TW309505B - - Google Patents

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經濟部中央橾隼局負工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（1 ) 技術領域 本發明係有關於一種自來水之淨化方法及裝置· 背景技術 由於自來水是以氣氣或是亞氣酸鈉等之氦氣殺菌處理 ，因此在自來水中殘餘的氦是以亞氣酸離子（c β 〇-) 或是亞氣酸（HCj?0)的形態而溶解。而由於殘餘之氣 氣所造成之臭味一般稱之爲漂白臭，而爲人所厭惡。又在 自來水會溶解有由氣氣與有機物之反應所生成之微置的有 機氯化合物（以氦仿CHCj?3或溴二氣甲烷 CHC52Br爲主之三鹵化甲烷），而該三氣化甲烷則 爲一具有致癌性之有害物質而受到注意•更者，近年來， 鼸著水源之水質污濁與優氣化，而使水源有植物性浮游生 物繁殖的傾向，而爲浮游生物之代謝物或是分泌物的發臭 性的有機物則以低澳度溶解於自來水中。由上述浮游生物 而來之發臭物質則知道有2—甲基異冰片醇CuH^O( 以下稱爲2 - Μ I B )或是洋芫荽苷C12H220 ·由於具 有徽臭，因此被稱爲徽臭物質或是臭氣物質，而爲人所厭 惡。 爲了要除去上述有害物質或發臭物質而得到健康且美 味的水，以往則使用家庭用或是業務用的淨化器。初期之 淨水器是使用粒狀活性碳，除了除去氯氣外，亦可暫時地 除去三齒化甲烷或是有機發臭物質。剩餘氣氣可以藉粒狀 活性碳表面之活性位s i t e (C-0-結合）的化學吸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS> A4規格（210X297公釐）_ 4 _ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央標準局貝工消费合作社印装 30G505 A7 B7五、發明説明（2 ) 附面被除去，因此對氯之吸附性能係與粒狀活性碳之比表 面稹有關。相對於此，三鹵化甲烷或是有機發臭物質，則 藉被水和之該些分子爲粒子活性碳之細孔所捕捉而被物理 性地吸附。 當藉令自來水與活性碳接觸而除去殘餘氣氣（亞氣酸 離子或是亞氣酸）時，則在不使用淨水器時，細菌會在活 性碳繁殖而變得不衛生。在此乃提出以1 00〜1 50 eC 之溫度來煮沸活性碳來殺死細菌對活性碳實施殺菌的方法 (特開昭49-70450號：特開昭63 — 62591 號）。又藉加熱，除了三鹵化甲烷（氧仿之沸點爲 61. 2 °C，溴二氯甲烷之沸點爲90. 1°C)會自活性 碳之細孔脫離而被放逐在空氣中外，由於活性碳表面之C 一〇-結合會解離而使活性碳復活，因此相對於三鹵化甲 烷與«氣，粒狀活性碳會被再生，而使壽命延長。然而， 2 - Μ I B與洋芫荽苷具有較三鹵化甲烷爲大的分子量（ 分別爲168與182)，由於該些沸黏較水之沸點爲高 (分別大約爲2 0 8 °C與2 5 4 °C)，因此幾乎無法以煮 沸來加以驅逐。 捌開藉煮沸來殺菌與再生之可能性，若是由經長時間 可以完全除去由氢氣所產生之三鹵化甲烷與由浮游生物而 來之發臭物質（主要爲2 - Μ I B與洋芫荽苷）的觀點來 看，以細孔之物理吸附而來之粒狀活性碳之吸附性能，則 基於以下2個理由並不充分。 第1爲了要根據物理吸附之原理使物質活性碳爲吸附 本紙張尺度適用中國國家梯率（CNS ) Α4规格（210X297公釐） ~ -5 - (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局員工消费合作杜印製 A7 _B7_五、發明説明（3 ) ，則每個物質都有最適當的細孔直徑*但是粒狀活性碳之 細孔直徑分布一般而言並不適合或選擇性地吸附特定的物 質。在第1圖以及第2圖之圖形中，第1圓係表平面上所 販寶之3種粒狀活性碳A - C之累稹細孔容積（不滿 1 5 Ο A係藉氮氣吸附法來測置而根據Cranston & Ink-ley法來進行解析，在1 5 0A以上則藉水銀懕入法來測 置），第2圈係爲了要調査粒狀活性碳之細孔直徑分布， 而以細孔直徑D對第1圖之累稹細孔容積V進行微分者。 由第1圖以及第2圖所示，在粒狀活性碳中，細孔直徑乃 分布在非常宽廣的範園內，而該事實則意味著粒狀活性碳 雖然適合於同時吸附自小粒子之物質到大粒子物質之各種 大小的物質，但是很難將目標縮小到某一特定的物質。 更詳細地說，若就吸附三豳化甲烷與上述發臭物質而 言，粒狀活性碳具有相當數量之直徑可以吸附粒子大小不 同於三齒化甲烷或是發臭物質的其他物質的細孔，由於具 有可以吸附三鹵化甲烷或是發臭物質以外之物質之多餘的 吸附容置，而該部分會使得對於三鹵化甲烷與發臭物質之 吸附容量受到限制。因此，由將三鹵化甲烷與發臭物質設 成目標，而將之集中且選擇性地加以吸附除去之觀點來看 ，粒狀活性碳所具有之吸附特性無法充分有效地加以利用 。而此則意味著粒狀活性碳對於該些物質（亦即目標物質 )的癬命短。 第2個難點則是與粒狀活性碳之吸附速度有關。雖然 粒狀活性碳之細孔構造未被正確地解明，但是當從第2圖 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） ~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 300505 A7 _B7五、發明説明（4 ) 之細孔來想像時，則可考慮或粒狀活性碳具有如第3圓之 模型所示的細孔構造·（石崎著「嫌維狀活性碳與其應用 」「化學步驊j (1984年7月號）•根據圖7)·如 此般，粒子活性碳之細孔係進入粒子內部而延長，由於物 質到細孔內需要時間，因此粒狀活性碳之吸附速度慢。而 要完全吸附如三鹵化甲烷或是發臭物質般以低濃度溶解在 自來水中之物質則需要相當的接觸時間· 由於該些理由，使用粒狀活性碳之淨水器，則必須要 使用大量的活性碳或是頻繁地更換活性碳。然大置使用時 ，則淨水器會大.型化。不管是家庭用亦或是業務用，由於 淨水器係要被使用在像廚房般的環境中，因此要求要儘可 能地小型化。 而藉將丙烯系或是酚系等之織維炭化而使其活性化而 製造之活性碳纖維，由於與粒狀活性碳相比，具有吸附速 度快且細孔直徑分布狹窄之優點，因此被使用在最近之淨 水器。但是，此時，由於小型之淨水器，其活性碳嫌維之 充填置自然有其極限，因此現在市面上所販寶之一般的淨 水器則設計成每隔半年到一年要更換活性碳織維之匣體。 因此除了要定期地更換匣體外，由於要購買昂貴的匣體， 而導致運轉成本增加。 又提出藉水蒸氣使活性碳嫌維再生之方法（實開昭 55 — 39095 號；特開昭 60 — 225641 號）》 但是如上所述，由於由浮游生物所造成之發臭物質之2 — Μ I B或是洋芫荽苷沸點逮較水之沸點爲高，因此對於該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部中央標準局貞工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（5 ) 些物之吸附性能，藉大氣壓下之水蒸氣進行再生則幾乎無 效，而在特開昭61-42394號中則提出有利用 1 0 0〜2 0 0°C之加壓或是過熱水蒸氣而使活性碳繊維 再生之方法。該方法雖然大概可應用在工業用水處理方面 ，但是由於爲了讓溫度可使2 - Μ I B或是洋芫荽替揮散 之加熱、過熱水蒸氣通過，因此必須要有大的電力與吸附 槽的耐壓設計，而很難應用到家庭用或是業務用之淨水器 〇 此外亦提出有將活性碳嫌維在空氣中以350〜 4 0 0°C之溫度加熱而再生的方法（資開昭5 8 — 146595號）。但是，活性碳織維通常是由直徑5〜 2 0 之非常細的嫌維所構成，除了很容易因加熱而燒 損外，亦容易產生熱劣化，因此最好是不要加熱到可以使 2 — Μ I B或是洋芫荽替揮散的溫度。 發明之開示 本發明之目的則是在提供一種可藉限置之活性碳嫌維 長時間有效地除去溶解在自來水中之由氣氣殺菌而來之有 機氣化合物與由水源微生物而來之發臭物質之水淨化方法 及裝置》 本發明之其他目的在於提供一種可藉有限量之活性碳 嫌維長時間有效地除去溶解在自來水中之三鹵化甲烷般之 對健康有害之物質與2 - Μ I B或是洋芫荽苷般之具有高 沸點而難以脫離之物質之水淨化方法及裝置。 (請先閱讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 裝- 訂_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐）-8 - 經濟部中央梂準局貝工消费合作社印装 A7 B7五、發明説明（6 ) 本發明之其他目的在於提供一種可以有效地除去以低 澳度溶解在自來水中之由氮氣殺菌而來之有機氯化物與由 水源微生物而來之發臭物質，且小型輕巧之淨水器。 本發明之其他目的在於提供一種可以有效地除去三鹵 化甲烷般之有害物質與2 - Μ I B或是洋芫荽苷般之發臭 物質，而活性碳繊維之壽命長，且經過數年之長時間不必 要更換活性碳嫌維，而運轉成本小之水淨化方法及裝置· 本發明係基於下述之技術思想，亦即：爲了要使用有 ‘限量之活性碳繅維而長時間仍能有效地淨化自來水*乃將 目檫限定在2 - Μ I Β或是洋芫荽苷般之具有大分子量的 發臭物質，而主要使用可以將該物質儘可能大量地吸附（ 亦即對該些物質之吸附容置大）之活性碳嫌維，而在一般 之煮沸溫度難以脫離f不必靠再生，而可將活性碳嫌維對 於該些物質之壽命儘可能延長不可（選擇性地吸附發臭物 質）的技術思想》 (2 )對於最適合選擇性且大置地吸附分子置爲 1 6 0〜1 9 0之物質之活性碳纖維爲一在藉水蒸氣吸附 法來測量時，具有直徑約1. 8〜.Onm(最好是約 2. 0〜2. 7nm)之中心細孔（根據第4圖而在後述 定義）之活性碳嫌維。 (3 )具有直徑適於選擇性地吸附2 — Μ I B或洋芫 荽Μ般之具有大分子量之物質之中心細孔的活性碳嫌維， 具有可暫時地吸附少童之分子置較小之三鹵化甲烷之充分 的吸附性能（存在對三鹵化甲烷之暫時的吸附特性）。 I HI n tn ^ In HI (請先w讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS > A4規格（210X297公釐）-9 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印策 308505 A7 __B7五、發明説明（7 ) (4 )可藉加熱使上述活性碳繊維對三鹵化甲烷之些 許的吸附性能隨時回復而繼績使用活性碳繊維，而藉此可 以使活性碳嫌維對於三鹵化甲烷之壽命得以充分地延長之 技術思想（活性碳嫌維對於三鹵化甲烷之吸附性能的再生 )* 因此本發明之淨水器以及淨水方法，主要是使用一具 有直徑藉水蒸氣測置法來測量約爲1 . 8〜3 . 0 n m ( 最好是約2. 0〜2. 7nm)之中心細孔的活性碳嫌維 :，令自來水與活性碳繊維接觸，而可使溶解在自來水中具 有約1 6 0〜1 9 0分子量之發臭物質爲活性碳嫌維所選 擇性地吸附，且同時暫時地吸附分子量小的三鹵化甲烷， 在不使用時，藉將活性碳繅維隨時加熱到三鹵化甲烷之沸 點以上（最好是在水之沸點以上）且發奥物質之沸點以 下的溫度，可以使爲活性碳纖維所吸附之三鹵化甲烷自活 性碳嫌維而脫離，藉此使活性碳纖維對於三鹵化甲烷之吸 附性能得以再生。 如此般藉使用具有直徑約爲1. 8〜3. Onm(最 好是約2. 0〜2. 7nm)之中心細孔的活性碳嫌維， 由於可以自最初即確保對分子置大的發奥物質之充分的吸 附容量，因此即使是將淨水器設計成極小型，則在通常之 水質條件下，可不更換活性碳纖維而經4 - 7年之長時間 仍能吸附發臭物質，而使活性碳嫌維對發臭物質之壽命得 以顯著地延長。 有關除去三鹵化甲烷方面，由於具有直徑爲1. 8〜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS)A4规格（ 210X 297公釐〉-10 - 經濟部中央梯準局貝工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（8 ) 3. Onm之中心細孔之活性碳織維具有可以暫時地吸附 少置之三鹵化甲烷之充分的吸附性能以及藉加熱可以使低 沸點之三鹵化甲烷容易揮發而使對於三鹵化甲烷之吸附容 量得以隨時回復，因此在活性碳嫌維對於發臭物質之壽命 期間（最好爲4〜7年）內，可以充分地維持對於三鹵化 甲烷之吸附性能。 而由對加熱脫離困難之發臭物質藉對活性碳嫌維之細 孔直徑的最隹化可以確保充分之吸附容ft (細孔容量）的 觀點以及對加熱脫離容易之三鹵化甲烷，鼸著活性碳嫌維 的再生在實用上可充分吸附之觀黏來看，可以雙重地利用 活性碳繅維所具有之吸附特性，由於活性碳纖維所具有之 吸附性能可以有效地充分利用，因此可以藉限童的活性碳 織維長時間地有效地除去三鹵化甲烷與發臭物質等兩種β 本發明所使用之活性碳織維可以從各製造商處得到， 根據本發明人所知，可以使用由岡山縣備前市之庫拉雷化 學公司所製造之活性碳織維'FT — 2 5"以及，FT — 2 0"或是由大阪市之大阪氣體公司所製造之活性碳織維 ' A - 2 0 "。 活性碳嫌維'FT — 2 5〃具有如第4圖所示之細孔 特性。在第4圖中，縱軸表累積細孔容稹V，而表示細孔 直徑D之橫軸爲一對數刻度。而藉水蒸氣吸附法所測量之 累稹細孔容積V則是由實線所繪。而虛線則是表該活性碳 纖維之細孔直徑分布，係以細孔直徑D對實線所示之累積 細孔容積V實施微分者（因此細孔直徑分布方面，則縱軸 ϋ·— · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）-11 _ 經濟部4-央揉準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 成爲Λν/Δίοβ D ) •在本說明窨中（包括申請專 利範園）所使用之 ' 中心細孔直徑'之用語則意味著與此 峰值（peak )對應的細孔直徑D (此外，細孔之斷面形 狀雖未必要是正圖*但是習慣上，橫斷方向之尺寸乃以"" 直徑〃乙詞來表示）。'FT - 25#具有大約2. 7 n m之中心細孔直徑。在該活性碳繊維時，則可知自直徑 2. 4nm到3. Onm爲止之細孔所占有之細孔容稹大 約爲 0. 4mj?/ge 根據本發明人所知，具有約2. 7nm之中心細孔直 徑之活性碳織維對於選擇性吸附由三鹵化甲烷而來之發臭 物質（特別具2 - Μ I B)最適合。而此是因爲2 -Μ I Β之分子的直徑會因水和作用而變大而適合於活性碳 嫌維之細孔直徑使然》 活性碳繅維可以使用不織布形式者。在作爲家庭用之 淨水器而在約5 分之流量下經4〜7年之期間不必要 更換活性碳嫌維而淨化自來水時，則可將大約4 0 - 7 0 g之活性碳嫌維充填到處理槽內。爲了要減輕懸濁粒子成 分對活性碳纖維所造成之負擔而延長活性碳嫌維的壽命， 因此在處理槽之上流設置備有中空線膜等之濾網的過濾部 分，而最好能夠中自來水中之鐵銹等之粒子成分事先除去 〇 藉將充填有活性碳織維之處理槽加熱到三鹵化甲烷之 沸點以上，最好是水之沸點以上，例如1 0 0 — 1 2 0°C 之溫度，可以使活性碳嫌維隨時再生。而加熱可在不使用 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）_ — 309505 Α7 Β7 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 五、發明説明（10) 淨水器時定期地實施。例如最好是利用計時器控制之電熱 器，每天晚上自動地大約加熱6 0分鐘左右。在藉加熱而 使處理槽內的水沸騰，而活性碳嫌維被煮沸殺菌的同時， 則被吸附之三鹵化甲烷會自活性碳纖維脫離，而使活性碳 嫌維對於三鹵化甲烷之吸附性能得以再生。 圓式之簡單說明： 第1圖係表粒狀活性碳之累稹細孔容稹圖。 第2圖係以細孔直徑對第1圖之累稹細孔容稹實施微 分者，而表示細孔直徑之分布情況。 第3圖係表粒狀活性碳之細孔構造之模型的模式園· 第4圖係表活性碳繅維'FT — 2 5^•之累積細孔容 積與細孔直徑分布之關係圖。 第5圔以及第6圓係表實施例1之結果，分別表三鹵 化甲烷之流出率以及2 — Μ I B之流出率。 第7躕以及第8園係表實施例2之結果，分別表三鹵 化甲烷之流出率以及2 — Μ I Β之流出率。 第9圖以及第1 0圖係表實施例3之結果，分別表三 鹵化甲烷之流出率以及2 — Μ I Β之流出率· 第1 1圓係表在實施例4中所使用之活性碳纖維之累 稹細孔容積與細孔直徑分布的關係圖》 第1 2圖以及第1 3鼷係表實施例4之結果，分別表 三鹵化甲烷之流出率以及2 — Μ I Β的流出率》 第1 4圚係表本發明之淨水器之實施例的立體圖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梯率（CNS)A4規格（210X 297公釐）-13 - 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 __B7_五、發明説明（11 ) 第1 5圖係表沿著第1 4圖之xv — XV線的斷面圖 〇 第16圖係表第14圖與第15蹰所示之淨水器之控 制電路的方塊圓。 第1 7圔係表控制電路之動作的流程圖β 實施發明之最佳的形態 首先根據實施例1以及實施例2更詳細地說明本發明 之原理。 實施例1 將大阪氣體公司所製造之活性碳嫌維'Α— 1〇# ( 藉水蒸氣吸附法來測量時中心細孔直徑爲1. 65nm) 20〇8與、八—20〃 （中心細孔直徑爲2. 7 3 n m )2 0 0 g分別以0 . 1 5 g之充填密度充填於容稹爲 1 3 3 5mi?的容器內，而令被處理水通水而測量在流出 水中之三鹵化甲烷與2 — Μ I B的濃度。被處理水則使用 在北九州市之自來水中添加2 — Μ I Β而使其達到1 〇 〇 η g/θ的澳度者。 係原來即含於自來水•而未添加•至於測量結果則表 示在第5圖以及第6圈中。在該些圖中，縱軸係表相對於 自來水之初始滇度的流出濃度，而表示活性碳纖維對三鹵 化甲烷以及2 — Μ I B的吸附特性。橫軸爲相對於活性碳 嫌維容稹的通水倍數（以活性碳嫌維之充填容稹來除累稹 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 ·!線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210Χ29?公釐）-14 - 經濟部中央揉準扃負工消費合作社印製 A7 _B7_五、發明説明（12) 通水量所得者）。第5圖係表所有之三鹵化甲烷（爲氱仿 、溴二氣甲烷等其他之三鹵化甲烷之合計）的流出率，第 6圓係表2—MIB的流出率。 第6圖表示雖然具有2. 73nm之中心細孔直徑的 活性碳嫌維'A — 20"·可以有效地吸附2 - MIB，但 是中心細孔直徑爲1. 65ηιη2、Α— 10 〃活性碳嫌 維對於吸附2 - Μ I Β則一點也沒有效果。 此外，第5圖表示在吸附三鹵化甲烷方面中心細孔直 徑爲1. 65nm之''Α— 1〇〃之活性碳繊維，Α-20#遠較於中心細孔直徑爲2. 73nm之活性碳嫌維 >A — 2 0"爲適合。然而，當在通水倍數（累稹通水置 )小之期間，則可知即使是中心細孔直徑大的A — 2 0 '亦可吸附某一程度的三鹵化甲烷。 由上可知，中心細孔直徑爲2. 73nm之活性碳纖 維·"八一20# 雖然適於吸附2 — MI B，但是並非對 三鹵化甲烷完全沒有吸附性能，而可吸附些許的三鹵化甲 焼· 寅施例2 該實施例係表中心細孔直徑2. 73nm之活性碳繊 維'A - 2 0#對三鹵化甲烷之吸附性能可以再生。 將4 0 g之活性碳織維”A — 2 0^充填在容稹爲 269m兑之容器內，而充填密度爲0. 5g/mj2。在 每次通水150ί (設成通水倍數爲558倍），則將活 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) { .-1» I -- 1 > ^ 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210Χ297公釐〉-15 - 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 A7 B7五、發明説明（13) 性碳繅維煮沸3 0分鐘而再生，且與實施例1同樣地令被 處理水通過，而來測置三鹵化甲烷與2 -Μ I B的流出澳 度。又爲了要比較，亦在不進行煮沸再生下而通水，且同 樣地測量流出濃度•其結果則表示在第7圓以及第8圓中 〇 由第7圓可知，當使用反覆煮沸而中心細孔直徑爲 2. 73nm之活性碳繊維|A_20#時，則與未進行 煮沸時相比，更可長時間地維持對於三鹵化甲烷之吸附性 能。而此是因爲藉煮沸可以使三鹵化甲烷自活性碳嫌維而 放逐而使活性碳繅維再生，藉此可使對於三鹵化甲烷之吸 附性能得以回復之故•相對於此*由第8圖可知*對於 2 — Μ I B之吸附特性，則藉煮沸，再生之效果並不顯著 〇 以下資施例則與本發明之實施例有關〇 實施例3 較實施例2增加再生頻度與再生時間，而經長時間進 行試驗。被處理水係使用在茅r崎市之自來水中加入2 -MI B以及三鹵化甲烷，以便使2 - MI B之漉度成爲 10ng/$ ，而三鹵化甲烷之瀵度成爲lOOjag/i? 。活性碳戡維則使用庫拉雷化學公司所製造之活性碳嫌維 ' F T - 2 5 "(根據水蒸氣吸附法來測量，其中心細孔 直徑爲 2. 64nm)。將 6. 7g2、FT-25 '之 活性碳織維充填在容稹爲4 5m文之容器內（充填密度爲 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-1战- ~ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 丨線 經濟部中央棣隼局貝工消费合作杜印裂 A7 B7五、發明説明（μ ) 0. 15g/mj?)，而每次通水12S (通水倍數爲 266倍），則藉煮沸80分鐘而邊讓活性碳繊維再生而 邊測量三鹵化甲烷與2 _M I B的流出率（％) ，而其結 果則表示在第9圖以及第1 0圚。 由第9圖以及第1 0圖可知，在實用上在經過充分長 的時間可以有效地除去三鹵化甲烷以及2 _MI B。 實施例4 除了使用由庫拉雷化學公司所製造之活性碳嫌維^ FT—20"乙點不同外，其他則在與實施例3同樣的條 件下進行試驗》而活性碳繅維- 2 0〃之累稹細孔 容積與細孔直徑分布則表示在第1 1圓。由第1 1圖可知 ，活性碳嫌維'FT - 2 0'，具有直徑藉水蒸氣吸附法 來測量時爲2 . 0 6 nm的中心細孔。而三鹵化甲烷與 2— Μ I B之流出率則表示在第1 2圖以及第1 3圖。由 該些圈可知，即使是藉中心細孔直徑爲2. 06nm之活 性碳纖維、卩丁_20'，亦可與活性碳織維，FT-25〃同樣地有效地除去三鹵化甲烷以及2— MI B * 其次請參照第14圖以及第15圖來說明本發明之淨 水器之最佳的實施例·_示之實施例10概略上係由藉過 濾作用而可除去浮游在自來水中之鐵銹或是微生物等之粒 子成分的過濾段12以及藉活性碳織維之吸附作用而除去 溶解在自來水中之氣氣、三鹵化甲烷或發臭物質（特別是 2 - Μ I B或洋芫荽苷）之吸附段1 4所構成，而該吸附 I I ·Γ.%- ! - . . ......I - -I .....I .?Tm -i ——1 *- n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家樣準（CNS)A4规格（ 210X297公釐）-17 - 30G505 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（15 ) 段1 4係藉電熱器1 6被週期性地加熱· 更詳細地說，淨水器1 0備有：基台1 8、被固定在 該基台之中央室2 0、被扣接（snap )在該中央室之上 室2 2以及被載置在該上室之蓋2 4。而由被固定在基台 1 8之下般2 6與呈液密性地被螺合在該下般之上般2 8 形成過濾室3 0。在該過濾室3 0則配置有可自由更換之 習用型之中空線膜濾網模組3 2 ·又亦可取代該中空線膜 濾網模組3 2 ·而改採其他形式之濾網。而要進行淨化處 理之自來水，則經由入口管3 4與入口接頭3 6被送到過 濾室3 0，且經由濾網模組3 2之多個入口開口 3 8進入 濾網模組3 2內，而由中空線膜所過濾之自來水則經由出 口接頭4 0與管4 2而被送到吸附段1 4 · 在吸附段14則配設有爲收容活性碳嫌維而可更換之 匣髖4 4形式的處理槽•活性碳織維匣體4 4備有將不銹 鋼板深絞成形之有底圓筒狀的容器4 6與不銹鋼板製成之 園環狀的蓋4 8，兩者則沿著周緣5 0被氣密地旋緊。在 蓋4 8穿孔設有園弧狀之多個狹縫（未圓示）*而自管 4 2被送來的水則流入到匣體4 4 ·在匣髏4 4之中央配 置有不銹網製多孔園简5 2，而在該圓简5 2之周園則以 約0. 15 g/m5之充填密度捲繞活性碳繊維5 4的不 織布。又活性碳嫌維5 4亦可使用黏合劑（binder)而 成形》而對於發臭物質（2 - MI B或洋芫荽苷）的吸附 性能可以維持4〜7年之期間。又爲了要儘可能地將活性 碳嫌維匣體4 4設小·則活性碳纖維5 4最好是專門使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐）-18 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -- n I — I I n JI-_ ^ I ........ . . - I n I n n k 經濟部中央標準局負工消费合作杜印製 Μ Β7五、發明説明（w) 中心細孔直徑大約爲2. 0〜2. 7 nm(根據水蒸氣吸 附法）者。但是|若匣體4 4之大小可稍微容許增加時， 則可少量地併用中心細孔直徑較小或是較大之活性碳織維 〇 在平均之水質條件下使用時，則最好在匣髖4 4充填 大約爲7 〇 g之活性碳繊維。有關該黏，可由表示上述實 驗例3之結果的第9·以及第1 0圖了解在通水到 9 0 0 0 0倍之前，可將三鹵化甲烷以及2 — Μ I B之流 出率均抑制在3 0% ·當將淨水器之1日的使用量（通水 量）設成1 5 ί/日時，則7年的累稹通水置成爲 15^x365 曰 x7 = 38. 300芡 由於該量爲9 0 0 0 0倍，因此活性碳纖維之容稹需 要 38300/90000 = 0. 4265 = 426m5 又由於活性碳嫌維的充填密度爲0. 15 g/mj?， 因此重量成爲 426x〇. 15 = 64g 同樣地，當爲4年則成爲3 7 g。由此可知，對於使 ------11-C -裝------訂--：---『線 (請先聞讀背面之注ί項再填寫本頁) 本紙張尺度通用中國國家榡準（CNS ) Α4規格（2ΗΤΧ297公4 ) - 19 - 經濟部中央橾準局負工消費合作社印簟 A7 ______B7_ 五、發明説明（) 用4-7年，則大約4 0-7 0 g之活性碳繊維即已足夠。 活性碳織維匣髓4 4係由中央室2 0之環狀支撐部 5 6所支撐，而由兼作爲上蓋之岐管5 8所閉鎖•在歧f 5 8設有入口6 0，由過濾段1 2所過濾而由管4 2進來 的水’則自歧管58之入口60經由蓋48之狹縫而如箭 頭所示般地流入到匣«4 4內，而充滿於活性碳繊維5 4 的周圍。而水則自此處朝徑向內側通過活性碳繊維5 4， 此時溶解在自來水中之氣氣或三鹵化甲烷或發奥物質則會 爲活性碳織維所吸附*而所處理的水即會通過多孔園筒 5 2而被回收到內側，且自歧管5 8之出口 6 4被送到調 溫閥6 6 »該調溫閥6 6由於係使用熱膨脹性的蠛，因此 當溫度成爲8 0°C以下時，則將歧管5 8之出口 6 4連通 到出口管68，當溫度超過80 °C時，則將出口 64與被 形成在蓋2 4之蒸氣放出口 7 0連通。 而電熱器16則依傅熱關係接觸於活性碳繊維匣體 4 4之容器4 4底部的背面。當對電熱器通電時，則匣體 4 4會被加熱。電熱器1 6可以使用以雲母箔挟持鎳鉻線 之習知型式者。電熱器16則由配置在基台18內之控制 電路72加以通電，而經由電線74將電力供給到該控 制電路。該控制電路7 2，如後所述，在毎天深夜之一定 時刻自動地計時驅動電熱器。在容器4 6底部的背面則依 傳熱接觸關係配置有如熱阻器（thermistor ) 7 6般的 溫度檢測元件，而監視容器4 6之底部的溫度。由第1 5 圖可知，容器4 6之中央部則成爲上底，調節器7 6則接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）_ _ ——iL i-I-—訂——is4 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 3G0505 A7 B7 五、發明説明（18) 觸於該中央上底部•該熱阻器7 6之输出則被送到控制電 路72。如第14圖所示，在淨水器10之基台18則設 有操作顯示部8 4，該操作顯示部8 4備有液晶顯示面板 7 8，再生時刻設定開關8 0與手動再生開關8 2。 第1 6圓係表控制電路7 2之一例•熱阻器7 6之输 出則被输入到控制電路7 2，該控制電路7 2則被連接到 操作顯示部8 4之液晶顯示面板78以及開關81，82 。在圓示之實施例中，該控制電路7 2乃備有被程式化之 微處理器8 6，該微處理器8 6則藉由固想繼壜器solid state re lay (SSR) 88控制對電熱器1 6之通電。 電源電路9 0之交流输出則經由S SR8 8與溫度保險絲 9 2被供給到電熱器1 6。 微處理器8 6，則被程式設成每當事先所設定之一定 時刻（最好是深夜之一定時刻）到來時會自動地對電熱器 1 6通電。使用者藉按壓再生時刻設定開關8 0，即可以 1小時爲單位對再生時刻進行增數或是減數•又亦被程式 設成即使使用者按壓手動再生開關8 2時亦可對電熱器 1 6進行通電。微處理器86，在對電熱器1 6開始通電 後，藉監視熱阻器7 6之输出來監視活性碳容器4 6之中 央上底部的溫度，而對應於該溫度來控制S S R 8 8 · 在家庭中使用時•該淨水器1 0可以設在廚房之桌台 之上面或是設置在流理台之空間內。入口管3 4則連接到 自來水管，而出口管6 8則連接到水龍頭》在使用淨水器 時，則來自水管之自來水，首先會藉過濂段1 2之濂網 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ ' -<51 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) I·--IIK , 裝. 訂 線 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印裝 經濟部中央梯準局貝工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（19) 3 2的過濾作用事先被處理，其次則藉吸附段1 4之活性 碳織維5 4之化學吸附作用與物理吸附作用而被淨化•而 被淨化的水則供作飲用或是做料理用· 其次請參照第1 7圖之流程圖來說明活性碳繊維5 4 之再生情況*當被設定之時刻到來或是手動再生開關8 2 被按壓時，則微處理器86會激磁SSR88，而開始對 電熱器1 6通電•同時會在液晶顯示面板7 8上顯示"再 生中〃或是 '準備中#等之禁止使用訊息，而防止使用者 錯誤地使用淨水器· 當對電熱器1 6通電時，則活性碳容器4 6之底部會 被加熱，而滯留在容器4 6內之水會成爲熱水，不久即會 沸騰。所產生之水蒸氣，即會自歧管5 8之出口朝著調溫 閥6 6而昇。當調溫閥6 6之溫度成爲8 0°C以上時，則 調溫閥6 6在第1 5圖中會朝左方移動，而水蒸氣會自蒸 氣放出口70被送出到大氣中* 隨著滯留在活性碳繊維4 6內之水的沸騰，除了活性 碳嫌維5 4會被煮沸殺菌外，被活性碳織維所吸附之氣氣 或是沸點較水之沸點爲低的三鹵化甲烷即會藉熱水與水蒸 氣之作用而容易脫離，而使活性碳繊維再生· 對電熱器1 6之通電會持績到由熱阻器7 6所檢測之 容器4 6之中央上底部的溫度超出1 2 0°C爲止，雖然隨 著容器4 6內之滯留水蒸發，滯留水的水位會降低，但是 由於容器4 6係上底，鼸著蒸發與水位下降，該中央上底 部會自滯留水而露出，而較其他部分•溫度會更快地上昇 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） • f ί mt n^i I n (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 訂 線 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 _____五、發明説明（20) 。因此，即使由調節器7 6所檢測之中央上底部的溫度成 爲1 2 0°C時，則少置的滯留水會殘留在容器4 6之底部 。當由熱阻器7 6檢測出1 2 0°C之溫度時，則結束對電 熱器的通電，藉此可防止活性碳繊維的過熱，而防止活性 碳嫌維燒損與熱劣化。 當容器4 6之中央上底部的溫度超過1 2 0°C時*則 微處理器8 6會結束對電熱器1 6之通竃*活性碳匣》 4 4則藉放熱而被冷卻，當調溫閥6 6之環境溫度成爲 8 0 °C以下時，則調溫閥6 6則將歧管5 8之出口 6 4連 接到管6 8而供作淨水器使用*當容器4 6更放熱冷卻， 而由熱阻器7 6之输出檢測出容器底部之溫度降低到4 0 °(：時，則微處理器8 6會在液晶顯示面板7 8顯示^可使 用#或是iREADY# ，而通知使用者淨水器處於可使 用狀態。 根據本發明，將目檩限定在分子置較三鹵化甲烷爲大 而具有高沸點（沸點207〜254 °C)，且在大氣壓下 之一般煮沸下不能自活性碳脫離之2— Μ I B或洋芫荽苷 之物質，利用具有約1. 8〜3. Onm之中心細孔直徑 的活性碳織維，藉此活性碳織維對於該些物質之充分的吸 附容稹（細孔容稹）即自最初會被確保•因此•活性碳織 維經長時間仍能選揮性地吸附該些物質•更者藉活性碳纖 維之煮沸、加熱而使得活性碳織維隨時被再生•而能夠長 時間地維持對於三鹵化甲烷之吸附性能*如此般充分地利 用活性碳織維所具有之對大分子置之物質之大容纛的選擇 本&張尺度適用中國國家檬準（CNS } A4規格（210X297公釐）_ 23 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) K丨 裝. 訂 線 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（21 ) 性吸附性能以及對於三鹵化甲烷之暂時的吸附性能，可以 藉有限的活性碳織維而能夠長時間地有效地除去三鹵化甲 烷與發臭物質等兩者，而顯著地延長活性碳繊維的壽命。 相對於習知技術非要在半年〜1年間更換活性碳纖維，若 根據本發明則可將活性碳繊維之壽命延長到4〜7年· 又由於對於三_化甲烷與發臭物質可以延長活性碳纖 (請先H讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂

—I 維 的 壽 命 » 因 此 可 將 淨水 器 設 成 小 且 輕 巧 或 是 大 幅 地減 低 在淨 水 處 理 時所 需 的 運 轉 成本 〇 以 上 雖 是 就本發 明 之特 定 的 實 施例 加 以 說 明 9 但 是 本 發 明 並 不 限 於 此 f 其 亦 可 進 行 各種 的 修 正 或 變 更 0 特 別 是 9 本 發 明 除 了 中 心 細 孔 直 徑 Jm 1 * 8 3 - 0 η m 之 活 性 碳 纖 維 以 外 9 並 未 排 除 使 用 中 心 細 孔 直 徑 較 小 或 是 較 大 之 少 jft 的 活 性 碳 繊 維 或 是 粒 狀 活 性 碳 〇 又 了 要 達 成 本 發 明 之 S 的 備 有 濾 柄 3 2 之 過 瀘 段 1 2 並 非 是 不 可 缺 > 其 亦 可 省 略 濾 網 0 更 者 > 在 活 性 碳 嫌 維 之 再 生 所 產 生 的 水 蒸 氣 雖 然 是 白 淨 水 器 之 蒸 氣 放 出 □ 7 0 被 放 出 到 大 氣 中 1 但 是 亦 可 藉 排 水 配 管 被 排 出 到 洗 物 槽 或 濾 水 閥 〇 ( 符 StH Μ 說 明 1 0 淨 水 器 5 2 多 孔 園 /φτ Μ 1 2 過 濾 段 5 4 活 性 碳 繊 維 1 4 吸 附 段 5 6 環 狀 支 撐 部 1 6 電 熱 器 5 8 岐 管 1 8 基 台 6 0 入 □ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -24 - 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 303505 a? _B7 五、發明説明（22 ) 2 0 中 央 室 6 4 出 □ 2 2 上 室 6 6 細 調 溫 閥 2 4 蓋 6 8 出 □ 管 2 6 下 殻 7 0 蒸 氣 放 出 □ 2 8 上 般 7 2 控 制 電 路 3 0 過 濾 室 7 4 電 線 3 2 濾 網 模 組 7 6 熱 阻 器 3 4 入 P 管 7 8 液 晶 顯 示 面 板 3 6 入 □ 接 頭 8 0 時 間 設 定 開 Μ 關 3 8 入 □ 開 □ 8 2 開 關 4 0 出 □ 接 頭 8 4 操 作 顯 示 部 4 2 管 8 6 微 處 理 器 4 4 匣 體 8 8 固 態 繼 器 4 6 容 器 9 0 電 源 電 路 4 8 蓋 9 2 溫 度 保 險 絲 5 0 周 緣 _ I-1 I ί— I - - - - I Γ ^ n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度逋用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -25 -

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 as 'η· Ή客正 Β8 年月日1 7 J1-' C8 -ί K _ D8_1六、申請專利範圍 1 · 一種自來水之淨化方法，其主要特徽係反覆進行 以下之操作步班： 令自來水與經水蒸氣吸附法之測置具有1. 8〜 3. Onm之中心細孔直徑的活性碳繊維在5〜4 0°C之 溫度下接觸，使溶解在自來水中之沸黏較水之沸點低之有 害主要爲三鹵化甲烷的第1物質與沸黏較水之沸黏高之發 臭性主要爲2 - Μ I B或洋芫荽苷的第2物質爲活性碳織 維所吸附而從自來水中除去的步Β[及， 將吸附有上述物質之活性碳織維以上述第1物質之沸 點以上，且上述第2物質之沸點以下的溫度加熱，藉將由 活性碳織維所吸附之上述第1物質自活性碳繊維解吸*可 以使活性碳繊維對上述第1物質之吸附性能得以回復而將 活性碳纖維再生的步騄》 2 . —種自來水之淨化方法，其主要特檄係反覆進行 以下之步班； 令自來水與經水蒸氣吸附法之測置具有1. 8〜 3. Onm之中心細孔直徑的活性碳織維在5〜4 0°C之 溫度下接觸，使溶解在自來水中之沸點較水之沸點低主要 爲三鹵化甲烷之有機氯化物與沸點較水之沸點高之來自水 源微生物主要爲2 - Μ I B或洋芫荽砮的發臭物質爲活性 碳繊維所吸附而從自來水中除去的步思[及， 將在上述步驟所使用之活性碳繊維以上述水之沸點以 上，且上述發臭物質之沸點以下的溫度加熱，藉將由活性 碳織維所吸附之上述有機氣化物自活性碳繊維解吸，可以 (請先閱讀背面之注f項再填寫本頁) -裝. 訂 丨線_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-26 - 經濟部中夬揲率局貝工消资合作社印*. A8 BS C8 ___D8六、申請專利範困 使活性碳嫌維對上述有機氣化物之吸附性能得以回復而將 活性碳纖維再生的步驟。 3. 如申請專利範圍第1項或第2項之自來水之淨化 方法，在上述再生步探中，係以1 0 0〜1 2 01的溫度 對活性碳嫌維加熱。 4. 如申請專利範園第1項或第2項之自來水之淨化 方法，活性碳嫌維之中心細孔直徑爲2. 0〜2. 7 n m I Ο 5. 如申請專利範園第1項或第2項之自來水之淨化 方法，令與活性碳織維接觸之自來水事先被過濾。 6 . —種自來水之淨化方法，其主要特徽係反覆進行 以下之步驟： 令自來水與經水蒸氣吸附法之測量具有2. 0〜 2. 7 nm之中心細孔直徑的活性碳嫌維5〜4 0°C之溫 度下接觸，使溶解在自來水中之沸點較水之沸黏低之有害 主要爲三鹵化甲烷的第1物質與沸點較水之沸點高之發奥 性主要爲2 - MI B或洋芫荽替的第2物質爲活性碳織維 所吸附而從自來水中除去的步騄及， 將吸附有上述物質之活性碳嫌維以上述第1物質之沸 點以上，且上述第2物質之沸點以下的溫度加熱，藉將由 活性碳縝維所吸附之上述第1物質自活性碳織維解吸，可 以使活性碳嫌維對上述第1物質之吸附性能得以回復而將 活性碳織維再生的步驟。 7.—種淨水器（10)，其主要特徽係備有：塡充 本紙張尺度逋用中國國家梯準（〇阳）人4規格（2丨0><297公釐） ------Γ--^ ^-- (請先W讀背面之注意^項再填寫本頁) 訂 -27 - 3CC505 經濟部中夬橾準局貝工消費合作社印製 A8 E8 C8 D8六、申請專利範圍 有經水蒸氣吸附法之測置具有1. 8〜3. Onm之中心 細孔直徑的活性碳繊維而構成的處理槽（44)，對上述 活性碳纖維加熱之加熱機構以及用於控制上述加熱機構之 控制機構； 在使用時，令自來水流到上述處理槽，使溶解在自來 水中之沸點較水之沸黏低主要爲三鹵化甲烷之第1物質與 沸點較水之彿點髙主要爲2 - Μ I B或洋芫荽砮之第2物 質爲活性碳繊維所吸附* 在不使用時，上述控制機構會使上述加熱機構搡作， 而將活性碳繊維加熱到上述第1物質之沸點以上，第2物 質之沸點以下的溫度，使爲活性碳織維所吸附之上述第1 物質自活性碳繊維解吸，可以使活性碳織維對第1物質之 吸附性能得以回復而使活性碳繊維再生。 8. 如申請専利範園第7項之淨水器，上述活性碳織 維之中心細孔直徑2. 0〜2. 7nm· 9. 如申請專利範圏第7項或第8項之淨水器，將用 於過濾自來水之機構設在上述處理槽之上流，可減輕粒子 成分對活性碳繊維所造成之負載* 10·—種淨水器（10)，其主要特徵係備有：填 充有經水蒸氣吸附法之測量具有2. 0〜2. 7nm之中 心細孔直徑的活性碳織維而構成的處理槽（44)，對上 述活性碳纖維加熱之加熱機構以及用於控制上述加熱機構 之控制機構： 在使用時，令自來水流到上述處理槽，使溶解在自來 -----·_---ι.κ_ 裝-- (請先閲讀背面之注f項再填寫本頁) 訂 線- 本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）-28 - 經濟部中央橾率局ec工消費合作社印裝 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 水中之沸點較水之沸點低主要爲三鹵化甲烷之第1物霣與 沸酤較水之沸點高主要爲2 - Μ I B或洋芫荽苷之第2物 質爲活性碳》維所吸附， 在不使用時，上述控制機構會使上述加熱機構搡作， 而將活性碳繊維加熱到上述第1物質之沸點以上，第2物 質之沸點以下的溫度，使爲活性碳繊維所吸附之上述第1 物質自活性碳嫌維解吸，可以使活性碳織維對第1物質之 吸附性能得以回復而使活性碳嫌維再生。 11. 一種淨水器（10)，其主要特撤係備有：可 供水流通之處理槽（44)，經水蒸氣吸附法之測量具有 2. 0〜3. Onm之中心細孔直徑而被填充到上述處理 槽之活性碳繊維，用於加热上述處理槽之加熱機構以及用 於控制上述加熱機構之控制機構： 在使用時，使自來水流到上述處理槽，使溶解在自來 水中之三鹵化甲烷與有機發奥物質爲活性碳繊維所吸附， 上述控制機構在不使用時則使上述加熱機構搡作，將 活性碳繊維加熱到1 0 0〜1 2 0°C之溫度，使爲活性碳 織維所吸附之三鹵化甲烷自活性碳繊維解吸，可以使活性 碳纖維對三鹵化甲烷之吸附性能得以再生· 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-29 - ----1ί!^_ 裝丨| (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線