TW201916932A

TW201916932A - 濾材的製備方法、濾材及淨水系統

Info

Publication number: TW201916932A
Application number: TW107118417A
Authority: TW
Inventors: 李東峯; 徐盟貴
Original assignee: 友達晶材股份有限公司
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-05-01
Also published as: TWI685372B; KR20200068031A

Abstract

一種濾材的製備方法，包含下列步驟：(1)提供一個包含活性成分及黏結材的混合材，其中，該活性成分包含過濾材料及奈米矽，且該黏結材用於黏結過濾材料與奈米矽；及(2) 燒結壓合該混合材，得到該濾材。以本發明製備方法所製得的濾材作為淨水系統之濾心時，不易有濾心阻塞及所製得氫水的氫氣含量與矽酸含量下降的問題。

Description

濾材的製備方法、濾材及淨水系統

本發明是有關於一種濾材的製備方法、濾材及淨水系統，特別是指一種含有奈米矽的濾材的製備方法、濾材及淨水系統。

氫水(hydrogen water)為含有氫氣的純水，其在飲用後，能助於除去存在人體內的自由基，因而成為熱門的保健飲品。

目前市面上所販售的氫水，大多是將高純度氫氣直接溶於純水中，或是透過鎂粉或鎂錠與純水反應而使純水產成氫氣所製得。但是，前者方法存在著高純度氫氣取得不易、氫氣溶解困難及具有危險性等問題；後者方法則會於純水中殘留部分與心血管疾病藥品衝突的氫氧化鎂，因而飲用後易引發急性藥物中毒、急性腎衰竭或高血鎂症等問題。

因此，本發明的第一目的，即在提供一種濾材的製備方法。

於是，本發明濾材的製備方法，包含下列步驟： (1) 提供一個包含活性成分及黏結材的混合材，其中，該活性成分包含過濾材料及奈米矽，且該黏結材用於黏結過濾材料與奈米矽；及 (2) 燒結壓合該混合材，得到該濾材。

因此，本發明還有一第二目的，即在提供一種濾材。

於是，本發明濾材包含至少一個矽濾層。

該矽濾層包括活性成分及黏結材，其中，該活性成分包含過濾材料及奈米矽，且該黏結材黏結過濾材料與奈米矽。

此外，本發明還有一第三目的，即在提供一種淨水系統。

於是，本發明淨水系統包含一個濾水管路及一個濾芯裝置。

該濾水管路包括一個入水口與一個出水口。

該濾芯裝置與該濾水管路相連通且設置在該入水口與該出水口間，並包括前述的濾材。

本發明的功效在於：本發明製備方法由於步驟(1)中還混合了黏結材，所以在經壓合燒結步驟後所製得的濾材，其活性成分中的奈米矽能藉由該黏結材與該過濾材料黏結在一起而不易與該過濾材料分離，因此以本發明的濾材作為淨水系統之濾心時，不易有濾心阻塞及所製得氫水的氫氣含量與矽酸含量下降的問題。

以下將就本發明內容進行詳細說明：

[ 濾材的製備方法 ]

＜步驟 (1)＞

特別說明的是，該黏結材除了能用於黏結過濾材料與奈米矽外，也能用於黏結過濾材料中的每個粒子，以過濾材料為活性碳為例，該黏結材能用於黏結每個活性碳粒子。較佳地，該黏結材選自於聚乙烯(polyethylene, PE)、聚丙烯(polypropylene, PP)或前述的組合。更佳地，該黏結材為聚乙烯。聚乙烯例如但不限於是高密度聚乙烯(high density polyethylene, HDPE)、線性低密度聚乙烯(linear low-density polyethylene, LLDPE)、超高分子量聚乙烯(ultra high molecular weight polyethylene, UHMWPE)或前述的組合。又更佳地，該黏結材為超高分子量聚乙烯。又更佳地，該超高分子量聚乙烯的平均重量分子量範圍為1.5×10⁶ ~5×10⁶ g/mol，密度範圍為0.92~0.95 g/cm³ 。又更佳地，該黏結材除了上述的黏結功能外，自身還可以成型為多孔性結構，詳言之，該黏結材是由數個黏結材粒子所形成，在預定的溫度及壓力下，各個黏結材粒子彼此會相互連結形成該黏結材，因而使得該黏結材具有多孔性結構。

該過濾材料為現有能用於過濾水的材料。該過濾材料可為多孔性材料、非多孔性材料或前述的組合。該多孔性材料例如但不限於是活性碳、多孔性陶瓷、沸石、多孔性二氧化矽、竹炭、麥飯石或前述的組合。該非多孔性材料例如但不限於是石英砂。較佳地，該過濾材料為多孔性材料。更佳地，該過濾材料為粉狀多孔性材料(例如粉狀活性碳)或顆粒狀多孔性材料(例如顆粒狀活性碳)。又更佳地，該過濾材料為顆粒狀多孔性材料。

需先說明的是，本發明中所提及「第一過濾材料」與「第二過濾材料」的定義與「過濾材料」的定義並無差異，其詳細說明皆同於前段與後段關於「過濾材料」的詳細說明。

較佳地，該過濾材料的平均粒徑範圍為20~400 µm 。在某些特定實施例中，該過濾材料的平均粒徑範圍為20~100 µm。在某些特定實施例中，該過濾材料的平均粒徑範圍為30~100 µm。更佳地，該過濾材料的平均粒徑範圍為40~80 µm。在某些特定實施例中，該過濾材料的平均粒徑範圍為100~400 µm。更佳地，該過濾材料的平均粒徑範圍為150~250 µm。

較佳地，該奈米矽的平均粒徑範圍為50~300 nm。更佳地，該奈米矽的平均粒徑範圍為100~250 nm。

較佳地，該奈米矽具有至少二種不同的粒徑。更佳地，任二種不同的粒徑差介於50 nm至150 nm間。

較佳地，該步驟(1)的活性成分包含至少一種過濾材料，該過濾材料係先與奈米矽混合之後，再一同與該黏結材及另一個相同或相異的過濾材料混合。

較佳地，以該混合材的總重為100 wt%計，該過濾材料與該奈米矽的總重量範圍為55~85 wt%，該黏結材的重量範圍為15~45 wt%。在某些特定實施例中，該過濾材料與該奈米矽的總重量範圍為55~65 wt%，該黏結材的重量範圍為35~45 wt%。

較佳地，該活性成分包含有多個活性粒子，每個活性粒子包含一個由過濾材料所組成的核心，及多個吸附於該核心上的奈米矽。更佳地，以該等活性粒子的總重量為100 wt%計，該等活性粒子之奈米矽的重量範圍為10~40 wt%。又更佳地，該等活性粒子中之奈米矽的重量範圍為15~40 wt%。在某些特定實施例中，該等活性粒子中之奈米矽的重量範圍為30~40 wt%。

更佳地，該等活性粒子的過濾材料為第一過濾材料，該步驟(1)的混合材還包含第二過濾材料，且是利用下列步驟(A)及(B)所得到： (A) 混合該等活性粒子與該黏結材，得到第一混合物，以及混合該第二過濾材料與該黏結材，得到第二混合物； (B) 混合該第一混合物與該第二混合物，得到該混合材。

又更佳地，在該步驟(B)中，該第一混合物與該第二混合物的重量比值為1.5~2.5。

較佳地，該步驟(1)的混合材是利用下列步驟(a)及(b)所得到： (a) 混合該活性成分及該黏結材，形成一個活性混合層；及 (b) 混合該過濾材料及該黏結材並部分或完全覆蓋該活性混合層，而於該活性混合層表面形成至少一個過濾混合層。

更佳地，該步驟(1)的過濾材料包含第一過濾材料及第二過濾材料，且該步驟(a)的活性成分包含第一過濾材料及奈米矽，以及該步驟(b)的過濾材料為第二過濾材料，該第一過濾材料與該第二過濾材料為相同或不相同的過濾材料。需說明的是，該第一過濾材料與該第二過濾材料的詳細說明分別與前述該過濾材料的詳細說明相同。

較佳地，該步驟(1)的混合材是利用下列步驟(I)及(II)所得到： (I) 混合該活性成分及該黏結材，形成多個活性混合層；及 (II) 使兩個相鄰的活性混合層間形成一個由該黏結材所組成的黏結層。

＜步驟 (2)＞

較佳地，是以一預定的壓力及溫度於一模具中壓合燒結該混合材。

較佳地，該混合材是於160~250℃下進行燒結。更佳地，是於180~200℃下進行燒結。

更佳地，該混合材是先於50~70分鐘內升溫至180~200℃後，再於180~200℃下進行燒結50~70分鐘。

[ 濾材 ]

較佳地，該黏結材具有多孔性黏結材。

較佳地，該過濾材料為多孔性材料。

較佳地，該活性成分含有多個活性粒子，每個活性粒子包含一個由過濾材料所組成的核心，及多個吸附於該核心上的奈米矽。

更佳地，該等活性粒子的過濾材料為第一過濾材料，且該濾材還包含第二過濾材料，該等活性粒子與該第二過濾材料經由該黏結材黏結在一起。需說明的是，該第一過濾材料與該第二過濾材料可為相同或不同種類的過濾材料。又更佳地，該第一過濾材料與該第二過濾材料為相同的過濾材料。

更佳地，該等活性粒子的過濾材料為第一過濾材料，且該活性成分還包含第二過濾材料。又更佳地，該第二過濾材料上吸附多個奈米矽，並且吸附於該第二過濾材料上的奈米矽數量會少於該等活性粒子中的奈米矽數量。又更佳地，該第一過濾材料與該第二過濾材料為相同的過濾材料。

較佳地，本發明的濾材還包含兩個分別覆蓋於該矽濾層的兩相反表面上的過濾層。

較佳地，本發明的濾材還包含一個部份或完全覆蓋於該矽濾層表面上的過濾層。更佳地，該過濾層包括過濾材料及黏結材。

較佳地，該至少一個矽濾層為數個，且彼此相間隔，並該濾材還包含至少一個由黏結材所組成的連接層，每兩個相鄰的矽濾層會透過一個連接層黏接在一起。

特別說明的是，本發明濾材的活性成分、黏結材、過濾材料、奈米矽、活性粒子之詳細說明同前面[濾材的製備方法]之＜步驟(1)＞中關於活性成分、黏結材、過濾材料、奈米矽、活性粒子的說明，而該第一過濾材料與該第二過濾材料的詳細說明也與該過濾材料的詳細說明相同。

在本發明被詳細描述前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

＜ 物品來源 ＞

＜ 製備例 1~5＞

製備矽碳粉 ( 含有活性粒子 )

製備例1~5的矽碳粉是分別依據下列步驟所製得：步驟 (i)- 製備奈米矽漿料： 將奈米矽粉加入純度為99.5%(v/v)的酒精中並均勻攪拌，使奈米矽粉分散於酒精中，以製得固含量為15 wt%的奈米矽漿料。其中，以該奈米矽粉的總重為100 wt%計，平均粒徑為100 nm的奈米矽粉重量為40 wt%，平均粒徑為150 nm的奈米矽粉重量為40 wt%，平均粒徑為250 nm的奈米矽粉重量為20 wt%。值得一提的是，在其他實施例中，亦可使用具有二種不同粒徑的奈米矽粉，且二種粒徑的差距介於50~150nm間；當然，在另一個實施例中，亦可只使用單一種粒徑，例如平均粒徑介於100 nm至220 nm間的奈米矽粉。步驟 (ii)- 製備矽碳粉： 取前述步驟(i)所製得的奈米矽漿料，於攪拌下先加入椰殼活性碳粉(過濾材料)，再利用真空烘箱(廠商:柏沅；型號:OVV-125)烘乾後，製得該矽碳粉。其中，製備例1~5之步驟(ii)中，該奈米矽漿料與椰殼活性碳粉的添加量、椰殼活性碳的平均粒徑，以及最終所製得矽碳粉中的奈米矽含量整理於下表1中。表1

特別說明的是，參閱圖1A及圖1B，製備例1~5所製得的矽碳粉分別含有多個活性粒子113，每個活性粒子113包含一個由過濾材料111(椰殼活性碳粉)所組成的核心114，及多個吸附於該核心114上的奈米矽112。

＜ 實施例 1＞

製備濾材 ( 活性成分 : 奈米矽粉與椰殼活性碳粉；黏結材 : GUR2122)

實施例1的濾材是依據下列步驟所製得：步驟 (1)- 製備混合材： 混合15 g平均粒徑大小為40~80 µm的椰殼活性碳粉(過濾材料)、15 g平均粒徑大小為200 nm的奈米矽粉(活性成分)及20 g超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)後，製得一個混合材。步驟 (2)- 壓合燒結： 將前述步驟(1)所製得的混合材填入不銹鋼模具中進行壓合燒結後，亦即先於60分鐘內升溫至190℃，接著再於190℃下進行燒結60分鐘後，製得實施例1的濾材。

特別說明的是，參閱圖2，實施例1所製得的濾材即為一個矽濾層1，該矽濾層1包括活性成分11及黏結材12(超高分子量聚乙烯)。該活性成分11含有過濾材料111(椰殼活性碳粉)及奈米矽112。該黏結材12黏結過濾材料111與奈米矽112，且具有多孔性結構(圖2省略繪示出黏結材12的孔洞)。

＜ 實施例 2＞

製備濾材 ( 活性成分 : 奈米矽粉與椰殼活性碳粉；黏結材 :XM-220)

實施例2之濾材及其製備方法與實施例1類似，其差別在於，實施例2的黏結材12及其於步驟(1)中所添加的黏結材是使用廠商為三井且型號為XM-220的超高分子量聚乙烯。

＜ 實施例 3＞

製備濾材 ( 活性成分 : 矽 碳粉；黏結材 :GUR2122)

實施例3的製備方法與實施例1類似，其差別在於，實施例3的步驟(1)是依據下列方法製得該混合材：混合30 g製備例1所製得的矽碳粉(活性成分)及20 g超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)後，製得該混合材。

特別說明的是，參閱圖3，實施例3所製得的濾材即為一個矽濾層1。該矽濾層1包括活性成分11及黏結材12(超高分子量聚乙烯)。該活性成分11為矽碳粉，該活性成分11(矽碳粉)含有多個活性粒子113，每個活性粒子113具有一個由過濾材料111 (椰殼活性碳)所組成的核心114，及多個吸附於該核心114上的奈米矽112。該黏結材12用於黏結該等活性粒子113。

值得一提的是，在其它實施例中，係可於實施例3的混合材中進一步加入另一個相同(例如活性碳)或相異(例如多孔性陶瓷)的過濾材料。如此一來，矽濾層中會同時存在吸附較多奈米矽的過濾材料(即活性粒子113)與相對吸附少很多甚至無吸附奈米矽的過濾材料。

＜ 實施例 4＞

製備濾材 ( 活性成分 : 矽 碳粉；黏結材 : GUR2122)

實施例4之濾材及其製備方法與實施例3類似，其差別在於，實施例4的步驟(1)中，是以製備例2的矽碳粉與超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)混合而製得該混合材。

＜ 實施例 5＞

製備濾材 ( 活性成分 : 矽 碳粉；黏結材 : GUR2122) 步驟 (1)- 製備混合材： 混合3 g椰殼活性碳粉(過濾材料)及2 g超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)，得到一個第一過濾混合層；接著在該第一過濾混合層上填入6 g製備例1所製得的矽碳粉(活性成分)及4 g超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)，得到一個活性混合層；最後在該活性混合層上填入1.2 g椰殼活性碳(過濾材料)及0.8 g超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)，得到一個第二過濾混合層後，製得該混合材。步驟 (2)- 壓合燒結： 將前述步驟(1)所製得的混合材於不銹鋼模具中進行壓合燒結，例如先於60分鐘內升溫至190℃，接著再於190℃下進行燒結60分鐘後，製得實施例5的濾材。

特別說明的是，參閱圖4，實施例5所製得的濾材包含一個矽濾層1，及兩個分別覆蓋於該矽濾層1的兩相反表面上的過濾層2。該矽濾層1是由前述步驟(1)中的活性混合層所形成；該等過濾層2是分別由前述步驟(1)中的第一過濾混合層與第二過濾混合層所形成。

該矽濾層1包括活性成分11及黏結材12(超高分子量聚乙烯)。該活性成分11為矽碳粉，該活性成分11(矽碳粉)含有多個活性粒子113，每個活性粒子113包含一個由過濾材料111(椰殼活性碳粉)所組成的核心114，及多個吸附於該核心114上的奈米矽112。該黏結材12黏結該等活性粒子113。當然，在其他實施例中，該矽濾層也可以替換為實施例1所述之矽濾層。

每個過濾層2包括過濾材料111(椰殼活性碳粉)及黏結材12(超高分子量聚乙烯)。值得一提的是，在其他實施例中，該過濾層2的數量可以只有一個，例如單獨設置於該矽濾層之出水側的表面上。此外，在其他衍生實施例中，該等過濾層2也可以完全包覆該矽濾層1表面。

＜ 實施例 6~7＞

製備濾材 ( 活性成分 : 矽 碳粉；黏結材 : GUR2122)

實施例6~7的濾材分別是依據下列步驟所製得：步驟 (1)- 製備混合材： 先於不銹鋼模具中混合製備例3的矽碳粉及超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)，得到一個第一活性混合層；接著於該第一活性混合層上填入一層超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)，得到一個第一黏結層；接著於該第一黏結層上混合製備例3的矽碳粉及超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)，得到一個第二活性混合層；接著於該第二活性混合層上填入一層超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122) ，得到一個第二黏結層；接著於該第二黏結層上混合製備例3的矽碳粉及超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)，得到一個第三活性混合層後，製得該混合材。步驟 (2)- 壓合燒結： 將前述步驟(1)所製得的混合材於該不銹鋼模具中進行壓合燒結，例如先於60分鐘內升溫至190℃，接著再於190℃下進行燒結60分鐘後，分別製得實施例6~7的濾材。其中，前述步驟(1)中，該實施例6的該第一至第三活性混合層的總重為235 g，該第一與該第二黏結層的重量分別為6 g；而該實施例7的該第一至第三活性混合層的總重為375 g，該第一與第二黏結層的重量分別為8 g；此外，不論是實施例6或7，分別以該第一至第三活性混合層的總重為100 wt%計，其矽碳粉的含量分別為20 wt%，而超高分子量聚乙烯的含量分別為80 wt%。

特別說明的是，參閱圖5，實施例6與7所製得的濾材分別包含一個第一矽濾層31、一個第二矽濾層32、一個第三矽濾層33、一個位於該第一與第二矽濾層31,32間且用於黏接該第一與該第二矽濾層31,32的第一連接層34、一個位於該第二與第三矽濾層32,33間且用於黏接該第二與第三矽濾層32,33的第二連接層35，及一個貫穿該第一至第三矽濾層31,32,33及該第一與第二連接層34,35的中心穿孔36，該第一至第三矽濾層31,32,33是分別是由前述步驟(1)中的第一至第三活性混合層所形成，該第一與第二連接層34,35分別是由該第一與第二黏結層所形成，而該第一至第三矽濾層31,32,33的描述與實施例5的矽濾層描述相同。其中，實施例6所製得之濾材的高度d1為239 mm，外徑d2為46.5 mm，內徑d3為20 mm；實施例7所製得之濾材的高度d1為237 mm，外徑d2為64 mm，內徑d3為34 mm。

＜ 實施例 8＞

製備濾材 ( 活性成分 : 矽 碳粉；黏結材 : GUR2122)

實施例8的製備方法與實施例3類似，其差別在於，實施例8的步驟(1)中，是以製備例3的矽碳粉與超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)混合而製得該混合材，且以該混合材的總重為100 wt%計，該矽碳粉的重量為77.5 wt%，該超高分子量聚乙烯的重量為22.5 wt%。

特別說明的是，參閱圖6，實施例8所製得的濾材即為一個矽濾層1，但其與實施例3所製得之濾材的差異在於，實施例8的該矽濾層1被一個中心穿孔13貫穿。其中，水可經由外側向中心流過該矽濾層1，再由該中心穿孔13流出。

＜ 實施例 9＞

製備濾材 ( 活性成分 : 矽 碳粉；黏結材 : GUR2122)

實施例9的濾材是依據下列步驟所製得：步驟 (1)- 製備混合材： 先混合製備例4的矽碳粉(所包含的椰殼活性碳粉相當於第一過濾材料)及超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)後，得到第一混合物，同時混合椰殼活性碳粉(相當於第二過濾材料)及超高分子量聚乙烯(黏結材GUR2122)後，得到第二混合物，且以該第一混合物的總重為100 wt%計，其矽碳粉的含量為75 wt%，而超高分子量聚乙烯的含量為25 wt%，以該第二混合物的總重為100 wt%計，其椰殼活性碳粉的含量為75 wt%，而超高分子量聚乙烯的含量為25 wt%。接著，混合該第一混合物及該第二混合物(重量比為2：1)後，得到該混合材。步驟 (2)- 壓合燒結： 將前述步驟(1)所製得的混合材於該不銹鋼模具中進行壓合燒結，例如先於60分鐘內升溫至190℃，接著再於190℃下進行燒結60分鐘後，分別製得實施例9的濾材。

參閱圖6，實施例9所製得濾材的結構與實施例8相同，且該矽濾層1包括活性成分、第二過濾材料及黏結材(超高分子量聚乙烯)，該活性成分為矽碳粉。該活性成分(矽碳粉)包含多個活性粒子，每個活性粒子包含一個由第一過濾材料所組成的核心，及多個吸附於該核心上的奈米矽，該等活性粒子與該第二過濾材料經由該黏結材黏結在一起。需說明的是，在本實施例中，該第一與第二過濾材料皆為椰殼活性碳粉。

此外，參閱圖7，本實施例9的濾材也可為另一種實施態樣，該濾材即為一矽濾層4，該矽濾層4包含一界定出一中心穿孔41且是由第二混合物所形成的第一混合層42、一環繞在該第二混合層42外圍且是由第一混合物所形成的活性層43，及一環繞在該活性層43外圍且是由第二混合物所形成的第二混合層44。其中，該第一混合物與該第二混合物的成分及比例與該實施例9之步驟(1)中的該第一混合物與該第二混合物相同。另特別一提的是，前述實施例5的濾材也可以是以本實施例的結構態樣呈現；更具體來說，圖4的兩個過濾層2即可以分別是本實施例的第一與第二混合層42、44，圖4的矽濾層1即可以是本實施例的活性層43。

特別說明的是，本實施例9之步驟(1)中的第一混合物也可以是以該製備例5的矽碳粉與該超高分子量聚乙烯混合，即該矽碳粉中的奈米矽含量可降至15 wt%，使得該濾材穩固性更佳。

＜ 應用例 ＞

淨水系統

參閱圖8，為本發明的一個淨水系統，用以產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成，其沿一水流方向依序包含一個第一濾芯裝置51、一個第二濾芯裝置52、一個第三濾芯裝置53、一個紫外光殺菌燈組54，及一個連通該該第一、第二與第三濾芯裝置51,52,53的濾水管路55。

該濾水管路55包括一個供水進入的入水口551及一個供水排出的出水口552。

該第一濾芯裝置51設置於該入水口551與該第二濾芯裝置52間，且其內部裝設有第一濾材511。該第一濾材511是選自前述實施例1~9中的任何一種濾材。特別值得一提的是，該實施例6~9的濾材分別也可以在其中心穿孔中設置中空絲膜，且該第一濾芯裝置51的數量不限定為一個，本發明的淨水系統也可以包含兩個以上的該第一濾芯裝置51，如此可使得品質更佳更穩定。

該第二濾芯裝置52設置於該第一濾芯裝置51與該第三濾芯裝置53間，且其內部裝設有第二濾材521。該第二濾材521為現有能用於過濾水的材料。在本應用例中，該第二濾材521為添加有奈米銀的活性碳濾芯。

該第三濾芯裝置53設置於該第二濾芯裝置52與該紫外光殺菌燈組54間，且其內部裝設有第三濾材531。該第三濾材531為現有能用於過濾水的材料。在本應用例中，該第三濾材531為中空絲膜。較佳地，該中空絲膜的孔徑大小為0.1 µm。補充說明的是，若該實施例6~9的濾材已在其中心穿孔中設置中空絲膜時，則可選擇性地省去作為該第三濾材531的中空絲膜。

該紫外光殺菌燈組54設置於該第三濾芯裝置53與該出水口552間，且是用於對該經第三濾芯裝置53過濾後所產生的矽氫水進行紫外光殺菌。

需說明的是，本應用例的淨水系統還可以包含一設置於該第二濾芯裝置52與該第三濾芯裝置53間且可以定期排水或排氣的自動定期排水/氣管路56，或者在另一態樣中，本應用例的淨水系統還可以包含一個設置於該第一濾芯裝置51與該入水口551間且供量測水流量的流量計57。另一提的是，在其他實施例中，水可以自該第三濾芯裝置53的上端流入，並從下端流出，以利氣體更易排出。

＜ 實施例 1 之濾材 的氫氣含量及矽酸含量分析 ＞ a. 分析方法： 將4.13 g實施例1所製得的濾材加入裝有1升純水的容器中後靜置，每隔一段時間，量測水的氧化還電位(mV)及矽酸含量(mg/L)，所得結果如圖5所示。其中，氧化還原電位是以電極(廠商:JAQUA；型號:EO221)與氧化還原電位分析主機(廠商:Horiba)量測，矽酸含量是以Merck比色法藥品量測。特別說明的是，水中的氫氣含量越高時，所測得的氧化還原電位就越低。b. 結果與討論： 由圖9可以發現，隨著時間增加，所測得的氧化還原電位會逐漸下降(即氫氣含量逐漸升高)，矽酸含量則會逐漸升高，說明以本發明製備方法所製得的濾材作為濾心時，不易發生濾心阻塞，同時也能穩定提升氫水中的氫氣含量及矽酸含量。

＜ 實施例 4 、 7 與 9 之濾材 的氧化還原電位及矽酸含量分析 ＞ a. 分析方法： 量測實施例4、7與9所製得的濾材應用於前述應用例之淨水設備時，所產生之過濾水的氧化還電位(mV)及矽酸含量(mg/L)，所得結果整理於下表2。其中，氧化還原電位是以電極(廠商:JAQUA；型號:EO221)與氧化還原電位分析主機(廠商:Horiba)量測，矽酸含量是以Merck比色法藥品量測。表2 b. 結果與討論： 由表2可以發現，實施例4、7與9所測得的氧化還原電位皆於-500 mV以下，表示水中的氫氣含量高，此外，由表2也可以發現，所測得水中的矽酸含量也很高。由前述結果說明以本發明製備方法所製得的濾材作為濾心時，不易發生濾心阻塞，同時也能穩定提升氫水中的氫氣含量及矽酸含量。

綜上所述，本發明製備方法由於步驟(1)中還混合了黏結材，所以在經壓合燒結步驟後所製得的濾材，其活性成分中的奈米矽能藉由該黏結材與該過濾材料黏結在一起而不易與該過濾材料分離，且奈米矽被固定於壓製成型的濾材中而可於固定的濾道中與水穩定反應，因而以本發明的濾材作為造水設備之濾心時，不易有濾心阻塞及所製得氫水的氫氣含量與矽酸含量下降的問題，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

1,4‧‧‧矽濾層

11‧‧‧活性成分

111‧‧‧過濾材料

112‧‧‧奈米矽

113‧‧‧活性粒子

114‧‧‧核心

12‧‧‧黏結材

13,36,41‧‧‧中心穿孔

2‧‧‧過濾層

31‧‧‧第一矽濾層

32‧‧‧第二矽濾層

33‧‧‧第三矽濾層

34‧‧‧第一連接層

35‧‧‧第二連接層

42‧‧‧第一混合層

43‧‧‧活性層

44‧‧‧第二混合層

51‧‧‧第一濾芯裝置

511‧‧‧第一濾材

52‧‧‧第二濾芯裝置

521‧‧‧第二濾材

53‧‧‧第三濾芯裝置

531‧‧‧第三濾材

54‧‧‧紫外光殺菌燈組

55‧‧‧濾水管路

551‧‧‧入水口

552‧‧‧出水口

56‧‧‧自動定期排水/氣管路

57‧‧‧流量計

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：　圖1A是一示意圖，說明製備例1所製得的矽碳粉；圖1B是一顯微圖，說明製備例1所製得的矽碳粉；　圖2是一示意圖，說明實施例1所製得的濾材；　圖3是一示意圖，說明實施例3所製得的濾材；　圖4是一示意圖，說明實施例5所製得的濾材；圖5是一立體示意圖，說明實施例6與7所製得的濾材；圖6是一立體示意圖，說明實施例8所製得的濾材；圖7是一立體示意圖，說明實施例9所製得濾材的另一種態樣；圖8 是一示意圖，說明應用例1的淨水系統；及圖9是一曲線圖，說明實施例1所製得濾材置於水中時，水的氧化還原電位(mV)及矽酸含量(mg/L)隨著時間之變化情況。

Claims

一種濾材的製備方法，包含下列步驟： (1) 提供一個包含活性成分及黏結材的混合材，其中，該活性成分包含過濾材料及奈米矽，且該黏結材用於黏結過濾材料與奈米矽；及 (2) 燒結壓合該混合材，得到該濾材。
如請求項1所述的濾材的製備方法，其中，該活性成分包含多個活性粒子，每個活性粒子包含一個由過濾材料所組成的核心，及多個吸附於該核心上的奈米矽。
如請求項1所述的濾材的製備方法，其中，該步驟(1)的混合材是利用下列步驟(a)及(b)所得到： (a) 混合該活性成分及該黏結材，形成一個活性混合層；及 (b) 混合該過濾材料及該黏結材並部分或完全覆蓋該活性混合層，而於該活性混合層表面形成至少一個過濾混合層。
如請求項1所述的濾材的製備方法，其中，該步驟(1)的混合材是利用下列步驟(I)及(II)所得到： (I) 混合該活性成分及該黏結材，形成多個活性混合層；及 (II) 使兩個相鄰的活性混合層間形成一個由該黏結材所組成的黏結層。
如請求項2所述的濾材的製備方法，其中，該等活性粒子的過濾材料為第一過濾材料，該步驟(1)的混合材還包含第二過濾材料，且是利用下列步驟(A)及(B)所得到： (A) 混合該等活性粒子與該黏結材，得到第一混合物，以及混合該第二過濾材料與該黏結材，得到第二混合物； (B) 混合該第一混合物與該第二混合物，得到該混合材。
如請求項1至4中任一項所述的濾材的製備方法，其中，該奈米矽的平均粒徑範圍為50~300 nm。
如請求項1至4中任一項所述的濾材的製備方法，其中，該過濾材料的平均粒徑範圍為20~400 µm。
如請求項1所述的濾材的製備方法，其中，在步驟(2)中，該混合材是於180~200℃下進行燒結。
如請求項3所述的濾材的製備方法，其中，該步驟(1)的過濾材料包含第一過濾材料及第二過濾材料，且該步驟(a)的活性成分包含第一過濾材料及奈米矽，以及該步驟(b)的過濾材料為第二過濾材料，該第一過濾材料與該第二過濾材料為相同或不相同的過濾材料。
如請求項1所述的濾材的製備方法，其中，該步驟(1)的活性成分包含至少一種過濾材料，該過濾材料係先與奈米矽混合之後，再一同與該黏結材及另一相同或相異的過濾材料混合。
如請求項1所述的濾材的製備方法，其中，該奈米矽具有至少二種不同的粒徑。
如請求項11所述的濾材的製備方法，其中，任二種不同的粒徑差介於50 nm至150 nm間。
一種濾材，包含至少一個矽濾層，該矽濾層包括活性成分及黏結材，其中，該活性成分包含過濾材料及奈米矽，且該黏結材黏結該過濾材料與該奈米矽。
如請求項13所述的濾材，其中，該過濾材料為多孔性材料。
如請求項13所述的濾材，其中，該黏結材為多孔性黏結材。
如請求項13所述的濾材，其中，該活性成分包含多個活性粒子，每個活性粒子包含一個由過濾材料所組成的核心，及多個吸附於該核心上的奈米矽。
如請求項13所述的濾材，還包含兩個分別覆蓋於該矽濾層的兩相反表面上的過濾層。
如請求項13所述的濾材，還包含一個部份或完全覆蓋於該矽濾層表面上的過濾層。
如請求項17或18所述的濾材，其中，該過濾層包括過濾材料及黏結材。
如請求項13所述的濾材，其中，該至少一個矽濾層為數個，且彼此相間隔，並該濾材還包含至少一個由黏結材所組成的連接層，每兩個相鄰的矽濾層會透過一個連接層黏接在一起。
如請求項13所述的濾材，其中，該奈米矽具有至少二種不同的粒徑。
如請求項21所述的濾材，其中，任二種不同的粒徑差介於50 nm至150 nm間。
如請求項16所述的濾材，其中，以該等活性粒子的總重量為100 wt%計，該等活性粒子之奈米矽的重量範圍為10~40 wt%。
如請求項23所述的濾材，其中，該等活性粒子之奈米矽的重量範圍為15~40 wt%。
如請求項16所述的濾材，其中，該等活性粒子的過濾材料為第一過濾材料，且該濾材還包含第二過濾材料，該等活性粒子與該第二過濾材料經由該黏結材黏結在一起。
如請求項25所述的濾材，其中，該第一過濾材料與該第二過濾材料為相同的過濾材料。
如請求項16所述的濾材，其中，該等活性粒子的過濾材料為第一過濾材料，且該活性成分還包含第二過濾材料。
如請求項27所述的濾材，其中，該第二過濾材料上吸附多個奈米矽，且吸附於該第二過濾材料上的奈米矽數量會少於該等活性粒子中的奈米矽數量。
如請求項27所述的濾材，其中，該第一過濾材料與該第二過濾材料為相同的過濾材料。
一種淨水系統，包含：一個濾水管路，包括一個入水口與一個出水口；及一個濾芯裝置，與該濾水管路相連通且設置在該入水口與該出水口間，並包括如請求項13所述的濾材。