帶有抗菌源的微孔過濾器的製作方法

2023-10-11 15:56:49

專利名稱：帶有抗菌源的微孔過濾器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體過濾裝置，該流體過濾裝置具有流體入口，流體出口，以及位於入 口與出口之間、貫穿微孔過濾器的流體通路，該微孔過濾器具有適合的孔徑，可通過物理粒 徑分離來過濾細菌或細菌和病毒。
背景技術：
典型地，用於消除飲用水中的微生物的家庭式水淨化設備有兩種方式化學滅活或機械 過濾。
如果是化學滅活，通常使用滷化介質，如氯或碘。例如，在使用碘源的水淨化器械中， 碘和碘化物從樹脂釋放到水中，從而使微生物滅活，通常，是在水流過該裝置時，在相對較 短的接觸時間和停留時間內完成的。滅活效果是接觸和停留時間與滷化介質濃度的乘積。為 了達到一定的微生物滅活效果，接觸和停留時間越短，滷化介質所需的濃度就越高。這種高 濃度的滷素被用戶從水中吸收，將導致水的味道和氣味變異，長期使用也可能危害健康。為 了避免這種負面影響，剩餘的碘和碘化物通常在最後的處理步驟，即水被釋放使用之前，用
碘清除劑去除。活性碳，例如顆粒狀活性碳(GAC)，常被用作清除劑，此外，活性碳也可用
銀或銅來處理，以增加抗菌的效果。由於碘是相當昂貴的物質，減少碘的使用更為可取。
另一方面，無滷素的機械過濾器，通過粒徑分離，可以用於微生物的淨化。例如，本技 術領域中公知的陶瓷過濾器，這種過濾器可用於水過濾，無需添加碘或氯。例如，市面上有
售的，JP陶瓷有限公司和Fairey工業陶瓷有限公司(FICL)生產的陶瓷過濾器。
在現有技術中，己經公開了其它無需對水進行滷素處理的系統。例如公告號為 W098/15342和WO98/53901的國際專利申請所指出的初級水系統，公開了帶有中空纖維/管 束的流體過濾器，其具有微孔纖維壁，需要進行處理的水可從中流過。由於微孔纖維壁的微 濾和超濾薄膜特性，阻止了微生物流入這些纖維壁中。根據殼體的設計，聚集的微生物、無 機沉澱物和腐植酸可從薄膜表面被衝掉，從而恢復薄膜的過濾性能，以防濾液堆積成"濾餅" 並堵塞薄膜的細孑L。荷蘭公司IMTMembranes 和Filtrix㊣也開發出商用的中空纖維膜筒體， 其帶有前向衝洗系統。清除及恢復薄膜表面功能的性能，取決於衝洗功率(流速)和濾餅的 密度。對薄膜使用壽命來說，最關鍵的是薄膜上遊生物膜的培育，這是通過機械分離來實現 的，但不能使連帶著腐植酸的微生物滅活。已轉讓給Argonide公司的，專利號為6,838,005的美國專利，公開了另一個無滷素的水 過濾器的例子，該過濾器作為Argonide⑧公司銷售的一款產品，註冊商品名為Nanoceram⑧。 在這款產品中，多孔玻璃纖維基質中設有氧化鋁納米纖維，通過使微生物吸附在納米纖維上 將其過濾掉。微生物和無機沉澱物被帶大量正電荷的氧化鋁吸引，並永久地停留，不會在過 濾器基質中釋放。過濾器的使用壽命取決於流入的水中的汙染物水平以及過濾器的性能。
無滷素過濾器的優點在於，它的壽命相對較長，無需再填充或更換滷素源，並且能避免 滷素的味道，以及避免最終釋放的水可能對健康造成的影響。然而，最近，通過實驗發現這 些過濾器存在一個普遍的缺點，該缺點是在過濾器內部形成生物膜，導致薄膜的細孔被堵塞， 而且萬一薄膜破裂，會造成大量微生物從生物膜中釋放出來的風險。

發明內容
因此，本發明的目的在於改進現有技術的過濾器，通過避免或至少大幅度地降低微生物 在過濾器內繁殖的風險。
本發明目的是通過以下技術方案實現的 一種流體過濾裝置，該流體過濾裝置具有流體 入口，流體出口，以及入口與出口之間、貫穿於微孔過濾器的流體路徑，該微孔過濾器具有 適合的孔徑，可通過物理粒徑分離來過濾細菌或細菌和病毒，該流體過濾裝置還包括抗菌源， 將抗菌物質添加至流體通路中的流體，該流體通路是指位於流體入口與微孔過濾器的入口表 面之間的通路。
典型地，微孔過濾器採用一層薄膜或多層薄膜的形式。儘管表面上不需要抗菌物質，例 如滷素，然而，在這些多孔過濾器中，由於微生物能被細孔過濾，通過使用抗菌物質，例如 滷素，可使過濾器得到大大的改進，因為抗菌物質能阻止生物膜在微孔過濾器之內或之上的 形成，例如在過濾器薄膜的入口表面，以及防止微孔過濾器的內部發生結垢，例如在過濾器 薄膜壁的內部。這一優點是有許多原因的。
通過阻止生物膜的形成，微孔過濾器的上遊或微孔過濾器的入口表面上的濾出顆粒，可
以很容易地被衝出該裝置。實驗證明，0.1-0.2bar的流壓足以將顆粒衝出本發明所述的過濾器。 因此，在家庭式過濾器中，重力作用下得到的水壓能夠通過衝洗來清潔過濾器。這與現有技 術中的筒體形成鮮明對比，在現有技術中，為了去除粘性生物膜，需要相當高的衝洗壓強來 通過過濾器。0.2bar的衝洗壓強對去除位於微濾或超濾薄膜前面的粘性生物膜，例如位於中 空纖維的孔內的粘性生物膜，是不夠有力的。
阻止生物膜形成的另一個優點將從以下論證中得到支持。在過濾器中生物膜的增長可能 會發展成微生物群，萬一多孔薄膜破裂，該微生物群會釋放大量微生物給最終用戶。因此，由於滷素或其它抗菌劑殺滅了微生物，阻止了生物膜的增長，或僅僅阻止微生物在過濾器中 的生長，降低了過濾器損壞時造成感染的風險。
抗菌源，優選的是滷素源，設置在微孔過濾器的上遊，例如過濾薄膜中，這與其他現有 技術形成對比，在現有技術的系統中，由於薄膜的孔隙度不夠小，不能分離相應尺寸的顆粒， 為了滅活穿過薄膜的微生物，需將滷素設置在薄膜的下遊。
雖然在上文中將孔徑限定為配置用於過濾細菌和病毒，但在本發明的範圍內，其他生物 的或非生物的物質可以使用本發明所述的裝置進行過濾。例如，本發明所述的裝置可以用於 過濾真菌、寄生生物、膠狀的殺蟲劑或化學品、腐殖酸、氣溶膠以及其它來自液體或氣體， 如空氣中的微粒。
術語"過濾細菌和病毒"應當理解為，通過物理粒徑分離，抑制細菌或病毒進入或一般 地橫穿過微孔過濾器的介質，為了阻止微生物流入並穿過細孔，細孔的尺寸應比微生物更小。 這與市面上有售的NanoCeram⑧產品形成對比，在NanoCeram⑧產品中，顆粒通過電荷作用， 被吸引到過濾器介質內的納米氧化鋁顆粒上。
流體通路被限制為，流體的輸送從入口穿過過濾器到達出口 。
需要提及的是，權利要求和說明書中使用的單數形式並非將本發明限定為單個裝置，而 是也包括複數形式，除非文中清楚指明的除外。
作為一種可選方案，上述的滷素源可以是滷化液體或氣體，以適當調整過的洗脫率，從 儲液器提供給流經該裝置的流體。作為另一種可選方案，滷素源可以是固體介質，例如以片 劑或微粒的形式，以適當的速率溶解在流體通路中。在適合的備選物中，與本發明有關的是 具有高含量三氯異氰酸(TCCA)的片劑。優選的是，這種TCCA片劑溶解慢，這就導致了 滷素的低洗脫。作為一種可選方案，具有高洗脫特性的TCCA片劑可被裝入一個剛性、多孔 的片劑腔體，其中，流入的水大部分會繞過TCCA片劑腔體，而僅有小部分滲入片劑腔體。 這將導致，與TCCA片劑接觸過的、滷化的流入水被繞過TCCA片劑的、剩餘的流入水稀釋。 作為一種可選方案，作為滷素源的滷化樹脂設置在位於入口與微孔過濾器之間的通路中。滷 素的濃度，例如碘，可以是低洗脫型的。生物膜隨時間不斷地生長，對於在暫停使用期間存 儲了水的過濾器，由於過濾器中殘留有流體，在存儲期間內，生物膜會在過濾器中生長。因 為在存儲期間內流體中的抗菌物質的含量會不斷增長，即使以低洗脫率釋放抗菌物質，也足 以阻止生物膜的生長。
在這一點上公認的是，通常，微生物的過濾不能過濾所有的微生物，而僅僅將微生物過
濾到一定的程度， 一般被稱為"減少數量級"，指定過濾器入口流體的汙染物等級與過濾器出
口流體的汙染物等級之比為IO個數量級。例如，汙染物減少4個數量級相當於汙染物減少了99.99%，而汙染物減少5個數量級相當於汙染物減少了 99.999%。
關於本發明所述的過濾裝置，術語"適合於通過物理粒徑分離來過濾細菌或細菌和病毒"， 意味著將微生物減少至預定的水平，例如上述的減少4或5個數量級。在這方面，細菌減少 的水平與病毒減少的水平是不同的，由於細菌的尺寸更大，相當有效的病毒過濾器可以非常 有效地阻止細菌。
因此，如果流體過濾裝置設有流經該裝置的設計流量，其中，設計流量確保流經該裝置 的流體有適當的過濾，在流出口流出淨化的流體，抗菌源，優選的是滷素源，配置為以一定 洗脫率釋放抗菌物質，例如滷素，在流體以設計流量流經該裝置的時間內，該洗脫率遠遠小 於為減少流體中4個數量級，或甚至是3個數量級或2個數量級的微生物所需要的洗脫率。 在使用可攜式吸管作為本發明所述的裝置的情況下，設計流量是以人的攝入量為基礎的。對 於家庭式重力型過濾器，設計流量取決於壓強、微孔過濾器中的阻力以及裝置中可能存在的 其他介質，其中，壓強是通過流體入口與微孔過濾器之間的高度差計算得到的。
下文將給出低洗脫抗菌劑的另一個定義。同樣，在這種情況下，假定流體過濾裝置設有 一個貫穿該裝置的設計流量，該設計流量確保流經該裝置的流體有適當過濾，在流出口流出 淨化的流體。然而，在這種情況下，抗菌源，例如滷素源，被設置為以一定洗脫率釋放抗菌 物質，這意味著在微濾後，流體中抗菌劑的含量少於依照預定衛生協議的預設限度。換言之， 抗菌劑的釋放量和釋放速率選擇在如此低的水平，就不會違反預定的衛生協議，例如WHO 協議，即使在機械過濾器的下遊使用無抗菌清除劑的過濾器。實驗表明抗菌劑，例如碘或氯， 可以保持在如此低的水平，使其不違反典型的衛生協議，但仍然足以阻止生物膜的形成和結 垢。這是因為抗菌劑可以在相對較長的時間內作用於微生物，例如在間隙使用之間的存儲期 間內。
例如，當流體流經該裝置時，如果該滷素是碘，該洗脫率可以調節至產生一個0.01ppm 到lppm之間的相對量，例如調整至在流體中的濃度約為0.01ppm甚至更少，如lppm， 0.5ppm 或0.1ppm和0.01ppm之間。如果本發明所述的裝置無需碘清除劑，在這種關係中，目標值為 0.01和0.05ppm之間，優選的是大約為0.02ppm。這與需要在較短的接觸和停留時間內，使 用滷素殺滅微生物而沒有微孔過濾器的裝置中，所用的高於4ppm的碘濃度形成對比。至於 氯，其濃度範圍和目標值大約比碘高5到10個係數，例如在O.l到0.5ppm之間，優選的是 大約為0.25ppm。
眾所周知，全新的碘樹脂與長期經受流體流經的碘樹脂相比，其產生的碘濃度更高。根
據本發明，上述的範圍和目標值指的是樹脂的長期值，而不是樹脂的初始值。
在一些例子中，流體最初流經該裝置時，樹脂或其它滷素源所釋放的滷素會達到一個頂
10峰值，該滷素的頂峰濃度隨後可以被過濾器的滷素清除劑去除。可選擇地，該清除劑可以設 計為在峰值處被用完，使得一旦越過峰值濃度，並且該樹脂或其它類型的滷素源已經進入滷 素釋放的準穩定狀態，就沒有清除劑殘留了。
滷素從樹脂或其它介質(例如片劑)的釋放，取決於溫度、pH值、流速、流體的粘度和 汙染程度。然而，由於滷素釋放的速率對過濾的性能不起決定性作用，而僅僅起到阻止生物 膜增長的作用，這些參數的影響不是關鍵的。如上所述，為了得到低滷素濃度，滷素源可以 採用低洗脫的碘樹脂。
典型的碘源也會導致流體中有一定含量的碘。
術語"微孔"指在微米和/或亞微米範圍內的細孔，例如，0.01-1微米之間。因此，在本 發明中，該術語並不是將孔徑限制在微濾中的微米範圍內，而是也指用於過濾病毒的超濾中 所用的細孔。
微濾薄膜(MF)，典型地，具有約0.1-0.3微米的孔隙度，能夠過濾比其細孔大的細菌、 寄生生物和無機微粒。超濾薄膜(UF)，典型地，具有約為0.01-0.04微米的孔隙度，能夠過 濾比細孔和病毒大的細菌、寄生生物以及無機微粒。MF薄膜的流速通常高於UF薄膜。上述 數據所述的孔隙度與這種過濾器眾所周知的測試方法，即起泡點測量法有關，也與本發明中 提到的數據有關。
以管狀或類片狀形式存在的微孔薄膜可以設置不同的孔隙度，以用於粒徑分離。為了使 微孔能過濾細菌，微孔的孔徑可以在0.1微米到0.3微米之間，而為了過濾病毒，則需要更小 的孔徑，例如在0.01到0.04微米範圍內的細孔。
本發明所述的一種優選的微孔過濾器裝置，如果用於過濾細菌，其孔隙度大約為0.1微 米，例如在0.05到0.15微米之間。
典型地，在美國，根據EPA協議，為了對尺寸為20nm-30nm的噬菌體MS2病毒產生4 個數量級的過濾，需要對過濾器進行測試。然而，在對人體有危害的病毒，以及目前普遍存 在於熱帶國家飲用水中的病毒中，僅脊髓灰質炎病毒有類似的尺寸。其他對人體有害的病毒 一般尺寸都更大，例如輪狀病毒，其尺寸大約為70nm。由於地球上的脊髓灰質炎病毒非常稀 少，在許多情況下，都足以使尺寸大於50nm的病毒減少4個數量級。
市面上有售的UF薄膜，可以在低工作壓強下輸送合理的水流。Prime Water International
產品中設有一個孔隙度為0.02微米的超濾單孔中空管薄膜，基於單孔流量測量，其淨化水的
流量為1000升/ h m2 bar,其中h指時間，m指平方米麵積，bar指壓強。市面上有售的INGE
AG 產品，可以作為本發明中另一種備選的微孔過濾器，該產品是一個超濾7孔中空管薄
膜，其流量為700升/h'm、bar。例如，尺寸為直徑30mmX長250mm的過濾器組件(該尺寸與市面上銷售的LifeStraw 產品一致)，可以具有0.08到0.3m2之間，例如0.08到0.15m2 之間的活性薄膜表面積(平均值為0.2m2)，這取決於過濾器殼體中纖維的外徑和數量。使用本發明所述的過濾器作為重力過濾器，通常也稱為虹吸管過濾器，意味著在O.lbar 每米壓力差下，薄膜面積為0.1n^的濾筒，其理論流量為10升/小時。可用於本發明的另一種微孔過濾器的類型是陶瓷型。例如，這些薄膜可以採用單片或多 片的形式，為了提供較大的過濾表面，多片的薄膜被堆疊放置。為了去除所有上遊中釋放的滷素的味道和氣味，本發明所述的過濾器，可以在流體出口 前設置滷素吸收劑。這類滷素吸收劑有很多，例如市面上有售的碘清除劑。 一種備選的滷素 吸收劑是活性碳，例如顆粒狀活性碳(GAC)或者包含在織物中的活性碳，也可以是富含銀 的活性碳。在滷素是碘的情況下，另一種可用的滷素吸收劑是Dow Marathon A 產品或 Iodosorb 產品。然而，在理想情況下，滷化介質的洗脫相當低，僅能阻止生物膜的逐步形 成，但在人們飲用前，無需使用滷素吸收劑來減少滷素的濃度。例如，CDC (疾病控制中心， 亞特蘭大，美國)建議對年齡在0-3個月的嬰兒，每天最大碘攝取量是固定消耗量的0.01毫 克沃。為0.01毫克/夭的固定消耗量。基於假定在該年齡段，水的需求量為0.5升/天，攝取 的水中最大的碘濃度應當不高於0.02毫克/升。因此，理想地，該抗菌源不能洗脫多於每升 水0.02毫克的碘。作為一種可選方案，本發明所述的過濾裝置可以包括一個附加的過濾步驟，使用一種吸 引正電荷的超濾或微濾介質，例如Nanoceram 產品，如專利號為6,838,005的美國專利所公 開的技術方案，儘管實驗表明這並不是必須的。在多孔薄膜或多孔薄膜組採用中空纖維/管形式的情況下，流體通路可以設置為，從纖維 內部延伸到纖維外部。作為一種可選方案，滷素吸收劑可以設置在中空纖維之間，該構造節 約了本發明所述的整個過濾裝置的大部分空間。在一個優選的實施例中，該裝置包括一個具有入口和出口的殼體或筒體，該殼體或筒體 含有微孔過濾器和滷素源。該筒體可以即用即棄，並包含在一個可重複使用的殼體中。作為 一種可選方案，該裝置包括一個具有可再填充或可更換的滷化樹脂的殼體，該滷化樹脂與微 孔過濾器分離。具有中空纖維的殼體，方便地組合在所謂的前向-衝洗結構中。在使用本發明所述的過濾裝置時，濾出的細菌和病毒以及其他顆粒將被聚集到過濾器中，並隨時間增加會導致過濾性能降低。在使用中，由於細孔被堵塞，流速可能下降得很快，這取決於由無機沉澱物引起的混濁程度，也取決於由其它有機顆粒(如腐植酸)引起的有機汙染物(細菌、病毒和寄生生物)的含量。此時，薄膜需要進行清理或更換，以恢復其性能。為了更新過濾器，本發明所12機構，實際上，可以通過設置第二流體通路來建立， 該第二流體通路從流體入口，沿著但不穿過多孔過濾器壁體，貫穿微孔過濾器到達第二出口， 該第二出口設有一個閥門系統，用於在開閥狀態下實現衝洗的目的。過濾器薄膜優選的是親水的多孔聚合物薄膜。常用的聚合物有聚醚碸(PES)，聚偏氟乙 烯(PVDF)或聚丙烯腈(PAN)。在另一個實施例中，這些薄膜的形狀優選為中空纖維管，但也可以用平面薄膜代替。中 空纖維可以是單孔結構或多孔結構(例如7孔)。單孔纖維可從Prime Water Intemational⑧公 司(比利時)或X-Flow②公司(荷蘭)購買，7孔纖維可從IMT⑧公司(荷蘭)或INGE⑧公 司(德國)購買。對於本發明所述的裝置，優選的是輸入-輸出型過濾器，因為它能確保水流 更加集中，以去除過濾器中的殘留物。為了讓裝置具有存儲設備，特別是在過濾器為重力型過濾器的情況下，裝置可以在微孔 過濾器和流體出口之間設置一個流體存儲容器。為了不造成微生物繁殖的風險，流體存儲容 器可以設置一個抗菌內表面。可選地或附加地，也可以將一個汙水存儲容器連接到入口。由於本發明的普遍性，其應用有許多種可能性。例如，本發明可用於可攜式水過濾裝置。 這種可攜式水過濾裝置可以是飲水吸管，例如，直徑在3釐米到6釐米之間(例如大約為3 釐米)並且長度在10釐米到40釐米之間(例如大約為25釐米)的飲水吸管，如眾所周知的， 市面上有售的LifeStraw⑧水過濾器。這種飲水吸管特別適合於露營，徒步旅行和軍用目的， 以及在農村地區的應急設備和供水援助。本發明的另一個應用是以重力型過濾器的形式，其中，水或其它液體被注入第一容器， 並流過過濾器進入第二容器，該第二容器被安置在更低的位置，使得重力驅使流體流過過濾 器。驅動液體流過過濾器的力，取決於第一容器中的液體相對於液體過濾器的液面高度。如 果該液體是水且液面比過濾器高2米，則壓強為0.2bar。舉例來說，在液體是水的情況下， 可以選擇0,2到2米之間的高度，對應0.02到0.26犯的壓強。在這一原理下，實現了為新興 世界提供一種持久耐用，成本低，易於維護的家庭式過濾器。該過濾器工作時無需人工的壓 力裝置，例如泵，而僅需依靠重力作用。在一個優選的實施例中，微孔過濾器具有大約0.1-0.3r^的薄膜表面積。此外，當流體入口壓力為0.1bar時，過濾器能夠提供大約每小時10升的過濾。這些參數值己經過實驗驗證。在更緊密堆疊的薄膜中，家庭式或可攜式過濾器中的過濾器面積大約要增大3到10倍。特別地，如果本發明所述的過濾器裝置被用於更大容量的水中，例如，被安裝在一個大型設備中或安裝在屋頂之上，其薄膜表面積可以比上面提到的更大。本發明所述的過濾器主要用於生產飲用水，但也可以出於其他目的，對水或其它液體進行淨化，例如，出於工業的，醫療的，或科學的目的。在某些實施例中，過濾器薄膜的上遊，設置了裝有卣化介質的腔體，例如碘或氯。該介 質具有低洗脫性，這意味著當水流經過濾器時，在相對較短的接觸時間內，該介質不能立即 殺死微生物。取而代之的是，將小劑量的滷化成分不斷地注入到"濾餅"中，隨著時間的推 移，可能但不是必然會將微生物殺死並防止生物膜的形成。相對於高劑量樹脂，使用低洗脫劑量的滷化樹脂的優點如下。首先，具有相同滷素含量 的低洗脫滷化樹脂，其持續時間比高洗脫樹脂更長。由於其劑量低，可以避免使用滷素清除 劑，其滷素不會對消費者的健康造成任何實質影響。即使使用了滷素清除劑，對清除劑性能 的要求也較低。同樣，低劑量允許減少樹脂和清除劑的用量，相對於現有技術的裝置，這就 減少了本發明所述過濾裝置的尺寸，重量和成本。為了確保微生物不在過濾器內繁殖，以防一些微生物進入薄膜，薄膜材料可以含有抗菌 物質，例如結合在材料自身中的抗菌物質。這些物質有AEGIS Microbe Shield 產品或膠態 微粒銀。在特定的實施例中，本發明所述的流體過濾裝置包括一個殼體，在該殼體的內部設有微 孔過濾器。該殼體可以設有一個釋放抗菌劑的內壁。 一層抗菌塗層可阻止生物膜在殼體內壁 的表面形成。可選用的塗料種類繁多。例如專利號為6,762,172、 6,632,805、 6,469,120、 6,120，587、 5，959，014、 5,954,869、 6,113,815、 6,712,121、 6,528,472禾Q 4,282,366的美國專利所公開的抗 菌有機矽塗料。另一種可行方案是含銀的抗菌塗料，例如含膠態銀的抗菌塗料。含有銀納米粒(lnm至 100nm)的膠態銀可懸浮於基質中。例如，銀膠體能夠從具有開放式多孔結構的礦石，如沸 石中釋放出來。銀還可以嵌埋在基質中，如聚合物表面薄膜。作為一種可選方案，銀可以在 塑料成形過程中，典型的如注塑、擠塑或吹塑成形，嵌埋在整個聚合物的基質中。由Qian申請的專利號為6,924,325的美國專利公開了一種含有陶瓷的銀，可用於本發明。 由Souter等人申請的專利號為6,827,874的美國專利，由King申請的專利號為6,551,609的美 國專利分別公開了銀在水處理中的應用，眾所周知，銀增強型顆粒碳可用於淨化水。公告號 為EP1647527的歐洲專利申請公開了銀塗料在水箱中的應用。其它可應用於本發明的抗菌金屬有銅和鋅，它們可單獨或同時添加到抗菌塗料中。由 Edwards申請的專利號為4,906,466的美國專利及其參考文獻公開了一種含有銀和其它金屬的 抗菌塗料。塗料中可以同時或單獨地加入二氧化鈦。二氧化鈦可用作一層由溶膠-凝膠法合成的薄膜。由於銳鈦礦Ti02是一種光催化劑，含二氧化鈦的薄膜在暴露於UV光和環境光的外表面 上很有用。同樣，二氧化鈦納米晶可以嵌埋在聚合物內。另外，銀納米粒能夠與二氧化鈦絡 合以增強其效果。
例如，薄膜塗料的厚度能薄至數微米。塗料可同時或單獨地含有活性的季銨化矽烷化合 物，如AEGIS 公司生產的商標為Microbe ShiddTM的用於空氣調節的產品。當作為液體應 用在材料上時，AEGIS 抗菌劑中的活性成分形成一層無色、無味、帶正電荷的聚合物塗層， 與經過處理的表面發生化學結合而且幾乎無法除去。
從內壁釋放的抗菌劑，不僅可在一定的範圍內阻止微生物在壁體表面存活，以及阻止生 物膜在壁體上形成，而且也能在一定範圍內以一定洗脫率釋放抗菌劑，使得流體中有足夠的 抗菌劑，從而阻止生物膜在微孔過濾器的內部和上部形成。
關於這一點，下面的評論十分重要。當本發明的這類過濾器作為家用的淨水過濾器，被 用於農村地區時，該過濾器僅在較短的時間間隔內被重複使用。典型地，水是從水井或附近 的河流中獲得，並隨後進行過濾的。這在一天中發生很多次，但僅在較短時間內完成。這就 意味著過濾器在大多數時間內是沒有水流的。假如過濾器的內壁表面具有抗菌劑，該抗菌劑 並不需要對所有流經過濾器的水釋放一定劑量的抗菌物質。只要在過濾的時間間隔內，以一 定洗脫率釋放的抗菌劑的含量足以阻止生物膜的形成即可。因此，考慮到這種過濾習慣，即
使從殼體內壁中釋放低洗脫的抗菌劑，也足以阻止汙垢和生物膜的產生。低洗脫的需求促進 了持久耐用的抗菌殼體的供應。
從殼體內壁中釋放抗菌劑，可以由內表面的表面塗層完成，例如，如上所述的釋放銀的 表面塗層。 一種可選的方案是一個具有表面的內壁，通過該表面，抗菌劑可以從內壁中遷移 出來，例如，由於抗菌劑混合在壁體材料中，或由於抗菌劑設置在壁體後側的蓄水池中並且 能夠遷移穿過壁體並進入殼體的流體中。殼體的內壁可以被配置作為層壓板的一部分，該層 壓板也含有蓄水池。
術語"殼體"也包括複數個殼體和這些殼體之間的導管，以及本發明所述的、具有多個 相互連接的容器的裝置。
如前所述，在使用本發明所述的裝置時，微生物聚集在微孔過濾器的流體上遊。這些微
生物可以被釋放，並被一股沿著微孔過濾器切線方向的水流衝洗出該裝置。從該裝置中釋放
的衝洗流體的第一部分，含有大部分的微生物，如果被飲用是有危險的。作為一種指示，更
好地是作為一種警告，用於淨化流體的第一出口設有一個第一標記，而用於衝洗流體的第二
出口設有一個第二標記，例如不同的顏色，可與第一標記明顯區別。
為了提供一個可替代的或附加的警告，衝洗流體本身可以被標記，例如通過顏色，味道和/或氣味。因而，在另一個實施例中，第二出口的上遊設置了一個腔體。該腔體聚集了一定 容量的，從入口而來的流體，並對這部分流體添加一種標記物質，使得該容量的流體具有一 種特定顏色，當用戶打開閥門，釋放第二出口的流體時，首先釋放的流體是來自該腔體的。 這一容量的流體帶有顏色,-例如綠色或紅色，並提示用戶該流體是不能飲用的。除顏色之外， 作為一種可選方案，該流體中可以添加一種物質，賦予流體特殊的味道，例如一點苦味，和/ 或特殊的氣味，例如汙濁氣味。為了將腔體中的流體與流過過濾器的流體隔開，在另一個實 施例中，該腔體包括一個單向閥，用於使該腔體與微孔過濾器隔開。
在前向衝洗時，流體通過流體入口進入，沿著微孔過濾器表面流過，並在經過第二出口 上遊的腔體之後，從第二流體出口流出該裝置。當第二出口再次關閉時，該腔體被注入新的 流體，這些流體被加入標記物質。該標記物質可以是少量的，從而，在該腔體的流體中逐漸 地積累，直到形成下一個前向衝洗。腔體的容量可以很小，因為它僅僅需要在第二出口打開 時，即時警告用戶。這意味著顏色，氣味或味道的來源可以是一個很小的來源，例如在腔體 中慢慢溶解的片劑。
優先地，在前向衝洗期間，第一流體出口被關閉，儘管這並不是嚴格需要的。
如果微孔過濾器，在前向衝洗之前或期間，被反向衝洗，這將是一大優點。反向衝洗是 通過反方向衝壓穿過微孔過濾器的淨化流體來實現的，例如多次暫停前向衝洗。在另一個實 施例中，該裝置設有反向衝洗容器，該容器連接到微孔過濾器的出口側，用於反向衝洗來自 反向衝洗容器並穿過微孔過濾器的淨化流體。
特別是用於家庭式過濾器或可攜式過濾器的反向衝洗容器，優選的是一種手動激活的、 柔性的容器，連接到微孔過濾器的出口側，例如以擠壓泵的形式，如有彈力的風箱/球囊。通 過手動按壓該柔性的容器，積聚在該容器中的淨化流體被壓回微孔過濾器中並反向衝洗過濾 器。微生物和其他微小的顆粒也被衝壓進入微孔過濾器上遊的容積中。隨後，這些顆粒通過 前向衝洗從該上遊容積中去除。
在特定的實施例中，反向衝洗容器，例如風箱，以一個封閉式末端結構，連接到微孔過 濾器，也就是說，該容器單獨連接到，相對於第一出口的、微孔過濾器的下遊側。
在某些例子中，本發明所述的裝置對其適當的使用方式具有清晰的定位。例如，本發明 所述的裝置作為水過濾器並且具有環繞著微孔過濾器的類管狀殼體時，該裝置的適當使用方 式是殼體應垂直放置。如果第一出口位於殼體底部，且反向衝洗容器連接到殼體上部，則存 在一個風險，即空氣會取代淨化水，被截留在反向衝洗容器內，使得不能進行適當的反向衝 洗。因此，如果反向衝洗容器位於第一出口之下，將是一個優勢，因為用於萃取流經第一出 口的水的水平面也將注入反向衝洗容器。
16作為一種可選方案，反向衝洗容器可以是，連接到帶有第一出口的微孔過濾器的管的一部分。在這種情況下，淨化流體流過該容器，例如風箱，從而離開第一出口。因此，該風箱將很容易被乾淨的流體注滿，至少是注入一部分。
在特定的實施例中i殼體是一個橫向尺寸小於6crn的管，且風箱被設置在殼體的外側，
通過抓住殼體四周和在風箱上施加壓力，來進行手動i^活。每當殼體是被人抓住時，反向衝洗被激活，從過濾器的細孔中去除微生物。
在特定的實施例中，本發明所述的裝置是一個帶有殼體和吸嘴的可攜式過濾器，該吸嘴與第一流體出口連接，用於與人的嘴接觸。如果吸嘴，或至少吸嘴的一部分，優選的是從吸嘴飲水時與人的嘴接觸的部分，具有抗菌表面，第一個從吸嘴飲水的人所帶的細菌與吸嘴接觸時即被殺死，使得第二個人使用該吸嘴時不會被感染。這種情況下，本發明特別適合於小
型水淨化裝置，即與市面上有售的、註冊商標為LifeStraw 的產品尺寸相當的裝置。
通常，如果殼體，或本發明所述裝置的殼體的至少一部分，優選的是將手與殼體接觸的
殼體部分，設有抗菌表面，第一個握持殼體的人所帶的細菌或其他微生物與殼體接觸時即被
殺死，使得第二個人接觸該殼體時不會被殼體上的微生物感染。同樣，即使過濾器儲存在不
衛生的地方，也不會成為細菌繁殖的場所。
在上述其他實施例中，本發明所述的裝置用作家庭式過濾器，無需設置與人嘴接觸的吸嘴。
本發明所述的流體過濾裝置，包括了如前所述的大量可行的實施例。例如，該裝置可以被構造成具有多個組件的組合化裝置，或非組合化裝置，例如一體化的裝置。同樣，如前所述，本發明所述的裝置可以包括顆粒狀水淨化樹脂，例如各種類型的顆粒狀樹脂，或僅一種類型的顆粒狀樹脂。在一些實施例中，該裝置不包括含有互不相同的顆粒狀水淨化樹脂的第一組件和第二組件。作為一種可選方案，該裝置可以完全不需要顆粒狀樹脂。僅具有一種樹脂或不含顆粒狀樹脂，這就意味著不需要防止樹脂混合的分離手段，例如， 一種網孔尺寸比樹脂的顆粒尺寸更小的可滲透水的濾網。該過濾裝置可以設有吸嘴，用於與人嘴接觸，也可以不設置吸嘴。在使用吸嘴的情況下，吸嘴可以有抗菌表面，但也可以沒有抗菌表面。殼體也可以設置為有一個外部的或一個內部的抗菌表面，或者設置為沒有一個內部的或一個外部的抗菌表面，甚至完全不設置抗菌表面。
其它可用於本發明的微孔過濾器或電活性過濾器包括
-碳納米管過濾器，
-樹枝狀聚合物，
-微米濾網和納米濾網，-多金屬氧酸鹽，這在下列文章中進行了揭示
-由A. Srivastaval， 0. N. Srivastaval, S. Tala- patra， R. Vajtai2禾卩P. M Ajayan發表的，自然材料(Nature Materials) 2004年第3期，第610-614頁。
隱由Cees J.M. van Rijn, Wetze Nijdan發表的，題目為"納米薄膜(Nanomembranes )"，發表在納米科學與納米技術百科全書(Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology) 2004年第7巻第47-82頁，由H.S. Nalwa編輯，美國科學出版社(American Scientific Publishers )出版。
-"納米材料和7K淨化機遇與挑戰(Nanomaterials and Water Purification: Opportunities andChallenges)",納米顆粒研究期刊(Journal of Nanoparticle Research)第7巻第4-5號/2005年10月，第331-342頁，由Nora Savage和Mamadou S. Diallo編輯，荷蘭施普林格出版社(PublisherSpringer Netherlands )出版。
-由T. Yamase和M.T. Pope發表的，用於納米複合材料設計的多金屬氧酸鹽化學(Polyoxometalate Chemistry for Nano-Composite Design), Kluwer學術/會議出版社(KluwerAcademic / Plenum Publishers), 2002年10月。
本發明所述的裝置可以由多種抗菌源來構造，如前所述。例如，本發明所述的裝置可以使用滷化樹脂作為抗菌源，該滷化樹脂可以設置在流體入口和微孔過濾器之間的通路中，使得流體能流過該樹脂腔室。該滷化樹脂可以是粒狀的樹脂。然而，由於滷化樹脂是一種相對較昂貴的抗菌劑，可以使用一種不受粒狀滷化樹脂約束，或完全不受滷化樹脂約束的抗菌源來代替。如前所述，可以使用許多其他的抗菌物質來代替，例如不含滷化樹脂的滷化片劑。作為另一種可選方案，過濾器介質，或甚至整個裝置，都可以不含抗菌樹脂。
在一些實施例中，本發明所述的流體過濾裝置，不是以長度小於50cm而且寬度小於80mm的管狀殼體形式。在一些實施例中，本發明所述的流體過濾裝置，沒有用於吸取經過該裝置的水的吸嘴。在一些實施例中，該裝置設有吸嘴，但該吸嘴沒有抗菌表面。在一些實施例中，該裝置設有吸嘴和殼體，而兩者都無抗菌表面。在一些實施例中，該裝置不設置含有互不相同的顆粒狀水淨化樹脂的第一組件和第二組件，其中，第一組件具有一個第一連接器，且第二組件具有一個第二連接器，該第一和第二連接器都是管狀的，且連接在一起用於限制流體通過該第一和第二組件。在一些實施例中，該裝置不設置第一組件或第二組件，或兩者至少具有一個可滲透水的濾網，其網孔尺寸比樹脂的顆粒尺寸更小，可用於防止樹脂混合。
18


下面將引用附圖對本發明作更詳細的說明，其中
圖l是本發明的基本原理圖2是衝洗原理圖3是一個堆疊的薄膜結構圖4是一個Z字形堆疊的薄膜結構圖5是一個中空纖維的分布圖，纖維之間設有滷素吸收劑；
圖6是一個中空纖維的分布圖，設有存儲容器；
圖7是一個重力型過濾器；
圖8是重力型過濾器的容器詳解圖9是一個毛細管過濾器，具有反向衝洗選擇功能；
圖10是一個片狀薄膜過濾器，具有反向衝洗選擇功能。
具體實施例方式
圖1是本發明的基本原理圖。流體過濾裝置1具有一個流體進口 2和一個流體出口 3。該流體優選的是液體，但本發明具有普遍性，也可以用於氣體、氣溶膠或蒸汽。流體進口 2的下遊是腔體4，其中設有抗菌物質5，優選的是滷素。該抗菌源可以是滷化液體或氣體，以適當的洗脫率添加到流經該裝置的流體中。然而，優選的是流體流經一個滷化樹脂，由箭頭7所示。在向流體中添加滷素的步驟之後，流體通過流體出口 3流出該裝置之前，先穿過一個微孔過濾器8，優選的是一個薄膜。可選擇的是，裝置1在第三腔體10中還設有滷素吸收劑9。材料ll，例如細菌、病毒和其他物質被阻擋在薄膜8的壁體12的微孔入口表面。在一個垂直結構中，如圖1所示的裝置可以應用重力原理。
腔體4具有抗菌物質5，優選的是滷化物質，例如樹脂或片劑，腔體4可以是殼體1的一個組成部分，或者腔體可以作為一個組件，從殼體的剩餘部分中卸下，以用於更換腔體4，例如在該抗菌源，如樹脂或片劑，被用盡的情況下。如果本發明是用作飲水管，類似LifeStraw 商品，則第一出口 3可以設置一個吸嘴。
在圖2中，闡述了本發明所述的裝置的基本原理，該裝置包括有前向衝洗機構。裝置1包括一個第一流體出口3，用作濾出的液體的出口。該第一流體出口3，可選擇地，設有一個閥門，用於調節通過出口3的水流。此外，裝置l包括一個第二流體出口 13，第二流體出口13帶有閥門14，衝洗時閥門14可被打開，衝洗流體沿薄膜表面15平行流過，衝走濾出的雜質ll。如果第一流體出口3是帶有閥門的，則衝洗時該闊門可以被關閉。在圖3中，顯示了堆疊的平面薄膜結構的橫截面圖。薄膜8可以是陶瓷型或微孔聚合物薄膜型。水流入位於相鄰薄膜8的入口壁之間的微孔過濾器，然後流出該微孔過濾器並進入位於相鄰薄膜8的出口壁之間的容積6內。由於薄膜8緊緊地安裝在周圍的圍繞物上，從入口流向出口的水流只能穿過薄膜8。在位於相鄰薄膜8的出口壁之間的容積6內，可以設置滷素吸收劑，例如碘清除樹脂。堆疊的薄膜結構可以是衝洗裝置原理的一部分，如圖2中例子所示。作為一種可選方案，儘管圖中未顯示，該堆疊的薄膜可以是曲形的。更進一步，可以用成對的螺旋形薄膜來代替。
在圖4中，顯示了一種不同的堆疊的薄膜結構，其中薄膜8以Z字形堆放。如果薄膜是一種可摺疊的微孔薄膜8，該薄膜在被安裝入殼體之前，被摺疊成類似口琴的形式，這會很方便。該Z字形堆疊的薄膜結構，可以是可衝洗裝置原理的一部分，如圖2中的例子所示。
在圖5a中，顯示了一個組合的中空纖維16的結構。多個中空纖維16被安置在殼體40中，流體7可以流過一個帶有抗菌劑的腔體5，例如滷化樹脂5，然後流入纖維16，再流過纖維壁並通過纖維16之間的空隙流出過濾器，如箭頭所示。在纖維16之間的空隙中，可選擇設置一個滷素吸收劑9，用於在過濾裝置1釋放出流體之前，吸收流體中殘留的滷素。抗菌物質5，例如所述的滷化樹脂，可以包含在一個可再填充的腔體4中。中空纖維16是貫穿設置的，這意味著其末端不是閉合的。如果閥門14被打開，如圖5b所示，流體將尋找最簡易的路徑流出閥門14。殘留在纖維內的生物材料和其他材料，將被流體的水流衝出纖維16。
圖6a和6b顯示了與圖5類似的原理。然而， 一個存儲容器17圍繞在薄膜的四周，用於在釋放使用前吸收水或其它濾出的流體。該存儲容器在重力型過濾器中尤為有用，其中，水在被使用之前，有充足的時間流經過濾器。例如，水可以在晚上流經過濾器，並在存儲容器中積累，以在第二天使用。
在一個實施例中，存儲容器17是由柔性的材料製成的並且被安置於圍繞管狀殼體40。通過抓住殼體的周圍和容器40，即可在容器上施加壓力。如果與此同時，第一出口3被關閉，容器17中的淨化流體將被壓回到纖維16之間的空隙中，並穿過纖維壁形成反向衝洗。反向衝洗將去除纖維16內側的顆粒和微生物，隨後，微生物和顆粒可以在前向衝洗機構中通過打開的閥門14被衝洗出來，如圖6b所示。
圖7顯示了一個重力型過濾器20，它帶有輸送容器21，用於將水輸送到處更低位置的過
濾裝置22。容器21具有把手23，使得容器21的運輸更容易。容器21的較低部分包括帶有
抗菌物質的腔體24，優選的是含低洗脫滷化物質的腔體24，例如含有氯化的片劑。可選擇的
是，容器21可以包括可更換或可清潔的預過濾器，用於從水中過濾較大的顆粒。
容器21的滷化物質腔體24，通過柔性導管25與過濾裝置22連接。過濾裝置22包括配 20置了前向衝洗的多孔中空纖維單元，例如具有0.04微米或0.02微米的最大孔徑。除了具有閥門27的淨化水出口 26之外，過濾裝置還包括具有衝洗閥門29的衝洗水出口 28，打開閥門29可實現衝洗的目的。
圖8更詳細地說明了輸送容器21。預過濾器插入物30在其上層末端具有流體入口，可拆裝插入容器21中。可將一個圓筒狀的替換過濾器放置在預過濾器插入物30中，圖中未顯示。容器21帶有孔31，用於將容器21掛在牆壁的鉤子或釘子上。容器21的把手23具有一個U形截面，可以將過濾裝置22的、合適的插入物塞入把手23，以便於運輸和存儲。
圖9顯示了本發明的另一個實施例。微孔過濾器1包括多個微孔毛細管16，水或其它流體可通過流體入口 2進入該毛細管。水流過毛細管16進入位於較低一端的輸出腔體45，在前向衝洗情況下，水可以通過位於第二流體出口 13處的閥門14，被釋放出來。如果位於第二出口 13處的閥門14被關閉，水壓會驅使水穿過毛細管管壁43，並進入毛細管之間的間隙44中。從間隙44中，水也可以通過具有閥門46的第一出口 3，被釋放使用。此外，過濾裝置1具有累積淨化水的容器42。由於容器42的位置比第一出口 3更低，水從第一出口 3釋放之前，容器42被注入淨化水。容器42由可壓縮的材料製成，例如聚合物風箱，可被手動擠壓。當第一出口被閥門46關閉，並且在容器42上施加壓力，壓力會驅使容器中的水通過毛細管管壁43並退回到毛細管16中。這種反向衝洗將微生物和其他顆粒衝壓到毛細管細孔之外，遠離毛細管16的內部表面。隨後的或同時的前向衝洗通過第二出口 13，去除過濾裝置l中的微生物和顆粒。
為了提供適當的水流通過過濾裝置1,位於毛細管16的開放性出口末端48與第二出口13之間的輸出腔體45，是由彎曲的壁體49形成，例如半球狀的壁體。這種形狀的優點是產生適當的水流，沒有大量急流，也可用於位置接近於殼體40的那些毛細管。這與現有技術中的平直末端邊沿形成對比，後者會限制通過最外邊毛細管的水流，從而形成不均勻的水流，這是非常不利的，尤其是在前向衝洗情況下。同樣地，輸入腔體47具有可彎曲的腔壁49',使得形成適當的水流進入最外邊的毛細管中。
作為一種可選方案，輸出腔體45可被單向閥50劃定界限，允許水，優先地讓水從毛細
管16進入輸出腔體45，但它會阻止水流回毛細管16。在前向衝洗情況下，輸出腔體45被注
入來自毛細管的、未過濾的水。當輸出閥門14被關閉，水被保留在輸出腔體45內。這些水
慢慢溶解片劑51，該片劑51逐漸使輸出腔體45內的水著色，直到下一次前向衝洗開始。在
下一次前向衝洗時，首先釋放的一部分水有特定顏色，並警告用戶這些水不能被使用。作為
著色片劑的替代物，顆粒狀的製劑、輸出腔體內部表面上的塗料、或者結合在輸出腔體的壁
體材料中，可遷移到輸出腔體的壁體內表面上的著色劑，都可用來替代著色片劑。更進一步，著色劑可以由賦予味道的製劑和/或賦予氣味的製劑來代替。單向閥門50會阻止所添加的賦 予顏色、味道或氣味的製劑，接觸到毛細管16以及第一末端中的液體。
圖IO中顯示了可代替的實施例。液體經上層的流體入口2，進入第一腔體5',在液體通 過過濾器或薄膜57進入輸入腔體47之前，抗菌物質從第一腔體5'釋放到液體中。這種抗菌 物質可以是滷素，優選的是碘或氯，來自第一腔體5'中的抗菌源。液體從輸入腔體47，通 過單向閥門50,進入輸出腔體45,與上述圖9的實施例類似。如果第二輸出閥門14被關閉， 液體從出口3被釋放使用之前，會穿過微孔薄膜8，例如一個陶瓷薄膜，進入輸出蓄水池53。 同樣，在這種情況下，容器42被用於通過微孔薄膜8的反向衝洗。由一個流體密封隔牆56 將輸出腔體與輸出蓄水池53分隔開。此外，該輸出蓄水池53中可以含有滷素吸收劑。
可選地或附加地，對於第一腔體5'，通過輸入腔體的壁體55的釋放，抗菌物質可被添加 至輸入腔體47的液體中，例如通過殼體40內壁上的塗料，或通過可遷移地結合在殼體40的 壁體材料中的抗菌劑。作為另一個可選方案，或另一個附加方案，通過抗菌物質從蓄水池54 遷移穿過輸入腔體的壁體55'，可將抗菌物質添加至輸入腔體47的液體中。從內壁55， 55'中 釋放的抗菌劑，可以設置在一定的範圍，使之僅能阻止微生物在壁體55， 55'的表面存活，以 及阻止生物膜在壁體上形成，但也可以設置在一定的範圍，包括以一定洗脫率釋放抗菌劑， 為流體提供充足的抗菌劑，使之阻止生物膜在微孔過濾器52之內和之上的形成。
2權利要求
1、一種流體過濾裝置，具有流體入口和流體出口以及位於流體入口與流體出口之間、貫穿微孔過濾器的流體通路，所述的微孔過濾器具有適合的孔徑，通過物理粒徑分離將微生物，例如細菌和病毒，從流體中過濾出來；所述的流體過濾裝置還包括抗菌源，用於將抗菌物質添加至流體通路的流體中，所述流體通路指位於流體入口與微孔過濾器之間的通路。
2、 根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述流體過濾裝置設有流經該裝置的設計流量， 所述設計流量確保流經該裝置的流體有適當的過濾，在流體出口流出淨化的流體，其中，抗 菌源，例如滷素源，設置為以一定洗脫率釋放抗菌物質，在流體以設計流量流經該裝置的期 間內，所述洗脫率遠遠小於減少流體中3個數量級的微生物所必須的洗脫率。
3、 根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於所述流體過濾裝置設有流經該裝置的設計流 量，所述設計流量確保流經該裝置的流體有適當的過濾，在流體出口流出淨化的流體，其中， 抗菌源，例如滷素源，設置為以一定洗脫率、以設計流量釋放抗菌物質，使得微濾後流體中 抗菌劑的含量少於依照官方衛生協議預定的限量。
4、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述抗菌源包括滷素源，並且所述抗菌 物質包括滷素。
5、 根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於所述流體過濾裝置設有流經該裝置的設計流量， 所述設計流量確保流經該裝置的流體有適當的過濾，在流體出口流出淨化的流體，其中，抗 菌源是以一定洗脫率釋放抗菌物質的滷素源，在以設計流量流經該裝置的流體中，如果所述 抗菌物質是碘，將洗脫率調節至產出的相對量少於lppm，如果所述抗菌物質是氯，則將洗脫 率調節至產出的相對量少於lOppm。
6、 根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於在以設計流量流經該裝置的流體中，如果所述抗菌物質是碘，將洗脫率調節至產出的量少於0.1ppm，如果所述抗菌物質是氯，則將洗脫率調 節為產出的量在O.lppm到0.5ppm之間。
7、 根據權利要求5或6所述的裝置，其特徵在於在以設計流量流經該裝置的流體中，所述碘 的含量高於O.Olppm。
8、 根據權利要求1至7的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述抗菌源是設置在樹脂腔體中 的滷化樹脂，所述樹脂腔體位於流體入口與微孔過濾器之間的通路中，使流體流經所述樹脂 腔體。
9、 根據權利要求1至7的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述抗菌源不含滷化樹脂。
10、 根據權利要求1至7的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述裝置不含顆粒狀抗菌樹脂。
11、 根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於所述裝置不含抗菌樹脂。
12、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器包括微濾薄膜。
13、 根據權利要求12所述的裝置，其特徵在於所述微濾薄膜具有0.05微米到0.4微米之間的 孔隙度。
14、 根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於所述微濾薄膜具有0.05微米到0.15微米之間的 孔隙度。
15、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器包括超濾薄膜，所述超濾薄膜的孔徑適合於過濾病毒。
16、 根據權利要求15所述的裝置，其特徵在於所述超濾薄膜具有小於0.04微米的孔隙度。
17、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器包括固態微孔陶瓷壁，所述固態微孔陶瓷壁具有貫穿壁體的流體通路，將流體入口與流體出口分隔開。
18、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器包括親水性微孔聚合物 壁，所述親水性微孔聚合物壁具有貫穿壁體的流體通路，將流體入口與流體出口分隔開。
19、 根據權利要求17或18所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器包括堆疊的微孔聚合物或陶瓷薄片，在所述薄片之間形成有流體管道，以及貫穿薄片微孔壁的流體通路，所述薄片將 流體入口與流體出口分隔開。
20、 根據權利要求18所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器包括中空微孔聚合物纖維，所述中空微孔聚合物纖維具有貫穿纖維壁的流體通路，所述纖維壁將流體入口與流體出口分隔 開。
21、 根據權利要求18所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器包括複數個中空微孔聚合物纖維，所述中空微孔聚合物纖維具有貫穿纖維微孔壁的流體通路，所述纖維壁將流體入口與流 體出口分隔開。
22、 根據權利要求19所述的裝置，其特徵在於所述微孔聚合物纖維具有從中空的纖維內部貫穿纖維微孔壁的流體通路，所述流體通路將流體入口與流體出口分隔開，並在纖維之間設置 滷素吸收劑。
23、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置包括位於微孔過濾器的微孔壁與流體出口之間的滷素吸收劑。
24、 根據權利要求23所述的裝置，其特徵在於所述滷素吸收劑是1odosorb②產品或Dow MarathonA②產品。
25、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置包括活性碳樹脂，所述活性碳 樹脂設置在微孔過濾器與流體出口之間的流體通路中。
26、 根據權利要求25所述的裝置，其特徵在於所述活性碳是富含銀的活性碳。
27、 根據上述的權利要求1至21的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述裝置不含滷素吸收劑。
28、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述流體是水。
29、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置包括設有入口和出口的殼體或 筒體，所述殼體或筒體還設有微孔過濾器和滷素源。
30、 根據權利要求29所述的裝置，其特徵在於所述筒體是即用即棄的，並包含在可重複使用 的殼體內。
31、 根據權利要求29或30所述的裝置，其特徵在於所述裝置包括具有可再填充或可更換的滷 化樹脂的殼體，所述滷化樹脂與微孔過濾器分離。
32、 根據上述的權利要求29至31的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述殼體具有帶抗菌源 的內壁，所述抗菌源用於從所述內壁的表面釋放抗菌劑。
33、 根據權利要求32所述的裝置，其特徵在於所述抗菌源是在所述內壁表面上的塗層。
34、 根據權利要求32所述的裝置，其特徵在於所述抗菌源結合在所述內壁的材料中。
35、 根據權利要求32所述的裝置，其特徵在於所述抗菌源包含在所述內壁後面的蓄水池中， 所述內壁被設置為使抗菌物質穿過內壁遷移到內壁的表面上。
36、 根據上述的權利要求32至35的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述抗菌物質含有銀。
37、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置包括多孔陶瓷結構或多孔中空 聚合物纖維，其孔徑適合於過濾細菌，而且所述裝置包括位於微孔過濾器下遊的Nanoceram⑧ 過濾器。
38、 根據權利要求1至36的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述裝置不含吸引正電荷的超 濾或微濾介質，例如Nanoceram⑧產品。
39、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置具有第二流體路徑，所述第二 流體通路從流體入口，沿著但不穿過多孔過濾器壁體，延伸到第二出口，所述第二出口設有 閥門系統，用於在開閥狀態下實現前向衝洗目的。
40、 根據權利要求39所述的裝置，其特徵在於所述第一出口設有第一標記，而所述第二出口 設有第二標記，所述第二標記與第一標記有明顯區別。
41、 根據權利要求39或40所述的裝置，其特徵在於在第二出口的上遊設置腔體，所述腔體包 括單向閥門，將腔體與微孔過濾器分隔開，並在所述腔體中提供著色劑，用於使腔體中的流 體著色，以警告消費者不要使用從第二出口流出的流體。
42、 根據權利要求39、 40或41所述的裝置，其特徵在於在第二出口的上遊設置腔體，所述腔 體包括單向閥門，所述單向閥門將腔體與微孔過濾器分隔開，其中，在所述腔體中提供賦予 氣味的製劑或賦予味道的製劑，用於給腔體中的流體賦予氣味和/或味道，以警告消費者不要使用從第二出口流出的流體。
43、 根據權利要求39至42的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述裝置具有反向衝洗容器，所述反向衝洗容器連接到微孔過濾器的出口側，使淨化的流體從反向衝洗容器，通過微孔過 濾器，進行反向衝洗。
44、 根據權利要求43所述的裝置，其特徵在於所述反向衝洗容器是手動激活的風箱。
45、 根據權利要求43和44所述的裝置，其特徵在於所述的反向容器以封閉式末端結構連接到 微孔過濾器。
46、 根據權利要求46所述的裝置，其特徵在於所述裝置具有清晰的定位，以實現恰當的使用， 在所述定位中，反向衝洗容器位於第一出口之下。
47、 根據上述的權利要求43至46的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述殼體是一個橫截面 小於6cm的管，所述風箱沿著殼體的外側，通過抓住殼體四周並向風箱施加壓力，手動激 活反向衝洗。
48、 根據權利要求47所述的裝置，其特徵在於所述風箱是連接微孔過濾器與第一出口的管的 一部分。
49、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置在微孔過濾器和流體出口之間 設有流體存儲容器，所述流體存儲容器具有抗菌內表面。
50、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置是可攜式裝置。
51、 根據權利要求50所述的裝置，其特徵在於所述裝置的尺寸為，直徑在2釐米到6釐米之 間，長度在10釐米到40釐米之間。
52、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述裝置是帶有吸嘴的飲水吸管，所述 吸嘴用於與人的嘴接觸。
53、 根據權利要求52所述的裝置，其特徵在於所述吸嘴，或吸嘴的至少一部分，優選的是從 吸嘴飲水時，用於與人的嘴接觸的部分，具有抗菌表面。
54、 根據上述的權利要求1至51的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述裝置不設置用於與 人的嘴接觸的吸嘴。
55、 根據上述的權利要求l至51的其中之一所述的裝置，其特徵在於所述裝置是重力型液體 過濾器。
56、 根據權利要求55所述的裝置，其特徵在於:所述過濾器是重力型過濾器，其工作壓強是O.Olbar和0.2bar。
57、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器具有0.1n^-0.5n^的薄膜表面積。
58、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於在入口壓強為0.1bar時，將所述裝置設 置為提供每小時6升-10升的過濾。
59、 根據上述的任一權利要求所述的裝置，其特徵在於所述微孔過濾器的材料含有抗菌物質。
60、 上述的權利要求1至59的其中之一所述的裝置在露營中的使用。
61、 上述的權利要求1至59的其中之一所述的裝置在軍事中的使用。
62、 上述的權利要求1至59的其中之一所述的裝置在緊急情況下的使用。
63、 上述的權利要求1至59的其中之一所述的裝置在農村地區的使用。
全文摘要
一種流體過濾裝置具有流體入口，流體出口，以及位於入口與出口之間、貫穿微孔過濾器的流體通路，該微孔過濾器具有適合的孔徑，可通過物理粒徑分離來過濾細菌或細菌和病毒。該裝置包括抗菌源，優選的是滷素源，將抗菌物質添加至流體通路中的流體，該流體通路是指位於流體入口與微孔過濾器的入口表面之間的通路，使得阻止微孔過濾器上生物膜的形成。
文檔編號B01D61/18GK101668580SQ200780052902
公開日2010年3月10日 申請日期2007年7月18日 優先權日2007年3月9日
發明者米凱爾·韋斯特高·凡德森 申請人:韋斯特高有限公司