水喉式直飲水處理器的製作方法

2023-08-02 11:50:51

本發明涉及淨水器領域，尤其涉及水喉式直飲水處理器。

背景技術：

直飲水機，顧名思義，就是對水進行淨化，使之可以直接飲用的機器設備。在家庭中通過多級淨化，使家庭中的自來水能夠達到直飲的效果。其工作原理是對原水施加一定的壓力，使水分子和離子狀態的礦物質元素通過反滲透膜(反滲透膜上的孔徑只有0.0001微米，而細菌，病毒的直徑一般有0.02－1微米)，使溶解在水中的有害物質(如重金屬、細菌、病毒)等被截留清除，從而達到淨化飲用水的目的。現有市面上直飲水處理器其技術原理一般主要通過5層過濾來達到淨化水的作用：

第1級：(PP纖維濾芯)有效去除水中大於5微米的肉眼可見雜質，如懸浮物、泥沙、紅蟲、鐵鏽等固體沉澱物。

第2級：(顆粒活性碳濾芯)可去除水中有機物、重金屬以及異味、異色等，如農藥、餘氯、三氯甲烷等。

第3級：(精密活性碳濾芯)深度吸附自來水中的異色異味等。

第4級：(RO逆滲透膜)應用膜分離技術將水中所有病毒、細菌、重金屬等徹底去除，所產生的水極之純淨。

第5級：(後置抑菌活性碳濾芯)更徹底的吸附水中的異色、異味，調整水質口感，確保水質甘醇甜美，利於人體吸收。

現有技術的直飲水機的主要缺陷在於：

1、淨化後的水過於純淨，缺少對人體有益的微量元素，且水不是弱鹼性水，長期飲用對人體會造成不良反應；

2、直飲水機首先濾芯不能排汙，壽命比較短，一般使用壽命在3個月到1年左右，且濾芯形成汙堵；

3、出水量小，一般只適合飲用，不能應用到其它活動中(如洗菜，洗碗，拖地等)；

4、資源浪費比較大，平均出一杯純水，要產生3杯廢水，同時必須用電，耗費資源，並且機器本身的維護成本也比較高，需要額外設置汙水管，浪費太嚴重；

5、安裝步驟十分麻煩，一般都是專業人員上門安裝調試，且需要布線，對家庭裝修等會造成一些影響；且因為管件接頭比較多，容易出現滲水等小問題。

6、濾芯需要清洗的時間過於頻繁，且拆洗步驟麻煩，使用時十分不便。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種水喉式直飲水處理器。本發明淨水、抗菌效果好，且淨化後的水為弱鹼性水，含有微量元素，對人體有益。此外本發明結構簡單，拆卸方便。

本發明的具體技術方案為：一種水喉式直飲水處理器，包括殼體、旋轉調溫蓋以及設於所述殼體內的三個濾芯、加熱模塊、加壓水泵、電子控制系統和模式切換模塊；所述三個濾芯分別為多元離子抗菌PP纖維濾芯、RO反滲透膜濾芯和抗菌礦化濾芯；所述多元離子抗菌PP纖維濾芯、加壓水泵、RO反滲透膜濾芯和抗菌礦化濾芯依次連通，多元離子抗菌PP纖維濾芯還與抗菌礦化濾芯連通；殼體上還設有原水進口、淨水出口、反衝洗入口和反衝洗出口；所述原水進口和反衝洗出口分別與多元離子抗菌PP纖維濾芯連通，所述淨水出口和反衝洗入口分別與抗菌礦化濾芯連通；所述加熱模塊用於加熱通過加壓水泵的水，所述旋轉調溫蓋蓋於殼體頂部；所述切換模塊用於切換淨水、原水和反衝洗模式；所述電子控制系統分別與旋轉調溫蓋、加熱模塊、加壓水泵以及模式切換模塊電路連接並用於控制整個水喉式直飲水處理器的電路工作。

在本發明中，三個濾芯可以為收購產品也可以本發明自製的濾芯。加熱模塊、模式切換模塊、電子控制系統等功能模塊均通過現有技術中常規的電路連接得以實現。

本發明安裝後，有三種淨水、原水、反衝洗三種工作模式。

淨水模式：水龍頭中的水通過水管按先後順序分別流經多元離子抗菌PP纖維濾芯、加壓水泵、RO反滲透膜濾芯和抗菌礦化濾芯進行淨化，在多元離子抗菌PP纖維濾芯去除水中雜質(包括微生物、細菌、餘氯、漂白粉、有害膠體)並去除水中對人體有害的元素(如鉛，汞，鉻，砷，鎘等重金屬元素及抗生素)，在通過RO反滲透膜濾芯將水中所有病毒、細菌、重金屬等徹底去除，並使水軟化；然後流經抗菌礦化濾芯在水中溶出人體所需的礦物質，如鎂、鐵、鉀、氟、鈣等，並將水瞬間負離子化，擁有永久性的微弱電流、釋放負離子，並使水成弱鹼性。負離子具有很好的還原性與人體內元素結合後能使人身心放鬆，具有活化細胞、提高自然治癒力等作用，並能抑制身體的氧化或老化；此外，負離子也具有除臭的功效；放射遠紅外線，改善血液循環。並改善水的口感。此外多元離子抗菌PP纖維濾芯與抗菌礦化濾芯均具備抗菌抑菌的能力，同時由於濾芯的高通量，導致水流量變大，可以用作清洗蔬菜，廚具等；且使濾芯不易被雜質等堵塞，可以有效解決二次汙染的問題。且大大增加了濾芯的使用壽命，並且排沸水裡也會很大程度上的降低，不造成資源的浪費。水流通過加壓水泵時，加熱模塊可進行加熱，在這裡用戶可以通過用單手指調節旋轉調溫蓋對水溫進行控制。

原水模式，水龍頭中的水通過水管流經多元離子抗菌PP纖維濾芯和抗菌礦化濾芯，不經過加壓水泵和RO反滲透膜濾芯，從淨水口流出。

反衝洗模式，水龍頭中的水通過水管按先後順序分別流經抗菌礦化濾芯、RO反滲透膜濾芯、加壓水泵和多元離子抗菌PP纖維濾芯，從反衝洗出口流出，可以讓濾芯長時間保證自己身的清潔，以減免人力清洗成本。

作為優選，所述殼體上還設有變色溫度顯示器。變色溫度顯示器能夠數字與顏色顯示水溫，方便用戶更為直觀的觀察。

作為優選，所述多元離子抗菌PP纖維濾芯、RO反滲透膜濾芯和抗菌礦化濾芯包括外濾筒、透水濾管和頂蓋；所述透水濾管的頂部固定於所述頂蓋底部，頂蓋密封設於外濾筒頂部的開口處且透水濾管設於外濾筒內部；外濾筒的底部設有進水管，透水濾管底部設有出水管且所述出水管延伸至外濾筒的底部與下一部件連通；其中多元離子抗菌PP纖維濾芯的進水管分別與原水進口與反衝洗出口連通；抗菌礦化濾芯的出水管分別與淨水出口與反衝洗入口連通。

作為優選，所述抗菌礦化濾芯的外濾筒與透水濾芯之間還填充有礦化球。礦化球富含礦物元素，能夠使淨化後的水中含有微量元素。且礦化球的清洗、更換方便。

作為優選，所述模式切換模塊包括模式切換鍵和若干電磁閥；所述電磁閥安裝於相鄰濾管或加壓水泵之間的管路上；所述模式切換鍵安裝於殼體外壁上。

作為優選，所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾芯，包括以下原料製備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的0.5-3％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的0.8-1.2％。

在本發明中，將抗菌粉體與聚丙烯粉和食用植物油進行複合，製得具有抗菌能力的濾芯。該濾芯抗菌效果好，耐水解性、抗氧化性強，耐酸鹼，使用壽命長；並且抗菌劑在濾芯材料中的溫度依賴性低。

作為優選，所述抗菌粉體的包括以下原料製備而成：氧化鋯15-28份、硝酸銀5-19份、銅8-18份、鋅6-12份、氧化鎂20-25份。

目前的高分子材料中所添加的抗菌劑一般為以下三類：季銨鹽類抗菌劑、季膦鹽類抗菌劑、含有機錫基團的抗菌劑。但是上述三種抗菌劑均存在各自的缺點：

(1)含季銨鹽類抗菌劑的高分子材料的抗菌能力受長鏈烷基的影響較大。是因為其中的R1鏈的長短對抗菌能力影響較大，特別是其中的碳原子數量沒在10-16之間時，抗菌劑對細菌基本沒有殺傷力，所以就必須要將碳原子控制在這之間，抗菌劑才會有效果，但這種技術和這種要求不僅成本高還很難達到。

(2)含有季膦鹽類的抗菌劑在離子緊密的情況下抗菌活性差。這種抗菌劑只有在形成自由離子的情況下，抗菌活性才會較為活躍，也就說，只有提高季膦鹽單體的含量，才能提高它的抗菌活性。雖然現在的技術可以合成含鋶鹽基團的聚合物，比小分子抗菌活性要好，但這種抗菌劑的熱穩定性較差。而且這種環境下的抗菌劑不僅效果差更重要的是不安全。

(3)含有機錫基團的抗菌劑對於革蘭氏陰性細胞的殺滅率較低。造成這種情況出現的原因是因為單體共聚後，由於抗菌基團濃度的下降，抗菌活性也隨之下降。這種離子單體共聚是藉助催化劑的作用使幾種單體分子活化成離子而進行共聚的反應，這是現階段這種抗菌劑主要的合成方法。因為這種合成方法對金黃色葡萄色球菌有很好的殺滅率，所以克服其對革蘭氏陰性細胞的殺滅率低的問題是現在要解決的重點。

本發明的抗菌粉體為微磁電離子抗菌劑，利用離子抗菌原理和微磁電場技術原理，形成了一種新型高效高分子抗菌添加劑。有效地提高了高分子材料的抗菌性能和使用壽命，避免了傳統高分子抗菌材料的抗菌性低下、使用壽命低和溫度依賴性太強等問題，使一般的磁電高分子材料符合了社會需求。其優點具體為：

(1)微磁電離子抗菌劑通過離子抗菌的方法來提高抗菌能力。針對上述三種抗菌劑出現的問題，多元離子抗菌濾布在磁電的基礎上，通過離子抗菌的手段，吸附交換各種離子，穩定了R1鏈的長短，將其控制在可控範圍內，使抗菌性達到最活躍的狀態。而對於離子出現緊密的狀態造成抗菌活性差的問題，在離子交換中可以將單個的季膦鹽單體含量提高以提高抗菌活性。而離子單體共聚可以使用離子交換法來打破這種局面，並且可以添加各種對人體無害的離子來使抗菌性能提高。

(2)微磁電離子抗菌劑可以有效幹擾細胞壁的合成。細菌細胞壁重要組分為肽聚糖，離子抗菌劑對細胞壁的幹擾作用，主要抑制多糖鏈與四肽交聯有連結，從而使細胞壁失去完整性，失去了對滲透壓的保護作用，損害菌體而死亡。

微磁電離子抗菌劑可損傷細胞膜。細胞膜是細菌細胞生命活動重要的組成部分。因此，如細胞膜受損傷、破壞，將導致細菌死亡。

微磁電離子抗菌劑能夠抑制蛋白質的合成。蛋白質的合成過程變更、停止、使細菌死亡。蛋白質對於細菌來說是物質基礎，是有機大分子，是構成細胞的基本有機物，是生命活動的主要承擔者。沒有蛋白質就沒有生命，而離子交換法破環了蛋白質的合成過程，使整個過程變更或者停止，這樣細菌就停止生長或者死亡。

微磁電離子抗菌劑能夠幹擾核酸的合成。總的說是阻礙遺傳信息的複製，包括DNA、RNA的合成，以及DNA模板轉錄mRNA等。

(3)添加有微磁電離子抗菌劑的高分子材料的使用壽命長。高分子材料的使用壽命一般和抗氧化直接相關，抗氧化能力越好，使用壽命就越長；反之則相反。而微磁電離子抗菌劑的抗氧化加強是通過離子抗菌的技術來實現的，加強了耐氧化性，會讓其在一定時間內保持其固有的屬性，不被氧化，延長其使用壽命。而且離子交換可以加入抗氧化的離子，使材料隔絕氧氣，提升材料的抗氧化，增加使用壽命。所以對比於其他的材料，添加有微磁電離子抗菌劑的高分子材料使用壽命會比較長。

本發明通過磁場加強了複合金屬離子的電離活性和強度，有效地提高了抗菌滅菌性能，有效地防止細菌的滋生。

作為優選，所述硝酸銀的質量為氧化鋯質量的1/3-2/3。

作為優選，所述抗菌粉體的粒度為160-240目。

作為優選，所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾芯的製備方法，包括以下步驟：(1)抗菌粉體的製備：稱取15-28份氧化鋯粉體，溶於180-240份水中配成懸浮液，以180-220r/min的速度攪拌22-32min；另行分別稱取5-19份硝酸銀、8-18份銅粉，6-12份鋅粉和20-25份氧化鎂，用55-65份去離子水配成混合溶液，將混合溶液加溫至80-90℃，保溫30-60min，然後冷卻；冷卻後，攪拌26-32min，將混合溶液加入到上述的懸浮液中；最後將溶液在280-320℃下烘乾，研磨成粒度為160-240目的抗菌粉體。

(2)聚丙烯抗菌顆粒的製備：稱取聚丙烯粉，與步驟(1)製得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然後以80-120r/min的速度攪拌22-32min，最後放入雙螺杆成粒機中造粒成型，製得聚丙烯抗菌顆粒。

(3)多元抗菌離子濾芯的製備：將步驟(2)製得的聚丙烯抗菌顆粒製備成熔噴濾芯或繞線濾芯。

上述原料份數均為重量份。

其中，經過步驟(1)的特定方法製得的抗菌粉體，其在高分子材料中的抗菌性、分散性好，特別適合用於與後續的聚丙烯粉、食用植物油複合。在步驟(1)中，各金屬元素的配比對抗菌份的抗菌性以及其他性能具有較大影響，需要嚴格控制。

作為優選，所述聚丙烯粉的粒徑為0.25-5微米。

作為優選，步驟(1)中，混合溶液以4-6mL/min的速率滴加到所述懸浮液中。

在步驟(2)中，以聚丙烯粉為基體進行複合，食用植物油起到潤滑、粘合的作用。

作為優選，所述熔噴濾芯的製備方法為：

將聚丙烯抗菌顆粒放入螺杆擠壓機切片，接著在螺杆進料段被輸送和預熱，繼而經螺杆壓縮段壓實、排氣，然後在140-185℃下進行熔融，將熔融後的熔體用細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，並輸送到計量泵，然後計量泵增加2.5-3.5Pa壓力，加溫至210-310℃，再將熔體準確計量後依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然後熔體細流從模頭噴絲孔噴出直徑為5-500微米的纖維絲；纖維絲依靠牽伸氣流熱量及本身的餘熱在在成網裝置上互相粘合纏結，形成連續纖網，將纖網用卷繞機以80-240m/min的速度卷繞成厚度為4-6cm的管狀，最後將管狀濾芯分切成段，製得熔噴濾芯。

上述方法製得的PP纖維熔噴濾芯：具有孔徑均勻，外疏內密的深層過濾結構，並具有過濾效率高，耐酸鹼的優良特性。能有效地去除液體中的懸浮物、微粒、鐵鏽等雜質。

作為優選，所述繞線濾芯的製備方法為：

將聚丙烯抗菌顆粒放入螺杆擠壓機切片，接著在螺杆進料段被輸送和預熱，繼而經螺杆壓縮段壓實、排氣，然後在140-185℃下進行熔融，再將熔融後的熔體用細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，並輸送到計量泵，然後計量泵增加2.5-3.5Pa壓力，加溫至210-310℃，再將熔體準確計量後依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然後熔體細流從模頭噴絲孔噴出直徑為5-500微米的纖維絲；與此同時，上述纖維絲被牽伸氣流拉伸為長度40-75mm的短纖維；將短纖維放入開松機開松，去除短纖維中的雜質，將開松後的短纖維放入蓋板式梳棉機，進一步去除雜質和不可紡織的短纖維並抽長拉細條子，纖維伸直、去彎鉤；再放入並條機讓5-8根條子混合，改善均勻度，然後卷繞成線；將繞線放入纏繞機以60-300m/min的速度均勻地纏繞在聚丙烯骨架上，製得繞線濾芯。

上述方法製得的PP纖維繞線濾芯：是一種深層過濾芯，用於低粘度、低雜質量的過濾，具有外疏內密的蜂窩狀結構，能有效地去除流體中的懸浮物、微粒、鐵鏽等雜物,具有十分優良的過濾特性。

作為優選，所述細孔燒結金屬的孔徑為0.01-0.1mm。

作為優選，所述抗菌礦化濾芯的透水濾芯由多元離子抗菌礦巖濾料和多元水合還原抗菌材料製備而成。

作為優選，所述多元離子抗菌礦巖濾料的製備方法如下：

a)各稱取10份AgNO3、Cu(NO3)2，加入到50-65份去離子水中，以80-220r/min攪拌22-35min，調節pH至4.3-5.6，製得酸性液體。

b)稱取200-300份火山巖，清水衝洗3-5次後分別放入容器中，加入400-500份去離子水浸泡72h；稱取200-300份麥飯石，清水衝洗3-5次後放入另一容器中，加入600-720份去離子水浸泡48h；浸泡後自然風乾，浸入到步驟a)得到的酸性液體內，20r/min攪拌60min；取出後放入活化爐升溫進行活化，得到活化後的火山巖與麥飯石。

c)稱取22-28份Zn粉，加入180-240份去離子水配成懸浮液，180-220r/min攪拌22-32min後，將步驟b)得到的活化後的火山巖與麥飯石加入到懸浮液中，在磁場條件下浸泡10-20min，加溫至80-90℃，取出冷卻後用去離子水衝洗，再放入200-300份去離子水中，加溫至80-90℃，保溫2-3min後降溫至60-70℃，取出用60-70℃熱水清洗3-5次再用蒸餾水清洗3-5次，風乾後用烘箱烘乾；然後將火山巖與麥飯石按質量比1：1研磨至400目-600目，加入200目活性碳粉50-100份，混合均勻後放入步驟a)得到的酸性液體，加溫至50-80℃，再以120r/min的速度攪拌30分鐘，烘乾得到混合粉料。

d)使用離心造粒機將步驟c)得到的混合粉料製成1-5mm的球形顆粒，自然涼曬乾燥；再放置於爐內，把爐的溫度升至500-800℃，保溫10分鐘，繼續升溫至850-900℃，保溫30分鐘，自然冷卻後出爐，得到多元離子抗菌礦巖濾料。

在本技術方案中，本發明的多元離子抗菌礦巖濾料利用離子抗菌原理和微磁電場技術原理，形成了一種新型高效抗菌添加材料。有效地提高了抗菌性能和使用壽命，避免了傳統抗菌材料的抗菌性低下、使用壽命低和溫度依賴性太強等問題。其優點具體為：

(1)多元離子抗菌礦巖濾料通過離子抗菌的方法來提高抗菌能力。通過離子抗菌的手段，吸附交換各種離子，使抗菌性達到最活躍的狀態。添加各種對人體無害的離子來使抗菌性能提高。

(2)多元離子抗菌礦巖濾料可以有效幹擾細胞壁的合成。細菌細胞壁重要組分為肽聚糖，離子抗菌劑對細胞壁的幹擾作用，主要抑制多糖鏈與四肽交聯有連結，從而使細胞壁失去完整性，失去了對滲透壓的保護作用，損害菌體而死亡。

多元離子抗菌礦巖濾料可損傷細胞膜。細胞膜是細菌細胞生命活動重要的組成部分。因此，如細胞膜受損傷、破壞，將導致細菌死亡。

多元離子抗菌礦巖濾料能夠抑制蛋白質的合成。蛋白質的合成過程變更、停止、使細菌死亡。蛋白質對於細菌來說是物質基礎，是有機大分子，是構成細胞的基本有機物，是生命活動的主要承擔者。沒有蛋白質就沒有生命，而離子交換法破環了蛋白質的合成過程，使整個過程變更或者停止，這樣細菌就停止生長或者死亡。

(3)添加有多元離子抗菌礦巖濾料的使用壽命長。抗菌劑的使用壽命一般和抗氧化直接相關，抗氧化能力越好，使用壽命就越長；反之則相反。而多元離子抗菌礦巖濾料的抗氧化加強是通過離子抗菌的技術來實現的，加強了耐氧化性，會讓其在一定時間內保持其固有的屬性，不被氧化，延長其使用壽命。而且離子交換可以加入抗氧化的離子，使材料隔絕氧氣，提升材料的抗氧化，增加使用壽命。所以對比於其他的材料，添加有多元離子抗菌礦巖濾料的材料使用壽命會比較長。

本發明通過磁場加強了複合金屬離子的電離活性和強度，有效地提高了抗菌滅菌性能，有效地防止細菌的滋生。

在製備過程中，a)的酸性液體主要是為了清洗火山巖與麥飯石微孔中的無機雜質，增加孔隙率，使其pH值達到一定的範圍內；

酸洗的化學反應：Zn+Cu(NO3)2＝Zn(NO3)2+Cu，Zn+2AgNO3＝＝Zn(NO3)2+2Ag，

2Zn(NO3)2＝2ZnO+4NO2↑+O2↑(分解)；

活化的作用：在高溫下C與氧氣發生氧化還原進行活化，通過C的氣體反應(燒失)達到碳粒中造碳的目的。其主要化學反應工如下：(氧氣充足時)：C+O2＝CO2，若氧氣不足：2C+O2＝2CO，C+CO2＝2CO。製成多元離子抗菌礦巖濾料，對水中的重金屬離子Pb、Hg、Cr、Cd、As的吸附率達96％以上，對大腸桿菌的吸附率達95％以上。將濾料浸泡水中，水將礦化，其中的礦物質和微量元素都是人體所必需的，而且還能雙向調節水中的pH值的作用。

作為優選，步驟c)中磁感應強度0.05-1.2T。

作為優選，步驟b)活化的溫度為800-900℃。

作為優選，步驟c)中烘箱的溫度為200-300℃。

作為優選，火山巖的粒徑為2-3mm，麥飯石的粒徑為3-4mm。

作為優選，所述多元水合還原抗菌材料的製備方法如下：

(1)分別配製濃度為140-160g/L的硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液和硫酸鈉溶液；將三種溶液在避光容器中混合，攪拌均勻後得到溶液A。

(2)分別用稀鹽酸溶解鎂和鋅，得到含有氫氣的氯化鎂溶液和含有氫氣的氯化鋅溶液，將氯化鎂溶液和氯化鋅溶液混合均勻，得到溶液B。反應方程分別為：

Mg+2HCl＝MgCl2+H2↑

Zn+2HCl＝＝＝ZnCl2+H2↑

(3)將銅、28-32wt％的過氧化氫溶液、30-35wt％的硫酸溶液按質量比1:2.5-3.5:0.4-0.6混合反應，得到溶液C。

針對於金屬銅的溶解，則要採用對環境無汙染的過氧化氫溶液，因為銅位於氫之後，也就是說在過氧化氫溶液中銅不能反應。但可以用氧化還原法。這個方法的原理是：在酸性溶液中加入氧化劑，氧化劑在酸性條件下能夠把銅氧化生成銅離子，從而將金屬銅溶解得到溶液C。反應方程為：

Cu+H2SO4+H2O2＝CuSO4+2H2O

(4)將溶液A、溶液B、溶液C混合，得到混合溶液D，在80-140℃下保溫攪拌4-6min，然後降溫至20-35℃，向混合溶液D中添加其1.5-2.5倍質量的沸石，加熱至120-140℃，充分進行離子交換和吸附後，烘乾，得到多元水合還原抗菌材料。

沸石具有防爆沸的效果，在材料的添加初始時期添加，可以防止一些易溶解原料在一定熔點和沸點時的產生爆沸。但是需要注意的是，必須在降溫後再添加沸石，若是在實驗過程中加入，如不控制溫度，可能會立即出現爆沸的現象，所以為了保證實驗的安全性，要控制實驗的溫度，在常溫狀態下添加。其次，沸石作為抗菌劑的載體，是用於吸附的作用，能夠將溶液中的各種金屬以及少量的氫氣等物質進行吸附。

本發明的通過離子的作用來達到抗菌的效果，在常溫下抗菌性能比一般的抗菌劑要好。這種材料內部能夠形成原電池效應，之所以會形成這種效應的原因是該材料內部含有的幾種金屬離子，這幾種金屬之間的價格差導致它們之間形成了電位差，形成原電池效應，從而提高了抗菌的活性。同時，本發明的多元水合還原抗菌材料由於含有氫氣，其具有強還原性，能夠起到抗氧化作用，對人體有益。

用氫來做抗氧化劑的原因為：首先，氫本身結構簡單，與自由基反應的產物也簡單。例如，人喝水後，與羥自由基反應生成水，多餘的氫可通過呼吸排出體外，不會有任何殘留，對身體無毒副作用。其次，氫的分子量低，用作濾芯時，水中會含有氫分子，這時氫分子可以通過血腦屏障，也可自由擴散到細胞的任何位置，甚至是細胞核和線粒體。最後，氫的製備容易，價格低廉。因此，作為一種有選擇性、無毒、無殘留、價格便宜的抗氧化物質，氫氣具有良好的應用前景，特別是由於氫氣本身極大的生物安全性，在現階段是最好的一種。

作為優選，步驟(1)中，所述硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液和硫酸鈉溶液按質量比0.8-1.2:0.8-1.2:0.8-1.2混合。

作為優選，步驟(2)中，用濃度為23-25％的稀鹽酸溶液溶解其0.4-0.5倍質量的鎂，用濃度為25-27％的稀鹽酸溶液溶解其0.4-0.5倍質量的鋅；所述氯化鎂溶液和氯化鋅溶液按質量比0.8-1.2:0.8-1.2混合。

作為優選，步驟(4)中，溶液A、溶液B、溶液C按質量比1.5-2.5:1.5-2.5:1混合。

與現有技術對比，本發明的有益效果是：

1、本發明淨水、抗菌效果好，且淨化後的水為弱鹼性水，含有微量元素，對人體有益。

2、本發明結構簡單，拆卸方便。

3、本發明的濾芯水通量大，抗菌效果好，受用壽命長。

附圖說明

圖1為本發明的淨水模式下的水流示意圖；

圖2為本發明的原水模式下的水流示意圖；

圖3為本發明的反衝洗模式下的水流示意圖；

圖4為本發明的一種俯視圖；

圖5為圖4中A-A截面剖視圖；

圖6為圖5的左視圖；

圖7為本發明多元離子抗菌PP纖維濾芯和RO反滲透膜濾芯的結構示意圖。

圖8為本發明抗菌礦化濾芯的結構示意圖。

附圖標記為：殼體1、旋轉調溫蓋2、加熱模塊3、加壓水泵4、電子控制系統5、多元離子抗菌PP纖維濾芯6、RO反滲透膜濾芯7、抗菌礦化濾芯8、原水進口9、淨水出口10、反衝洗入口11、反衝洗出口12、變色溫度顯示器13、外濾筒14、透水濾管15、頂蓋16、進水管17、出水管18、礦化球19、模式切換鍵20、電磁閥21。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的描述。

實施例1

如圖1-6所示，一種水喉式直飲水處理器，包括殼體1、旋轉調溫蓋2以及設於所述殼體內的三個濾芯、加熱模塊3、加壓水泵4、電子控制系統5和模式切換模塊。

所述三個濾芯分別為多元離子抗菌PP纖維濾芯6、RO反滲透膜濾芯7和抗菌礦化濾芯8。所述多元離子抗菌PP纖維濾芯、加壓水泵、RO反滲透膜濾芯和抗菌礦化濾芯依次連通，多元離子抗菌PP纖維濾芯還與抗菌礦化濾芯連通。殼體上還設有原水進口9、淨水出口10、反衝洗入口11和反衝洗出口12。所述原水進口和反衝洗出口分別與多元離子抗菌PP纖維濾芯連通，所述淨水出口和反衝洗入口分別與抗菌礦化濾芯連通。

加熱模塊、加壓水泵和電子控制系統安裝於殼體內呈上下位置關係。所述加熱模塊用於加熱通過加壓水泵的水，所述旋轉調溫蓋蓋於殼體頂部；所述切換模塊用於切換淨水、原水和反衝洗模式。模式切換模塊包括模式切換鍵20和若干電磁閥21。所述電磁閥安裝於相鄰濾管或加壓水泵之間的管路上；所述模式切換鍵安裝於殼體外壁上。所述殼體上還設有變色溫度顯示器13。所述電子控制系統分別與旋轉調溫蓋、變色溫度顯示器、加熱模塊、加壓水泵以及模式切換模塊電路連接並用於控制整個水喉式直飲水處理器的電路工作。

此外，如圖7所示，所述多元離子抗菌PP纖維濾芯、RO反滲透膜濾芯和抗菌礦化濾芯包括外濾筒14、透水濾管15和頂蓋16。所述透水濾管的頂部固定於所述頂蓋底部，頂蓋密封設於外濾筒頂部的開口處且透水濾管設於外濾筒內部；外濾筒的底部設有進水管17，透水濾管底部設有出水管18且所述出水管延伸至外濾筒的底部與下一部件連通；其中多元離子抗菌PP纖維濾芯的進水管分別與原水進口與反衝洗出口連通；抗菌礦化濾芯的出水管分別與淨水出口與反衝洗入口連通。

如圖8所示，所述抗菌礦化濾芯的外濾筒與透水濾芯之間還填充有礦化球19。

所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾管包括以下原料製備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的1.8％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的1％。

本發明安裝後，有三種淨水、原水、反衝洗三種工作模式。

如圖1所示，淨水模式：水龍頭中的水通過水管按先後順序分別流經多元離子抗菌PP纖維濾芯、加壓水泵、RO反滲透膜濾芯和抗菌礦化濾芯進行淨化，在多元離子抗菌PP纖維濾芯去除水中雜質(包括微生物、細菌、餘氯、漂白粉、有害膠體)並去除水中對人體有害的元素(如鉛，汞，鉻，砷，鎘等重金屬元素及抗生素)，在通過RO反滲透膜濾芯將水中所有病毒、細菌、重金屬等徹底去除，並使水軟化；然後流經抗菌礦化濾芯在水中溶出人體所需的礦物質，如鎂、鐵、鉀、氟、鈣等，並將水瞬間負離子化，擁有永久性的微弱電流、釋放負離子，並使水成弱鹼性。負離子具有很好的還原性與人體內元素結合後能使人身心放鬆，具有活化細胞、提高自然治癒力等作用，並能抑制身體的氧化或老化；此外，負離子也具有除臭的功效；放射遠紅外線，改善血液循環。並改善水的口感。此外多元離子抗菌PP纖維濾芯與抗菌礦化濾芯均具備抗菌抑菌的能力，同時由於濾芯的高通量，導致水流量變大，可以用作清洗蔬菜，廚具等；且使濾芯不易被雜質等堵塞，可以有效解決二次汙染的問題。且大大增加了濾芯的使用壽命，並且排沸水裡也會很大程度上的降低，不造成資源的浪費。水流通過加壓水泵時，加熱模塊可進行加熱，在這裡用戶可以通過用單手指調節旋轉調溫蓋對水溫進行控制。

如圖2所示，原水模式，水龍頭中的水通過水管流經多元離子抗菌PP纖維濾芯和抗菌礦化濾芯，不經過加壓水泵和RO反滲透膜濾芯，從淨水口流出。

如圖3所示，反衝洗模式，水龍頭中的水通過水管按先後順序分別流經抗菌礦化濾芯、RO反滲透膜濾芯、加壓水泵和多元離子抗菌PP纖維濾芯，從反衝洗出口流出，可以讓濾芯長時間保證自己身的清潔，以減免人力清洗成本。

其中，所述抗菌粉體的包括以下原料製備而成：氧化鋯21g、硝酸銀10.5g、銅13g、鋅9g、氧化鎂23g。

所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾管的製備方法，包括以下步驟：

(1)抗菌粉體的製備：稱取21g氧化鋯粉體，溶於210g水中配成懸浮液，以200r/min的速度攪拌27min；另行分別稱取10.5g硝酸銀、13g銅粉，9g鋅粉和23g氧化鎂，用去離子水配成60mL混合溶液，將混合溶液加溫至85℃，保溫45min，然後冷卻；冷卻後，攪拌29min，將混合溶液以5mL/min的速率滴加到上述的懸浮液中；最後將溶液在300℃下烘乾，研磨成粒度為200目的抗菌粉體。

(2)聚丙烯抗菌顆粒的製備：稱取粒徑為0.25-5微米的聚丙烯粉，與步驟(1)製得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然後以100r/min的速度攪拌27min，最後放入雙螺杆成粒機中造粒成型，製得聚丙烯抗菌顆粒。

(3)多元抗菌離子濾芯的製備：將聚丙烯抗菌顆粒放入螺杆擠壓機切片，接著在螺杆進料段被輸送和預熱，繼而經螺杆壓縮段壓實、排氣，然後在165℃下進行熔融，將熔融後的熔體用孔徑為0.01-0.1mm的細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，並輸送到計量泵，然後計量泵增加3Pa壓力，加溫至260℃，再將熔體準確計量後依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然後熔體細流從模頭噴絲孔噴出直徑為250微米左右的纖維絲；纖維絲依靠牽伸氣流熱量及本身的餘熱在在成網裝置上互相粘合纏結，形成連續纖網，將纖網用卷繞機以160m/min的速度卷繞成厚度為5cm的管狀，最後將管狀濾芯分切成段，製得熔噴濾芯。

所述抗菌礦化濾芯的透水濾芯由多元離子抗菌礦巖濾料和多元水合還原抗菌材料製備而成。

所述的多元水合還原抗菌材料的製備方法如下：

(1)分別配製濃度為150g/L的硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液和硫酸鈉溶液；將三種溶液按質量比1:1:1在避光容器中混合，攪拌均勻後得到溶液A。

(2)用濃度為24％的稀鹽酸溶液溶解其0.45倍質量的鎂，用濃度為26％的稀鹽酸溶液溶解其0.45倍質量的鋅，得到含有氫氣的氯化鎂溶液和含有氫氣的氯化鋅溶液，將氯化鎂溶液和氯化鋅溶液按質量比1:1混合均勻，得到溶液B。

(3)將銅、30wt％的過氧化氫溶液、33wt％的硫酸溶液按質量比1:3:0.5混合反應，得到溶液C。

(4)將溶液A、溶液B、溶液C按質量比2:2:1混合，得到混合溶液D，在110℃下保溫攪拌5min，然後降溫至28℃，向混合溶液D中添加其2倍質量的沸石，加熱至130℃，充分進行離子交換和吸附後，烘乾，得到多元水合還原抗菌材料。

所述的多元離子抗菌礦巖濾料的製備方法如下：

a)各稱取10份AgNO3、Cu(NO3)2，加入到50份去離子水中，以80r/min攪拌22min，調節pH至4.3，製得酸性液體；

b)稱取200份火山巖，清水衝洗3次後分別放入容器中，加入400份去離子水浸泡72h；稱取200份麥飯石，清水衝洗3次後放入另一容器中，加入600份去離子水浸泡48h；浸泡後自然風乾，浸入到步驟a)得到的酸性液體內，20r/min攪拌60min；取出後放入活化爐升溫至800℃進行活化，得到活化後的火山巖與麥飯石；

c)稱取22份Zn粉，加入180份去離子水配成懸浮液，180r/min攪拌22min後，將步驟b)得到的活化後的火山巖與麥飯石加入到懸浮液中，在磁場條件下浸泡10min，加溫至80℃，磁感應強度0.05T；取出冷卻後用去離子水衝洗，再放入200份去離子水中，加溫至80℃，保溫2min後降溫至60℃，取出用60℃熱水清洗3次再用蒸餾水清洗3次，風乾後用烘箱烘乾，溫度為200℃；然後將火山巖與麥飯石按質量比1：1研磨至400目，加入200目活性碳粉50份，混合均勻後放入步驟a)得到的酸性液體，加溫至50℃，再以120r/min的速度攪拌30分鐘，烘乾得到混合粉料；

d)使用離心造粒機將步驟c)得到的混合粉料製成1-5mm的球形顆粒，自然涼曬乾燥；再放置於爐內，把爐的溫度升至500℃，保溫10分鐘，繼續升溫至850℃，保溫30分鐘，自然冷卻後出爐，得到多元離子抗菌礦巖濾料。

實施例2

本實施例與實施例1的不同之處在於：

所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾芯，包括以下原料製備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的1.5％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的1％。

其中，所述抗菌粉體的包括以下原料製備而成：氧化鋯28g、硝酸銀19g、銅18g、鋅12g、氧化鎂25g。

所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾芯的製備方法，包括以下步驟：

(1)抗菌粉體的製備：稱取28g氧化鋯粉體，溶於240g水中配成懸浮液，以220r/min的速度攪拌32min；另行分別稱取19g硝酸銀、18g銅粉，12g鋅粉和25g氧化鎂，用去離子水配成65mL的混合溶液，將混合溶液加溫至90℃，保溫30min，然後冷卻；冷卻後，攪拌32min，將混合溶液以6mL/min的速率滴加到上述的懸浮液中；最後將溶液在320℃下烘乾，研磨成粒度為240目的抗菌粉體。

(2)聚丙烯抗菌顆粒的製備：稱取粒徑為0.25-5微米的聚丙烯粉，與步驟(1)製得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然後以120r/min的速度攪拌32min，最後放入雙螺杆成粒機中造粒成型，製得聚丙烯抗菌顆粒。

(3)多元抗菌離子濾芯的製備：將聚丙烯抗菌顆粒放入螺杆擠壓機切片，接著在螺杆進料段被輸送和預熱，繼而經螺杆壓縮段壓實、排氣，然後在185℃下進行熔融，再將熔融後的熔體用孔徑為0.01-0.1mm的細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，並輸送到計量泵，然後計量泵增加3.5Pa壓力，加溫至310℃，再將熔體準確計量後依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然後熔體細流從模頭噴絲孔噴出直徑為500微米左右的纖維絲；與此同時，上述纖維絲被牽伸氣流拉伸為長度40-75mm的短纖維；將短纖維放入開松機開松，去除短纖維中的雜質，將開松後的短纖維放入蓋板式梳棉機，進一步去除雜質和不可紡織的短纖維並抽長拉細條子，纖維伸直、去彎鉤；再放入並條機讓5-8根條子混合，改善均勻度，然後卷繞成線；將繞線放入纏繞機以180m/min的速度均勻地纏繞在聚丙烯骨架上，製得繞線濾芯。

所述抗菌礦化濾芯的透水濾芯由多元離子抗菌礦巖濾料和多元水合還原抗菌材料製備而成。

所述的多元水合還原抗菌材料的製備方法如下：

(1)分別配製濃度為140g/L的硝酸銀溶液、硝酸鋅溶液和硫酸鈉溶液；將三種溶液按質量比0.8:1.2:1.2在避光容器中混合，攪拌均勻後得到溶液A。

(2)用濃度為23％的稀鹽酸溶液溶解其0.4倍質量的鎂，用濃度為25％的稀鹽酸溶液溶解其0.4倍質量的鋅，得到含有氫氣的氯化鎂溶液和含有氫氣的氯化鋅溶液，將氯化鎂溶液和氯化鋅溶液按質量比0.8:1.2混合均勻，得到溶液B。

(3)將銅、28wt％的過氧化氫溶液、30wt％的硫酸溶液按質量比1:3.5:0.6混合反應，得到溶液C。

(4)將溶液A、溶液B、溶液C按質量比1.5:1.5:1混合，得到混合溶液D，在80℃下保溫攪拌6min，然後降溫至20℃，向混合溶液D中添加其1.5倍質量的沸石，加熱至120℃，充分進行離子交換和吸附後，烘乾，得到多元水合還原抗菌材料。

所述的多元離子抗菌礦巖濾料的製備方法如下：

a)各稱取10份AgNO3、Cu(NO3)2，加入到55份去離子水中，以120r/min攪拌30min，調節pH至4.7，製得酸性液體；

b)稱取260份火山巖，清水衝洗4次後分別放入容器中，加入450份去離子水浸泡72h；稱取260份麥飯石，清水衝洗4次後放入另一容器中，加入680份去離子水浸泡48h；浸泡後自然風乾，浸入到步驟a)得到的酸性液體內，20r/min攪拌60min；取出後放入活化爐升溫至880℃進行活化，得到活化後的火山巖與麥飯石；

c)稱取25份Zn粉，加入220份去離子水配成懸浮液，200r/min攪拌30min後，將步驟b)得到的活化後的火山巖與麥飯石加入到懸浮液中，在磁場條件下浸泡15min，加溫至85℃，磁感應強度0.8T；取出冷卻後用去離子水衝洗，再放入260份去離子水中，加溫至88℃，保溫3min後降溫至65℃，取出用65℃熱水清洗4次再用蒸餾水清洗4次，風乾後用烘箱烘乾，溫度為220℃；然後將火山巖與麥飯石按質量比1：1研磨至500目，加入200目活性碳粉80份，混合均勻後放入步驟a)得到的酸性液體，加溫至65℃，再以120r/min的速度攪拌30分鐘，烘乾得到混合粉料；

d)使用離心造粒機將步驟c)得到的混合粉料製成1-5mm的球形顆粒，自然涼曬乾燥；再放置於爐內，把爐的溫度升至600℃，保溫10分鐘，繼續升溫至880℃，保溫30分鐘，自然冷卻後出爐，得到多元離子抗菌礦巖濾料。

實施例3

本實施例與實施例1的不同之處在於：

所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾芯，包括以下原料製備而成：抗菌粉體、聚丙烯粉和食用植物油；其中，所述抗菌粉體的質量為所述聚丙烯粉質量的3％；所述食用植物油的質量為抗菌粉體和聚丙烯粉總質量的1.2％。

其中，所述抗菌粉體的包括以下原料製備而成：氧化鋯21g、硝酸銀14g、銅10g、鋅8g、氧化鎂20g。

所述多元離子抗菌PP纖維濾芯的透水濾芯的製備方法，包括以下步驟：

(1)抗菌粉體的製備：稱取21g氧化鋯粉體，溶於220g水中配成懸浮液，以200r/min的速度攪拌25min；另行分別稱取14g硝酸銀、10g銅粉，8g鋅粉和20g氧化鎂，用去離子水配成60mL的混合溶液，將混合溶液加溫至90℃，保溫50min，然後冷卻；冷卻後，攪拌30min，將混合溶液以5mL/min的速率滴加到上述的懸浮液中；最後將溶液在300℃下烘乾，研磨成粒度為200目的抗菌粉體。

(2)聚丙烯抗菌顆粒的製備：稱取粒徑為0.25-5微米的聚丙烯粉，與步驟(1)製得的抗菌粉體按配比混合均勻；再按配比加入食用植物油，然後以100r/min的速度攪拌25min，最後放入雙螺杆成粒機中造粒成型，製得聚丙烯抗菌顆粒。

(3)多元抗菌離子濾芯的製備：將聚丙烯抗菌顆粒放入螺杆擠壓機切片，接著在螺杆進料段被輸送和預熱，繼而經螺杆壓縮段壓實、排氣，然後在180℃下進行熔融，再將熔融後的熔體用孔徑為0.01-0.1mm的細孔燒結金屬過濾，濾去雜質，並輸送到計量泵，然後計量泵增加3Pa壓力，加溫至250℃，再將熔體準確計量後依靠牽伸氣流送至熔噴模頭，然後熔體細流從模頭噴絲孔噴出直徑為300微米左右的纖維絲；與此同時，上述纖維絲被牽伸氣流拉伸為長度40-75mm的短纖維；將短纖維放入開松機開松，去除短纖維中的雜質，將開松後的短纖維放入蓋板式梳棉機，進一步去除雜質和不可紡織的短纖維並抽長拉細條子，纖維伸直、去彎鉤；再放入並條機讓5-8根條子混合，改善均勻度，然後卷繞成線；將繞線放入纏繞機以300m/min的速度均勻地纏繞在聚丙烯骨架上，製得繞線濾芯。

用本發明的水喉式直飲水處理器對自來水進行過濾後，檢測淨化前後水質指標，具體結果如下：

淨化前原水：

淨化後的水質：

本發明中所用原料、設備，若無特別說明，均為本領域的常用原料、設備；本發明中所用方法，若無特別說明，均為本領域的常規方法。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效變換，均仍屬於本發明技術方案的保護範圍。