大小。
並不限制奈米纖維層(30)之厚度。舉例而言，在某些實施例中，奈米纖維層(30)之厚度較佳地為100μm至300μm，且更佳地為150μm至190μm。
可在淨水器中使用本發明之濾心(100)，同時分佈板位於該濾心上方且濾心外殼位於該濾心下面。
以下將解釋本發明之實例。然而，實例僅展示本發明之一實施例，且不應解譯為限制或減少本發明之申請專利範圍的範疇。
實例1為某一濾心，其中碳阻擋網(20)完全地覆蓋兩個CLW層(10)，如圖3中所說明。對於碳阻擋網(20)，使用來自Yueqing Sailaoau Gauze Filter有限公司之耐綸網。耐綸網藉由超音波熔接而密封CLW層(10)。表1中展示所使用的耐綸網之特徵。
實例2為某一濾心，其中在兩個CLW層(10)中之下部CLW層(10)下面設置奈米纖維層(30)，且其中碳阻擋網(20)完全地覆蓋CLW層(10)與奈米纖維層(30)兩者，如圖4中所表示。所使用之碳阻擋網(20)與實例1之碳阻擋網相同。所使用之奈米纖維層(30)使得將聚丙烯腈層壓於聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片上，且將聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片層壓於該奈米纖維層上。表2中展示所使用的奈米纖維之特徵。
比較實例1為圖1中所表示之習知濾心，其中紗布(40)、CLW層(10)、CLW層(10)及紗布(40)係自該濾心之頂部層壓的。
比較實例2為圖2中所說明之習知濾心，其中將奈米纖維層(30)層壓於比較實例1之下部紗布(40)的下面。所使用之奈米纖維(30)使得將以重量比7：3混合之聚丙烯腈(PAN)與熱塑性聚胺基甲酸酯層壓於聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)非編織基片上。表3中展示所使用的奈米纖維之特徵。
將水樣本供應至圖1及圖2中所表示之習知濾心(分別對應於比較實例1及比較實例2)，且本發明之濾心在圖3及圖4中表示(分別對應於實例1及實例2)。其後，觀察濾心外殼中是否剩餘碳粒子。
(1)將比較實例1與實例1進行比較
表4中展示將比較實例1與實例1進行比較的結果。
如表4中所展示，在比較實例1之濾心中，觀察到圍繞濾心外殼及分佈板之邊界的許多黑碳粒子，而在實例1之濾心中，未觀察到黑碳粒子。
(2)將比較實例2與實例2進行比較
表5中展示將比較實例2與實例2進行比較的結果。
如表5中所展示，在比較實例2之濾心中，觀察到圍繞濾心外殼及分佈板之邊界的許多黑碳粒子，而在實例2之濾心中，未觀察到黑碳粒子。
由比較實例1之濾心及實例1之濾心過濾水樣本。其後，觀察水
樣本是否包括碳粒子。表6中展示結果。
如表6中所展示，在由比較實例1之濾心過濾的水溶液中觀察到許多黑碳粒子，而在由實例1之濾心過濾的水溶液中未觀察到黑碳粒子。
為了獲得濾心之過濾速度，在將2公升之水供應至比較實例2之濾心及實例2之濾心之後量測水之滲透率。表7中展示結果。
如表7中所展示，觀察到實例2之濾心的過濾速度比比較實例2之濾心的過濾速度快兩倍。
除使用具有各種微孔大小之碳阻擋網之外，將水供應至與實例1中所揭示之濾心相同的濾心。其後，將CLW與過濾介質分離且搖動10次。在對剩餘碳拍攝圖片之後，量測其重量。表8中展示結果。
如表8中所展示，當碳阻擋網具有75μm之微孔大小時，實際上未發現剩餘碳。又，當碳阻擋網具有70μm之微孔大小時，未發現剩餘碳。
10‧‧‧碳填充式濾網(CLW)層
20‧‧‧碳阻擋網
100‧‧‧淨水器
Claims (14)
- 一種用於一淨水器之濾心，其包括：至少一碳填充式濾網(CLW)層；及一碳阻擋網，其部分地或完全地密封該CLW層，使得可滲透水但可阻擋碳。
- 如請求項1之濾心，其中該碳阻擋網具有範圍在30μm至75μm之間的一微孔大小。
- 如請求項2之濾心，其中該碳阻擋網具有範圍在40μm至70μm之間的一微孔大小。
- 如請求項1之濾心，其中該碳阻擋網完全地密封該CLW層。
- 如請求項1之濾心，其中該碳阻擋網密封該CLW層之側面及底部。
- 如請求項1之濾心，其中密封係藉由超音波熔接、熱熔接或縫紉來進行的。
- 如請求項1之濾心，其中該碳阻擋網係選自由以下各者組成之群組：耐綸、聚酯、天然纖維及紗布。
- 如請求項1之濾心，其中該碳阻擋網為耐綸或聚酯。
- 如請求項1之濾心，其中該CLW層之數目為二。
- 如請求項1之濾心，其進一步包括在該CLW層上之一奈米纖維層。
- 如請求項10之濾心，其中該奈米纖維層使得選自由聚丙烯腈(PAN)、熱塑性聚胺基甲酸酯、耐綸、親水性聚偏二氟乙烯(PVDF)及親水性聚四氟乙烯(PTFE)組成之群組的至少一奈米纖維層壓於一非編織織物基片上。
- 如請求項11之濾心，其中該奈米纖維層使得將聚丙烯腈層壓於一 聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片上，且將聚對苯二甲酸伸乙酯非編織基片層壓於該奈米纖維層上。
- 如請求項10之濾心，其中該奈米纖維層具有範圍在0.5μm至2.5μm之間的一微孔大小。
- 一種包括如請求項1之濾心之淨水器。
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