一種多功能淨水濾芯及其製作方法與流程
2023-08-07 14:38:26 4
本發明屬於過濾材料技術領域，涉及一種新型的多功能淨水濾芯。
背景技術：
水處理系統中，常採用活性炭對水進行預處理，市場上常見的水處理濾芯品種較為單一，通常為活性炭濾芯、聚丙烯熔噴濾芯或者陶瓷濾芯等。傳統的活性炭濾芯雖然具有良好的吸附作用，能有效去除水中的餘氯、異味和顏色等，聚丙烯熔噴濾芯和陶瓷濾芯則對泥沙或者懸浮物等雜誌的過濾效果較好。上述常見的水處理濾芯對去除重金屬離子和農藥等能力非常有限，離子交換能力缺乏等。
凹凸棒土是指以凹凸棒石為主要組分的一種粘土礦物，凹凸棒土又稱坡縷石或坡縷縞石，是一種具鏈層狀結構的含水富鎂鋁矽酸鹽粘土礦物。由於凹凸棒石具有獨特的晶體結構，使之具有陽離子可交換性、吸水性、吸附脫色性，大的比表面積以及膠質價和膨脹容等物化性能和工藝性能。
蒙脫石又名高嶺石，是由顆粒極細的含水鋁矽酸鹽構成的層狀礦物，中間為鋁氧八面體，上下為矽氧四面體所組成的三層片狀結構的黏土礦物，在晶體構造層間含水及一些交換陽離子，有較高的離子交換容量，具有較高的吸水膨脹能力。
離子交換纖維，其纖維上的離子能跟溶液裡的離子作有選擇性的交換，廣泛用於海水淡化等。可用於吸附重金屬及色素且比表面大、離子交換速度快，易再生，對廢水有很好的脫色效果。
因此，上述新型過濾水材料在水處理的應用上具有很大的應用前景。
傳統的濾芯的加工方法通常採用擠壓成型或者燒結成型的加工方法。在擠壓成型加工中，通常加有膠水輔助固型，此膠水容易堵塞濾芯微孔，能破壞70％的微孔，濾材對水的阻力變大。通水量變小，親水性變差，導致通過擠壓成型加工後的濾芯，其通水量低，過濾效率低。在燒結成型加工中，通常採用粘結劑輔助固型，在經高溫活化後，堵塞濾芯微孔，對水的阻力變大。通水量變小，親水性變差，導致濾芯的過濾效率低，效果差。
因此，有必要研究一種能較大程度保持濾芯微孔，親水性較好的濾芯的加工方法。
技術實現要素：
有鑑於此，本發明的目的在於提供一種多功能淨水濾芯，不僅具有吸附作用，機械攔截能力，還具有較強的離子交換特性。
為了達成上述目的，本發明的技術方案是：
一種多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
100目～300目的凹凸棒土15％-45％；
100目～300目的活性炭纖維15％～35％；
100目～300目的新型濾水材料15％～60％；
100目～300目的纖維粘合劑5％～40％；
其中，所述新型濾水材料為離子交換纖維和/或蒙脫石。
主要由如下重量百分比的原料製備而成：
100目～300目的所述凹凸棒土20％-45％；
100目～300目的所述活性炭纖維15％～35％；
100目～300目的所述離子交換纖維15％～25％；
100目～300目的所述纖維粘合劑15％～35％。
主要由如下重量百分比的原料製備而成：
100目～300目的所述凹凸棒土15％-25％；
100目～300目的所述活性炭纖維15％～25％；
100目～300目的所述蒙脫石35％～50％；
100目～300目的所述纖維粘合劑15％～33％。
主要由如下重量百分比的原料製備而成：
100目～300目的凹凸棒土20％-30％；
100目～300目的活性炭纖維20％～30％；
100目～300目的新型濾水材料20％～55％；
100目～300目的纖維粘合劑5％～15％；
其中，所述新型濾水材料為所述離子交換纖維和/或所述蒙脫石。
所述纖維粘合劑品名為BiPUL 50TWG，由日本東洋紡株式會社提供。
一種多功能淨水濾芯的製作方法，包括以下步驟：
(1)準備100目～300目的凹凸棒土、100目～300目的活性炭纖維、100目～300目的新型濾水材料、100目～300目的纖維粘合劑；
(2)攪拌：將所述原料投入暫存罐進行混合攪拌均勻，暫存罐內加有純淨水，所述純淨水的量與原料投入總量比值為15-22：1，攪拌後形成黏稠狀的原漿料；
(3)成型：將步驟2)所得的原漿料通過管道輸送系統輸送至溼式成型裝置依次進行吸料和整型，進而成型，得到初品；或者，將步驟2)所得的原漿料通過管道輸送系統輸送至造型機進行成型處理，得到初品；
(4)烘乾：將步驟2)所得的初品傳送至烘箱，於100～130℃的溫度下，烘6～10小時，得到成品。
所述溼式成型裝置採用真空吸料機，在所述吸料的過程中，根據吸料量和真空度控制吸料的時間。
在所述攪拌過程中，所述純淨水的量與所述原料投入總量比值為19：1；在所述烘乾步驟中，所述初品於120～125℃的所述烘箱中，烘7.5～8.5h，得到成品。
採用上述技術方案後，本發明一種多功能淨水濾芯，以凹凸棒土、新濾水材料和纖維粘合劑為原料製作而成，凹凸棒土和活性炭纖維均具有吸附作用，凹凸棒土和新濾水材料均具有離子交換能力；纖維粘合劑有助於成型，防止成品在使用過程中變形縮水等。且可提高成品的機械攔截能力，提高水處理能力，與傳統的濾芯相比，本發明具有多功能性，不僅具有吸附作用和機械攔截能力，還具有較強的離子交換熱性，吸附容量大。
本發明一種多功能淨水濾芯的製作方法，經過混合攪拌、成型和烘乾步驟，工藝簡單，在烘乾的時候控制烘的溫度，使得纖維粘合劑的膠質能熔化且不焦化，成型後依舊呈纖維狀，保證成品品質。與傳統的技術相比，本發明採用溼式成型的製作方法，通過纖維粘合劑製成的濾芯，在成品的濾芯中纖維粘合劑也呈纖維狀，不易堵塞濾芯微孔，這樣成品的濾芯保留了濾芯微孔，即不破壞微孔，不堵塞微孔，既能減少濾芯過濾時受到的阻力，過濾通暢，又能形成較大的通水量，在具有良好親水性的同時還能延長濾芯的使用壽命。
具體實施方式
為了進一步解釋本發明的技術方案，下面通過具體實施例來對本發明進行詳細闡述。本發明中，凹凸棒土採用凹凸棒纖維狀粉。
一、濾芯製作
實施例一
一種新型的多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
100目的凹凸棒土30％；
100目的活性炭纖維20％；
100目的離子交換纖維25％；
100目的纖維粘合劑25％。
該多功能淨水濾芯的製作方法，包括如下步驟：
(1)原料準備：準備100目的凹凸棒土、100目的活性炭纖維、100目的離子交換纖維和100目的纖維粘合劑；
(2)混合攪拌：將步驟(1)中的原料按上述比例，投入暫存罐中，暫存罐裝設有自動攪拌裝置，暫存罐中加有純淨水，純淨水的量與投入原料投入總量的比值為19:1，攪拌後形成黏稠狀的原漿料；
(3)成型：將步驟2)所得的原漿料通過管道輸送系統輸送至真空吸料機的漿料槽，在真空吸料機的固定工位上安裝有圓環狀的濾芯筒，該濾芯筒開設有微孔，便於原漿料在真空作用下被吸附成圓筒狀的濾芯。為了防止原漿料穿過微孔，在濾芯筒的外側壁上包覆有一層無紡布，然後，濾芯基材被吸附於濾芯筒上至一定厚度。該厚度可依據實際需求進行適應性調整。進一步地，將吸料後的濾芯進行整型，進而成型，得到初品；需要說明的是，本發明中，濾芯可製成棒狀、塊狀或者片狀等。不同形狀和規格的濾芯在真空吸料機中的吸料時間不同，可依據實際情況進行適用性調整；
(4)烘乾：將步驟3)所得的初品傳送至烘箱，於115℃的溫度下，烘8小時，得到成品，即該新型水處理濾芯。
實施例二
一種新型的多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
300目的凹凸棒土25％；
300目的活性炭纖維20％；
300目的離子交換纖維40％；
300目的纖維粘合劑15％。
該多功能淨水濾芯的製作方法，包括如下步驟：
(1)原料準備：準備300目的凹凸棒土、300目的活性炭纖維、300目的離子交換纖維和300目的纖維粘合劑；
(2)混合攪拌：將步驟(1)中的原料按上述比例，投入暫存罐中，暫存罐裝設有自動攪拌裝置，暫存罐中加有純淨水，純淨水的量與投入原料投入總量的比值為20:1，攪拌後形成黏稠狀的原漿料；
(3)成型：將步驟2)所得的原漿料通過管道輸送系統輸送至真空吸料機的漿料槽，在真空吸料機的固定工位上安裝有圓環狀的濾芯筒，該濾芯筒開設有微孔，便於原漿料在真空作用下被吸附成圓筒狀的濾芯。為了防止原漿料穿過微孔，在濾芯筒的外側壁上包覆有一層無紡布，然後，濾芯基材被吸附於濾芯筒上至一定厚度。該厚度可依據實際需求進行適應性調整。進一步地，將吸料後的濾芯進行整型，進而成型，得到初品；需要說明的是，本發明中，濾芯可製成棒狀、塊狀或者片狀等。不同形狀和規格的濾芯在真空吸料機中的吸料時間不同，可依據實際情況進行適用性調整；
(4)烘乾：將步驟3)所得的初品傳送至烘箱，於115℃的溫度下，烘8小時，得到成品，即該新型水處理濾芯。
實施例三
一種新型的多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
250目的凹凸棒土15％；
250目的活性炭纖維15％；
250目的蒙脫石40％；
250目的纖維粘合劑30％。
該多功能淨水濾芯的製作方法，包括如下步驟：
(1)原料準備：準備250目的凹凸棒土、250目的活性炭纖維、250目的纖維粘合劑和250目的蒙脫石；
(2)混合攪拌：將步驟(1)中的原料按上述比例，投入暫存罐中，暫存罐裝設有自動攪拌裝置，暫存罐中加有純淨水，純淨水的量與投入原料投入總量的比值為18:1，攪拌後形成黏稠狀的原漿料；
(3)成型：將步驟2)所得的原漿料通過管道輸送系統輸送至真空吸料機的漿料槽，在真空吸料機的固定工位上安裝有圓環狀的濾芯筒，該濾芯筒開設有微孔，便於原漿料在真空作用下被吸附成圓筒狀的濾芯。為了防止原漿料穿過微孔，在濾芯筒的外側壁上包覆有一層無紡布，然後，濾芯基材被吸附於濾芯筒上至一定厚度。該厚度可依據實際需求進行適應性調整。進一步地，將吸料後的濾芯進行整型，進而成型，得到初品；需要說明的是，本發明中，濾芯可製成棒狀、塊狀或者片狀等。不同形狀和規格的濾芯在真空吸料機中的吸料時間不同，可依據實際情況進行適用性調整；
(4)烘乾：將步驟3)所得的初品傳送至烘箱，於120℃的溫度下，烘7.5小時，得到成品，即該新型水處理濾芯。
實施例四
一種新型的多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
100目的凹凸棒土20％；
100目的活性炭纖維20％；
100目的蒙脫石45％；
100目的纖維粘合劑15％。
該多功能淨水濾芯的製作方法，包括如下步驟：
(1)原料準備：準備100目的凹凸棒土、100目的活性炭纖維、100目的纖維粘合劑和100目的蒙脫石；
(2)混合攪拌：將步驟(1)中的原料按上述比例，投入暫存罐中，暫存罐裝設有自動攪拌裝置，暫存罐中加有純淨水，純淨水的量與投入原料投入總量的比值為20:1，攪拌後形成黏稠狀的原漿料；
(3)成型：將步驟2)所得的原漿料通過管道輸送系統輸送至真空吸料機的漿料槽，在真空吸料機的固定工位上安裝有圓環狀的濾芯筒，該濾芯筒開設有微孔，便於原漿料在真空作用下被吸附成圓筒狀的濾芯。為了防止原漿料穿過微孔，在濾芯筒的外側壁上包覆有一層無紡布，然後，濾芯基材被吸附於濾芯筒上至一定厚度。該厚度可依據實際需求進行適應性調整。進一步地，將吸料後的濾芯進行整型，進而成型，得到初品；需要說明的是，本發明中，濾芯可製成棒狀、塊狀或者片狀等。不同形狀和規格的濾芯在真空吸料機中的吸料時間不同，可依據實際情況進行適用性調整；
(4)烘乾：將步驟3)所得的初品傳送至烘箱，於120℃的溫度下，烘8小時，得到成品，即該新型水處理濾芯。
實施例五
本實施例與實施例一的區別在於原料的重量百分比。
本實施例中，一種新型的多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
100目的凹凸棒土20％；
100目的活性炭纖維20％；
100目的離子交換纖維55％；
100目的纖維粘合劑5％。
實施例六
本實施例與實施例三的區別在於原料的重量百分比。
本實施例中，一種新型的多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
250目的凹凸棒土20％；
250目的活性炭纖維20％；
250目的蒙脫石50％；
250目的纖維粘合劑10％。
實施例七
本實施例與實施例一的區別在於原料的重量百分比的，以及原料的粒度不同。
本實施例中，一種新型的多功能淨水濾芯，主要由如下重量百分比的原料製備而成：
200目的凹凸棒土40％；
200目的活性炭纖維30％；
200目的離子交換纖維20％；
200目的纖維粘合劑10％。
實施例八
本實施例與實施例一～實施例七任一實施例的區別在於：多功能淨水濾芯的製作方法中的步驟(3)，本實施例中，步驟(3)成型中通過造型機將原漿料造成球形、柱狀、或者顆粒形狀等初品。
需要說明的是，本發明中的100目～300目凹凸棒土可為市售所得，也可通過通過購買凹凸棒土進行切割研磨進而達到相應顆粒大小要求。100目～300目的活性炭纖維、離子交換纖維和蒙脫石可為市售所得，也可通過購買蒙脫石進行切割研磨進而達到相應顆粒大小要求。本發明中，纖維粘合劑，以及新型濾水材料均為市售所得，其中，纖維粘合劑品名為BiPUL 50TWG，由日本東洋紡株式會社提供。
二、性能測試
將上述實施例一至實施例七所製作得到的濾芯，分別對生活飲用水採樣進行水處理測試。表1為實施例七所製得到的一種多功能淨水濾芯對採樣的生活飲用水進行水處理過濾測試得到的測試結果報告，結果表明：本發明一種多功能淨水濾芯具有較好的吸附能力，離子交換能力和機械攔截能力。
需要說明的是，實施例七為本發明的優選方案，本發明中其他實施例所製得的濾芯所測試的各項目相應的測試結果均符合技術要求，其測試結果與下表相同或相近。
表1測試結果報告
上述實施例並非限定本發明的產品形態和式樣，任何所屬技術領域的普通技術人員對其所做的適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明的專利範疇。