多重分離過濾器及利用此過濾器製造的抗氧化水的製作方法
2023-05-28 13:42:26
多重分離過濾器及利用此過濾器製造的抗氧化水的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種多重分離過濾器，具有微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯依次層疊的構造，製造該活性碳基材濾芯時，從沸石、金、銀及它們的混合物中選擇一種以上和活性碳混合，加熱到60000～70000生成的等離子氣體在真空條件下快速冷卻到－200～－273，製造該陶瓷濾芯時，將鎂加熱到60000～70000生成等離子氣體，將該等離子氣體在真空條件下快速冷卻到－200～－273。本發明還涉及一種利用上述多重分離過濾器製造的抗氧化水，本發明抗氧化水的氧化還原電位值為負數。
【專利說明】多重分離過濾器及利用此過濾器製造的抗氧化水
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種包含微孔過濾膜、沸石、活性碳及陶瓷的多重分離過濾器、這種過濾器的製造方法及利用這種過濾器製造的抗氧化水。
【背景技術】
[0002]隨著收入水平及生活水平的提高，一般生活用水對更加乾淨的淨水的需求在增力口，飲用水要使用離子水、鹼性還原水、天然水等具有功能性的高品質用水的要求在提高。與此相應，軟水機、離子水機、鹼性還原水生成裝置、坐浴盆(BIDET)等通常的過濾構造被賦予功能性的功能商品開發正在活躍。
[0003]被充分電解的鹼性還原水一般對胃腸內的異常發酵、慢性腹瀉、消化不良、胃酸過多、便秘有效的這一點被認可，因此，就製造電解鹼性水的大部分離子水機而言，相比用作淨水器，用作醫療用物質生成器時更加被認可，鹼性還原水作為抗氧化水構成健康補助劑的一個領域。
[0004]與此相關，市面上可以見到的抗氧化水製造裝置大部分是利用直流電電氣分解水從而製造鹼性抗氧化水的裝置。但是電氣分解裝置非常昂貴，因此利用多樣的礦物素材，例如利用陶瓷的方法已被提出。
[0005]關於利用陶瓷等礦物素材的鹼性抗氧化水製造裝置，韓國公開專利第10-2007-0007979號公報中揭示了一種過濾器，該過濾器將包含多樣成分的過濾層依次層疊，具有層疊構造的鹼性抗氧化水生成過濾器由包含催化劑層、負離子發生珠子層的第一氫氣還原過濾層和包含PH調解珠子層、還原催化劑層及負離子發生鹼性珠子層的第二氫氣過濾層構成。
[0006]通過習知方法製造並銷售的抗氧化水，特別是通過電解水這樣的電性方法來得到時，特將其稱之為電解還原水或氫氣豐富水。但是電解還原水中的氫分子隨著時間的推移漸漸分散到空氣中，從而氫含量漸漸減少，其結果起不到抗氧化作用。另外，電解還原水生成裝置本身的價格昂貴，且維護費用也不低。
[0007]為解決上述問題，有一種用簡單且更加經濟實惠的方法開發的產品問世，即將可以產生氫氣的礦物棒安裝在水桶後被銷售的產品。這樣的產品不管什麼時候只要有需要就可以製造還原水供人攝取，價格也實惠。但是隨著時間的推移抗氧化水中的氫含量急劇減少的問題並未得到解決，甚至因礦物棒沒有淨水功能，只能用於過濾後的水。
【發明內容】
[0008]有鑑於此，有必要提供一種用於製造抗氧化水的多重分離過濾器，使水中氫離子濃度保持穩定，即便時間流逝依然呈鹼性，從而維持抗氧化性。
[0009]本發明關於一種水處理用多重分離過濾器，該多重分離過濾器由至少三個膜或濾芯層疊而成，更具體地該多重分離過濾器包括微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯。
[0010]一種多重分離過濾器，包括依次層疊的微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯，製造該活性碳基材濾芯時，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石粉末，經60000?70000的等離子氣體處理後，在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273，製造該陶瓷濾芯時，將鎂加熱到60000?70000生成等離子氣體，將該等離子氣體在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273。
[0011]一種多重分離過濾器，包括依次層疊的微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯，製造該活性碳基材濾芯時，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的從金及銀中選擇的一種以上的粉末，經60000?70000的等離子氣體處理後，在真空條件下快速冷卻到一200?一 273，製造該陶瓷濾芯時，將鎂加熱到60000?70000生成等離子氣體，將該等離子氣體在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273。
[0012]一種多重分離過濾器，其所包含的微孔過濾膜是將PVDF (聚偏氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚異丁烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍、膠木、脲(尿素)樹脂、聚矽氧烷或它們的混合物通過水熱誘導相分離(HTIPS:hydrothermally induced phase separation)法製成的高分子膜。
[0013]一種多重分離過濾器，其所包含的微孔過濾膜上均勻地分布有孔徑為0.025?10的氣孔，以及/或者該微孔過濾膜的孔隙度為60%?70%。
[0014]一種利用多重分離過濾器製造的抗氧化水，該多重分離過濾器包括依次層疊的微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯，製造該活性碳基材濾芯時，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石、金、銀及它們的混合物粉末，經60000?70000的等離子氣體處理後，在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273，製造該陶瓷濾芯時，將鎂加熱到60000?70000生成等尚子氣體,將該等尚子氣體在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273,該抗氧化水的氧化還原電位為一 729?一 94毫伏。
[0015]一種利用多重分離過濾器製造的抗氧化水，該多重分離過濾器包括依次層疊的微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯，製造該活性碳基材濾芯時，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石、金、銀及它們的混合物粉末，經60000?70000的等離子氣體處理後，在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273，製造該陶瓷濾芯時，將鎂加熱到60000?70000生成等尚子氣體,將該等尚子氣體在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273,該微孔過濾I旲是將PVDF (聚偏氣乙糹布)、聚乙糹布、聚丙糹布、聚本乙糹布、聚異丁糹布、聚氣乙糹布、聚四氣乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍、膠木、脲(尿素)樹脂、聚矽氧烷或它們的混合物通過水熱誘導相分離(HTIPS)法製成的高分子膜，該抗氧化水的氧化還原電位為一 729?一94毫伏。
[0016]發明效果
[0017]與現有技術相比，本發明的抗氧化水具有還原性，跟健康人細胞內的水一樣，該抗氧化水是小分子團水(small cluster water),該抗氧化水作為可以去除人體內活性氧的具有強抗氧化力的飲用水來使用。利用本發明的過濾器製造的飲用水是還原力很好的抗氧化水,可消除體內的活性氧。
[0018]將本發明的抗氧化水當作飲用水來飲用時，因為是小分子團水，容易被細胞所吸收，可以淨化血液和體液,增強體內免疫力。
【專利附圖】
【附圖說明】[0019]圖1為安裝本發明多重分離過濾器的抗氧化水製造裝置的示意圖。
[0020]主要元件符號說明
[0021]抗氧化水生成裝置100
[0022]原水流入口101
[0023]抗氧化水排出口102
[0024]上蓋103
[0025]下蓋104
[0026]殼體110
[0027]多重分離過濾器201~203
【具體實施方式】
[0028]微孔過濾膜
[0029]本發明的多重分離過濾器包含微孔過濾膜。
[0030]在水處理領域，膜分離大致分為微孔過濾(micro filteration, MF)、超過濾(Ultra filteration, UF)、納米過濾(Nano filteration, NF)、逆滲透(Reverseosmosis, R0)。所謂微孔過濾是指分離不溶於溶液的其尺寸大於膠體顆粒的顆粒，此時所用的分離膜為微孔過濾膜。
[0031]為了使微孔過濾膜有效發揮作用，首先要確保氣孔的孔徑大小均勻及高孔隙度，其次實現實質分離的活性層的厚度要薄，最小氣孔位於活性層上。
[0032]本發明的微孔過濾膜根據氣孔的孔徑大小有別於其它的膜或濾芯，主要是指氣孔孔徑為0.025~10的分離膜，氣孔孔徑0.025~I為佳，氣孔孔徑0.025~0.3為更佳。要控制微孔過濾膜的孔隙度，最好是60%~70%，從而確保不溶於溶液的溶質即便具有較大尺寸，也不會影響其透過膜。
[0033]本發明的微孔過濾膜用於製造飲用水為佳，此時微孔過濾膜可以多次再生使用，與此相反，微孔過濾膜也可以是一次性的。另一方面，微孔過濾膜也可以用於滅菌，因此可應用於醫藥或製藥。較小的細菌其大小為0.3左右，以醫療目的來使用時，大部分細菌可通過本發明的微孔過濾去除。另外，膠體狀態的微粒也可以通過微孔過濾膜的篩濾機制去除。
[0034]至今多種微孔過濾膜被開發並商品化。微孔過濾膜的初期開發階段大部分將硝酸鹽作為主材料來使用，但是由於製造過程中的安全問題，近來使用聚醯胺、聚碸、聚偏氟乙烯、聚丙烯、纖維素乙酸酯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚醚碸等多樣材料的微孔過濾膜已被商用化。
[0035]本發明的微孔過濾膜將PVDF (polyvinylidene fluoride)這樣的高分子物質作為主材料來使用，並且通過水熱誘導相分離(HTIPS:hydro thermally induced phaseseparation)法製備微孔膜。即在超過高分子熔融點的溫度下和可使高分子變得非常微細的稀釋劑熔融共混形成均勻的單相的熔融液，將其製成合適的膜形態後，快速冷卻引起相分離，接著只要使用適當的萃取劑將稀釋劑萃取出來，這部分就會在高分子基質內形成孔隙，其結果高分子基質整體將被賦予多孔性。此時通過調整冷卻速率可以調整相分離範圍大小，也可以調整孔隙大小。
[0036]通過HTIPS法製造的高分子基質、高分子膜的微細結構根據所採用的高分子和稀釋劑的種類及相分離過程而不同，通過適當調解上述變數，在氣孔大小及分布均勻的狀態下可根據需要自由變換氣孔大小及模樣，從而用於多種目的。此外，對於結晶性高分子及高強度工程塑料等，可以擴大素材範圍。本發明除了 PVDF外，也可以將聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚異丁烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍、膠木、脲(尿素)樹脂、聚矽氧烷或它們的混合物等高分子物質通過水熱誘導相分離法製造為微孔過濾膜。
[0037]活件碳某材濾芯
[0038]本發明多重分離過濾器包含活性炭基材濾芯，該濾芯把活性碳作為主材料並混入沸石、鎂、金、銀或它們的混合物。
[0039]活性碳由具有無數微細孔(Micro Pore, Meso Pore, Macro Pore)的碳集合體構成，眾所周知可作為空氣、氣體、液體淨化用吸附劑。本發明活性碳基材濾芯將活性碳作為主材料且添加沸石或鎂，是經過處裡的濾芯。
[0040]本發明活性碳呈顆粒狀、圓形、塊狀、粉末狀時有用，具有分子水平的內部氣孔為佳，若具有網狀組織，可以不分其形態來使用，每克內部表面積為500?1500或以上為佳。
[0041]本發明使用通過多種方法被活性化的碳化物，例如，在800?900左右的高溫下用水蒸氣、二氧化碳等氧化處理固定碳的GAS (氣體)法、將碳化物經藥品處理後用硫酸、磷酸、氯化鋅等擴大其微細孔，通過這種藥品處理法製備的碳化物較好。雖然碳化物的活性可以通過氣體活性化法和化學活性化法中的任一種方法來實現，但是由於沒有除活性碳以外的固體排出物，因此可以使用氣體活性化法，即利用水蒸氣、二氧化碳、氧氣、空氣等氧化性氣體使一部分碳化物在900度左右的高溫下氧化，從而生成微孔。此外，由於活性化劑與活性碳混合，從而需要追加洗滌工序，但是也可以使用化學活性化法，即利用氯化鋅、磷酸、氫氧化鉀或氫氧化鈉這樣的鹼性氫氧化物等活性化劑將碳化物或非碳化物原料通過化學反應使其活性化。
[0042]另外，本發明活性碳使用粉末狀活性碳或粒狀活性碳為佳。為了防止氧化將幹木屑加熱到300?500使其碳化製成燒灰狀態，在維持800?1000的活性爐中將燒灰活性化，從而得到粉末狀活性碳。將不完全燃燒的椰子殼在800?1000的窯爐中活性化後粉碎成8?30目(mesh)以下，從而得到粒狀活性碳。
[0043]在本發明中沸石是被混入活性碳基材濾芯的成分，是結晶性矽鋁酸鹽的總稱。沸石在構成骨架的矽鋁酸鹽中只要是存在鋁的位置都帶負電荷，因此為抵消電荷的陽離子存在於細孔(pore)內，細孔內的剩餘空間通常充滿水分子。沸石具有的三維細孔結構根據形狀和大小而不同，但是本發明沸石的細孔孔徑達到分子水平為佳。在本發明中，沸石可以根據細孔的大小及形狀控制納入細孔內的分子的大小及形狀，從而起到分子篩(molecularsieve)的作用。
[0044]沒有同時有效去除廢水或水中存在的重金屬離子這樣的有害的陽離子性或陰離子性化合物的離子交換劑。為了同時去除普通水中存在的有害的陽離子或陰離子，通常單純用物理方法混合對各自的離子去除顯示活性的離子交換劑，但是如後所述本發明活性碳基材濾芯混入沸石、鎂、金、銀等，從而不僅可以去除微菌、細菌等微生物水平的汙染物質，也可以同時去除陽離子和陰離子。
[0045]本發明中的「沸石」是指包含類似分子篩的廣義的沸石。適合本發明的沸石是分子篩，因此可以利用以下分子篩，但不限於此，如天然及合成沸石、將沸石骨架的全部或一部分矽元素用磷(P)等其它元素置換的類似分子篩(例如A1P04、SAPO, MeAPO, MeAPSO)、將沸石骨架的全部或一部分鋁元素用硼(B)、鎵(Ga)、鈦(Ti)等其它元素置換的分子篩、組合上述的分子篩、多孔性金屬或矽氧化物(例如矽質巖，MCM-系多孔性二氧化矽，多孔性二氧化鈦，二氧化鈮等)及它們的複合氧化物的分子篩、單獨或複合使用其它各種元素製造的多孔性分子篩。
[0046]在本發明中，沸石可以使用以下例舉但並不限定於此，方沸石(水合鈉鋁矽酸鹽)、銫沸石(Pollucite,水合銫鈉招娃酸鹽)、斜韓沸石(Wairakite,水合韓鈉招娃酸鹽)、貝爾伯格石(BelIbergite,水合鉀鋇銀鈉招娃酸鹽)、娃鋰招石(Bikitaite,水合鋰招娃酸鹽)、伯格斯石(Boggsite,水合韓鈉招娃酸鹽)、銀沸石(Brewsterite,水合銀鋇鈉韓招娃酸鹽)、菱沸石(水合鈣鋁矽酸鹽)及鉀菱沸石(Willhendersonite，水合鉀鈣鋁矽酸鹽)、刃沐石(Cowlesite,水合I丐招娃酸鹽)、環晶沸石(Dachiardite,水合I丐鈉鉀招娃酸鹽)、鋇沸石(Edingtonite,水合鋇韓招娃酸鹽)、柱沸石(Epistilbite,水合韓招娃酸鹽)、毛沸石(Erionite,水合鈉鉀韓招娃酸鹽)、八面沸石(Faujasite,水合鈉韓鎂招娃酸鹽)、鎂鹼沸石(Ferrierite,水合鈉鉀鎂韓招娃酸鹽)、斜鹼沸石(Amicite,水合鉀鈉招娃酸鹽)、十字沸石(Garronite,水合韓招娃酸鹽)、斜方釣沸石(Gismondin,水合鋇韓招娃酸鹽)及戈娃鈉招石(Gobbinsite,水合鈉鉀韓招娃酸鹽)、鈉菱沸石(Gmelinite,水合鈉韓招娃酸鹽)、纖沸石(Gonnardite,水合鈉韓招娃酸鹽)、古柱沸石(Goosecreekite,水合韓招娃酸鹽)、交沸石(Hameau,水合鋇鉀招娃酸鹽)、韓十字沸石(Phillipsite,水合鉀鈉韓招娃酸鹽)、韓交沸石(ffellsite,水合鋇韓鉀招娃酸鹽)、斜發沸石(Clinoptilolite,水合鈉鉀韓招娃酸鹽)及片沸石(Heulandite,水合鈉|丐招娃酸鹽)、池沸石(Laumontite,水合|丐招娃酸鹽)、插晶菱沸石(Levyne,水合韓鈉鉀招娃酸鹽)、針沸石(Mazzite,水合鉀鈉鎂韓招娃酸鹽)、麥鉀沸石(Merlinoite,水合鉀鈉韓鋇招娃酸鹽)、蒙特索馬石(Montesommaite,水合鉀鈉招娃酸鹽)、絲光沸石(Mordenite,水合鈉鉀韓招娃酸鹽)、中沸石(Mesolite,水合鈉韓招娃酸鹽)、鈉沸石(水合鈉招娃酸鹽)、韓沸石(Scolecite,水合韓招娃酸鹽)、鉀沸石(Offretite,水合I丐鉀鎂招娃酸鹽)、副鈉沸石(Paranatrolite,水合鈉招娃酸鹽)、方鹼沸石(Paulingite,水合鉀隹丐鈉鋇招娃酸鹽)，銀鹼沸石(Perlialite,水合鉀鈉|丐銀招娃酸鹽)、鈉紅沸石(Barrerite,水合鈉鉀韓招娃酸鹽)、輝沸石(Stilbite,水合鈉韓招娃酸鹽)、淡紅沸石(Stellerite,水合隹丐招娃酸鹽)、杆沸石(Thomsonite,水合鈉韓招娃酸鹽)、缺泥沸石(Tschernichite,水合隹丐招娃酸鹽)、湯河原沸石(Yugawaralite,水合韓招娃酸鹽)或它們的混合物。
[0047]另外，本發明活性炭基材濾芯中混入鎂、金、銀金屬。鎂可以利用矽酸鹽、硫酸鹽或碳酸鹽形態的鎂，雖然鎂在自然狀態下不以單一元素存在，但是也可以利用純鎂。鎂採用粉末形態為佳，使用粒徑為0.01?0.09的粉末。在本發明中金、銀採用粉末形態，其粒徑為2?20納米為佳。
[0048]下面說明活性碳中混入沸石、鎂、金、銀的方法。
[0049]本發明活性碳基材濾芯的製造過程中，對於60重量份的活性碳，混合20?40重量份的從沸石、鎂、金、銀中選擇的一種以上的粉末。像這樣的混合材料用使用射頻(RF)電源放大器的等離子炬裝置生成的60000?70000的等離子氣體進行處理，然後在真空條件下迅速冷卻到一 200?一 273。因此根據本發明可以確定混合了從沸石、鎂、金、銀中選擇的一種以上的粉末的活性碳帶有順磁性。
[0050]作為本發明的一個實施例，活性碳中混入沸石的活性碳基材濾芯的組成如下。
[0051]表1
[0052]
【權利要求】
1.一種多重分離過濾器，其特徵在於:包括依次層疊的微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯， 製造該活性碳基材濾芯時，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石粉末，經60000?70000的等離子氣體處理後，在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273， 製造該陶瓷濾芯時，將鎂加熱到60000?70000生成等離子氣體，將該等離子氣體在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273。
2.一種多重分離過濾器，其特徵在於:包括依次層疊的微孔過濾膜、活性碳基材濾芯及陶瓷濾芯， 製造該活性碳基材濾芯時，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的從金及銀中選擇的一種以上的粉末，經60000?70000的等離子氣體處理後，在真空條件下快速冷卻到一200 ?一273， 製造該陶瓷濾芯時，將鎂加熱到60000?70000生成等離子氣體，將該等離子氣體在真空條件下快速冷卻到一 200?一 273。
3.如權利要求1或2所述的多重分離過濾器，其特徵在於:該微孔過濾膜是將PVDF(聚偏氣乙糹布)、聚乙糹布、聚丙糹布、聚本乙糹布、聚異丁糹布、聚氣乙糹布、聚四氣乙糹布、聚丙糹布臆、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龍、膠木、脲(尿素)樹脂、聚矽氧烷或它們的混合物通過水熱誘導相分離(HTIPS)法製成的高分子膜。
4.如權利要求1或2所述的多重分離過濾器，其特徵在於:該微孔過濾膜上均勻地分布有孔徑為0.025?10的氣孔。
5.如權利要求1或2所述的多重分離過濾器，其特徵在於:該微孔過濾膜的孔隙度為60% ?70%ο
6.一種利用如權利要求1或2所述的過濾器製造的抗氧化水，其特徵在於:氧化還原電位為一 729?一 94暈伏。
7.一種利用如權利要求3所述的過濾器製造的抗氧化水，其特徵在於:氧化還原電位為一729?一94暈伏。
【文檔編號】B01D69/12GK103917282SQ201280038595
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年6月1日 優先權日:2011年8月4日
【發明者】白光成 申請人:Ls諾瓦株式會社, 白光成