抗菌過濾筒的製作方法

2023-06-21 00:25:01 1

專利名稱：抗菌過濾筒的製作方法
對相關申請的交叉引用本申請是在1995年12月15日提交的美國專利申請第08/573,067號的部分繼續申請。
本發明的領域本發明一般涉及用於淨化液體的過濾器。具體地說，本發明涉及一種抗菌過濾筒，該過濾筒用於一種過濾系統，該過濾系統由數層經抗菌試劑處理後的紗線和/或無紡網或墊組成，並且捆在一個核芯上，該核芯上覆蓋有一層微孔薄膜材料，這就使得該過濾筒能夠捕獲和除去有機汙染顆粒並消除和阻止被過濾流體中細菌性和病毒性汙染物的生長，這樣通過該過濾系統水流中的顆粒和細菌汙染物的水平顯著降低。
本發明的背景近些年來，公眾已經越來越意識到我們國家和世界供水質量的持續惡化。汙染物、生物的和有毒的廢物以及其他汙染物正以持續增加的速率引入供水中，使得供水不再適於飲用和其它必要的用途。比如，免疫力低下的病人現在就被要求不能飲用自來水，近些年來與飲用水水質差相關的大小疾病已經急劇地增加。這一問題對於美國以外的水質持續惡化、主要汙染物是自然界細菌的地區尤為重要。然而現有的淨化水的方法普遍太貴或者在一些地區不可行。
在目前可以利用的過濾系統當中，反滲透系統是提高水質最常用的方法之一。通常，這些系統採用一個除沉澱過濾器，正如Nishino在美國專利3,872,013號中所詳細描述的，該過濾器與活性碳和塗有銀的氧化物和滷化物的抑菌薄膜相連接，該薄膜安置在過濾器和出水口之間。該薄膜將阻止某些細菌離開過濾器並且抑制細菌在薄膜表面的生長，但並不抑制細菌在活性碳上的生長或抑制細菌繁殖和生成毒素的能力。其他機械過濾器比如陶瓷過濾筒，它能夠過濾出尺寸大約1微米(micron)的細菌，但是當細菌收集在過濾器的表面上時，也不能有效抑制細菌的生長。Von Medlin在美國專利5,269,919號中詳細描述了另一種類型的殺生反滲透系統。Von Medlin還採用多碘化合物樹脂，該樹脂釋放出的碘與細菌和病毒有機物接觸從而抑制細菌生長，然後使用顆粒狀金屬合金和活性碳將釋放在水中的碘除去。如果不除去，這些碘對人體是有害的。事實上，最初在1973年制定並且在1982年重新確認EPA(美國環保署)「關於碘消毒劑的政策」，即無論任何時候飲用水中保留含碘物種時，碘消毒劑只是為了短期目的。
這樣看起來好象當供水中的細菌被這些過濾器捕獲時，這些被捕獲的細菌就可以在目前的水淨化系統中生長。這樣過濾器就變成了細菌和毒素繁殖的場所，通過吞入有毒的微量金屬比如銀和銅的滷化物以及其它的沒有從水中過濾出來的有毒物就會對人體造成潛在的危害。
在包紮和捆綁過濾器方面也有相當多的進展。紗線以不同方式和層數捆在打有孔洞的核芯上。已經發現通過增加層數和紗線捆綁的緊度可以更有效地在過濾器中捕獲顆粒狀物質，但是也抑制了水流經過濾器，這樣就引起水流經該系統時水壓下降。一般，在美國一個市政水管中的水壓是60-80磅/平方英寸(psi)。傳統纏繞式過濾器尤其成為負擔，在管線中由於水流經過濾器時的抑制作用產生的水壓下降增加到15-20磅/平方英寸或更大。這樣一個水壓下降的問題在國外更大，因為國外的管線壓力約為35磅/平方英寸或更低，這樣使用這些過濾器使水流如此顯著地被抑制從而限制了該系統的使用。
此外，目前活性碳在許多種過濾器中所採用，用來從供水中除去氣味，溶解有機物和吸收令人不愉快的味道。然而，在過濾器中使用活性碳的一個缺點就是碳是細菌的養料來源，一旦被感染上細菌，碳過濾器通常使細菌在過濾器上快速繁殖。結果，碳過濾器在使用時有一個警告只可用於過濾微生物安全水。在美國以外的許多國家水都是含有微生物汙染物的，這樣碳過濾器的使用可能是危險的並且通常是不可行的。這導致了一些法規的發布，這些法規禁止碳過濾器用於某些用途和某些地區。
因此，可以看到需要一種既便宜又安全的用於水過濾系統的過濾筒，該系統既能夠過濾微生物又能夠抑制細菌和微生物在過濾器介質中的生長，而且不釋放出對生命有害必須進一步除去的殺菌劑，並且該過濾器系統不會抑制水流經該系統。
本發明的簡介簡單地說，本發明包括一個用於水過濾系統的過濾筒，該過濾筒用來安全有效地從飲用水中過濾掉微生物並且基本上消除和阻止細菌和被過濾器捕獲的其它微生物的進一步生長。該過濾筒包括一個打有孔的內部管狀核芯，該核芯可以是金屬、塑料或陶瓷材料的。該核芯上通常覆蓋有一系列的微孔薄膜，微孔薄膜通常具有大約5.0-0.5微米的孔並且由塑料材料形成，比如聚酯、聚丙烯、聚碸或類似材料。第一，這樣就不在薄膜和核芯之間造成空隙，並且最好稍微比核芯長一些，以便疊加該核芯的兩相對端。然後將第二和第三薄膜層捆繞在核芯的第一薄膜層上，第二和第三薄膜層通常由相同類型的微孔塑料或聚酯材料構成。
經抗菌劑浸泡或處理過的紗線或無紡布材料緊緊地捆繞各薄膜層和核芯，以十字交叉或菱形捆繞的式樣捆繞在第三薄膜層的上面，形成大約1.0微米的菱形開口，通過該開口水可以通過。還可以不用紗線，而用無紡纖維墊或網捆繞微孔薄膜，無紡纖維墊或網中含有用抗菌劑處理過的纖維。
過濾筒還可以包括一個向外伸出的活性碳核芯，用該核芯代替聚丙烯核芯，活性碳的標稱孔徑大約為10.0微米。活性碳核芯通常經抗菌劑或抗菌添加劑處理，所使用的抗菌劑或抗菌添加劑與浸泡過濾器紗線和/或薄膜層的相同。活性碳核芯上至少捆繞一薄膜層，比較典型的是捆繞三層或更多薄膜層，每薄膜層的孔徑在5.0到0.5微米之間。然後將一層經抗菌劑浸泡後的紗線捆繞在核芯和薄膜層上，通常捆繞成十字交叉或菱形的式樣，這樣水可以從所形成的菱形開口流過。
過濾器的外層十字交叉捆繞部分通常具有足夠的厚度，這樣過濾筒就可以緊緊地插入筒殼中，使過濾筒和筒殼壁間所形成的空間最小。安裝完畢後的過濾器的薄膜層和紗線層的端部用抗菌聚合物或樹脂密封，在過濾器的相對端形成端蓋。這就確保被處理的流體在離開系統之前流經整個過濾器。
過濾筒安裝在過濾系統的筒殼中，該筒殼連接到水源上。當水流進筒殼時，水向下流經過濾筒，然後通過出水口離開筒殼。本發明的過濾筒從流經過濾筒的水中除去微生物和其它雜質。大的雜質通常通過十字交叉層和/或微孔薄膜層除去。被薄膜層阻擋的微生物是細菌和病毒汙染物，由於紗線和薄膜層緊密捆繞在核芯上，這就迫使汙染物與紗線和薄膜層中的抗菌劑接觸。這樣就可以實現汙染物和抗菌劑間的充分接觸，從而除去汙染物，而無須流體和過濾簡之間長時間接觸，還不會過度地抑制水流經該系統。
因此，本發明的一個目的就是提供一種抗菌過濾筒，該過濾筒能夠基本上完全地從水中過濾顆粒和大的微生物，並且阻止細菌和病毒在過濾器媒質中的生長，從而克服了現有技術的上述及其它缺陷。
本發明的另一目的是提供一種抗菌過濾筒，該過濾筒不向水中釋放有害毒素，這些毒素在安全使用水之前必須從水中除去。
本發明的再一目的是提供一種抗菌過濾筒，該過濾筒能夠在包括反滲透系統在內的目前可使用的過濾系統的筒殼中使用，該過濾筒將抑制細菌和病毒的生長以及隨後的毒素的產生，還將保護反滲透過濾系統中所使用的活性碳過濾器。
本發明的又一目的是提供一種抗菌過濾筒，該過濾筒能夠基本上收集和除去水流中的顆粒和細菌汙染物而不造成水壓的顯著下降。
本發明的再一目的是提供一種抗菌過濾筒，其中幾乎所有流入過濾筒的水都與抗菌劑接觸。
本發明的又一目的是提供一種抗菌過濾筒，其具有用抗菌劑浸泡的活性碳核芯。
本發明的又一目的是提供一種用抗菌劑浸泡過濾系統活性碳核芯的改進方法。
通過對圖示解釋及詳細描述，本發明的其它目的、特點和優點對本領域的熟練技術人員將很明顯。
附圖的簡述

圖1是本發明的最佳實施例的側視圖，局部被剖開。
圖2是本發明的過濾筒的側視圖，過濾筒上安裝有端蓋。
圖3是本發明的具有活性碳核芯的第二實施例的側視圖，局部被剖開。
圖4是本發明的具有活性碳核芯的第二實施例的側視圖，局部被剖開。
圖5是本發明的又一實施例的透視圖，局部被剖開。
圖6是本發明的又一實施例的側視圖。
圖7是本發明過濾筒的示意圖，表明了過濾筒在地下水槽過濾系統中的安裝和使用。
圖8是本發明過濾筒的示意圖，表明了過濾筒在水龍頭過濾系統中的安裝和使用。
詳細描述現在將參照附圖，各圖中相同部件採用相同的標號標出，圖1示出了按照本發明構造的過濾筒10的一個最佳實施例。該過濾筒10包括一個中空的並打有孔的核芯12，該核芯具有開口端13和14，核芯可以由塑料、紙、金屬或預先打有孔的燭形陶瓷材料形成。核芯形成管狀或圓柱狀，長度大約5到30英寸，直徑大約1到2英寸，可以根據需要採用更大或更小的直徑。在核芯上形成沿長度方向均勻分布直徑至少10微米或更大的孔16。
第一微孔薄膜17緊密捆繞在核芯上，將核芯完全覆蓋。薄膜17最好是寬度略大於核芯12長度的薄膜，這樣薄膜就與核芯的開口端13和14交迭大約0.125英寸。該微孔薄膜通常由諸如聚酯、聚碸聚合物、聚乙烯、聚丙烯或相似的多孔塑料材料構成，並且能夠用抗菌劑處理。最好採用標稱孔徑在5.0到0.5微米之間的聚碸聚合物薄膜，比如由MEMTEC美國公司生產的BTS-16、BTS-10或BTS-5，商標是Filtrite，孔徑通常為0.75微米或更大，這樣該薄膜就將有效地將流經薄膜的水流中的大多數細菌和汙染物顆粒保留在打有孔的核芯的內部。
隨後在核芯上捆繞第二微孔薄膜層18和第三微孔薄膜層19，這兩薄膜層捆繞在第一微孔薄膜17和核芯上。典型地，第二和第三微孔薄膜層由與第一薄膜層相同的聚碸聚合物薄膜材料構成，比如BTS-16、BTS-10或BTS-5，孔徑通常為0.75微米或更大。通過減少和限制細菌通過過濾器的路徑，這三薄膜層有效地捕獲大多數的細菌和汙染物顆粒，由於薄膜層的孔徑更大從而沒有顯著地抑制水流。
多孔紗線21緊密地捆繞在微孔薄膜17-19上，捆繞在第三薄膜層的上面並沿著下面有孔核芯的長度伸展。典型的紗線尺寸在10/1到0.3/1立方釐米(c.c.)之間，最好在3/1到0.4/1立方釐米之間，紗線由白色聚丙烯、聚乙烯、醋酸纖維、人造纖維、溶解細胞質、丙烯酸、聚酯、尼龍或其它能夠支撐抗菌劑的纖維材料製成。對於一些應用，紗線還可以由尼龍、棉花或纖維絲紗線材料製成，或混合和組合這些聚合物使用。紗線用抗菌劑浸泡，抗菌劑最好在紡線和形成纖維的過程中與紗線混合，這樣在使用過濾筒的過程中抗菌劑就分散到紗線纖維中並分散到纖維的表面。
這些纖維的極微量能夠在0.3到10dpf之間，基於成本和工作性能最好在1.5到6dpf之間。通常這些纖維在拉絲過程中或者用抗菌劑處理或者用抗菌劑浸泡，從而使得這些纖維是抗菌的。纖維中抗菌劑的濃度通常在100到10,000ppm之間，最好在2000到8000ppm之間。基於紗線的含量，最終過濾筒的抗菌劑含量在2500到10,000ppm之間，基於所使用的纖維最好在5000ppm的範圍內。
最好在處理紗線和微孔薄膜時所使用的抗菌劑實際上是溶於流經過濾筒的以及位於過濾筒上面的水的，並且是對人和動物的皮膚安全、無毒、不致癌和不敏感的，而且當吞入時不在人體內積累。因此，所採用的抗菌劑一般是廣譜抗菌劑，也就是說，該抗菌劑能夠同樣有效地抑制水中的大多數有害細菌。比如，通常使用的由米克羅本品公司生產，商標為MICROBANB的2，4，4′-三氯-2′-羥基二苯酚或5-氯-2-苯酚(2，4-二氯苯氧基)。然而應該理解到在本發明中可以採用各種各樣的抗菌劑，這些抗菌劑是安全無毒並且能夠在水中溶解。
紗線21以十字交叉或菱形式樣捆繞在過濾筒上，形成一個十字交叉層，限定出尺寸大約為1.0微米的菱形開口或通道。十字交叉捆繞層的厚度決定過濾筒的厚度。雖然按照過濾筒裝入其中的過濾系統筒殼的尺寸，十字交叉捆繞層21的厚度可大可小，最好十字交叉捆繞層的厚度是1/4英寸，以便使過濾筒與過濾系統的筒殼緊密地配合。一旦過濾器被捆繞到所需要的最終厚度，將紗線切斷，並將紗線的端部隱藏或繫到前面的線股上以防止紗線解開。
如圖2所示，在過濾筒和核芯的開口端13和14上安裝端蓋22，用來密封過濾筒的兩端。端蓋22通常由含有抗菌劑比如MICROBANB的聚氯乙烯(PVC)塑料溶膠材料構成。該塑料溶膠以液體狀態注入一個淺的模子中，該模子具有一個開口的內管。然後將過濾筒10的第一端插入裝有塑料溶膠液體的模子中，溶膠液體加熱到推薦的溫度，比如260°F，大約7分鐘或者直到塑料溶膠已經充分滲透進入過濾器端部的紗線為止。移出過濾筒並將其另一端或第二端浸入被加熱的塑料溶膠中，放置方式同上。塑料溶膠液進行冷卻並固化在過濾筒的兩端，在過濾筒的上面，塑料溶膠沾到纖維紗線和微孔薄膜的突出端上，從而在過濾筒的端部密封了紗線和薄膜的邊緣，而留下過濾筒的中心開口。
在另一實施例中，可以採用預先形成的端蓋代替由塑料溶膠液形成的端蓋。這樣預先形成的端蓋通常由塑料材料形成，比如聚丙烯或類似的材料，均經過抗菌劑處理。這些端蓋確保微孔薄膜的端部密封和最好用抗菌黏合劑安裝到過濾筒的端部。
端蓋在過濾筒的每一端密封和覆蓋過濾筒的微孔薄膜和十字交叉捆繞紗線層。這就迫使流經過濾系統的水和其它被過濾液體流經過濾筒的各側，從而確保水或其它液體流經和接觸過濾器上的十字交叉捆繞紗線層的抗菌紗線和通過微孔薄膜，這樣至少1.0微米或更大尺寸的汙染物就從通過過濾筒的水流中捕獲和除去，水中的細菌和其它微生物通過與紗線層的抗菌表面接觸而消除，從而基本上淨化了含有細菌和其它微生物的水流。
在如圖3和4所示的又一實施例中，打孔的塑料核芯12(圖1)由一個突出的活性碳核芯12』(圖2和圖3)代替，活性碳經抗菌劑處理。活性碳通常用於水處理，用來除去令人討厭的味道、氣味、氯、溶解的有機物並和特定的媒質一起除去某些重金屬。然而，活性碳也是非自養細菌的營養源，這就導致過濾器內細菌繁殖生長和活動的增加，使活性碳淤塞，導致水流中高的水壓降低，最糟的是傳染細菌的繁殖和傳播。然而，在本發明中活性碳核芯12』經抗菌劑浸泡，這將殺死和抑制細菌的生長。
經抗菌處理的活性碳核芯12』是這樣形成的首先均勻混合抗菌劑和熱塑性粘結劑，該粘結劑當加熱時與碳顆粒黏結。抗菌劑最好與處理過濾器的紗線的抗菌劑相同，典型的是通常使用的由北卡羅萊納州Huntersville的米克羅本公司生產的商標為MICROBANB的2，4，4′-三氯-2′-羥基二苯酚或5-氯-2-苯酚(2，4-二氯苯氧基)化合物，或者溶於水的相當的抗菌劑。這一點是很重要的在過濾過程中抗菌劑不瀉入被過濾的水中，因此，上述溶於水的抗菌劑或相當物，在按照本發明的水處理過程中使用是安全的。
與抗菌劑混合在一起的粘結劑通常是低密度的聚乙烯粉末或相似的粘結劑材料，比如聚丙烯、聚酯、氟聚合物、尼龍或芳族聚醯胺，它們能夠容易地和相當完全地熔化和與碳顆粒結合。典型地，基於被處理的活性碳的重量，與粘結劑混合的MICROBANB抗菌劑的濃度在大約50-10,000ppm(百萬分之一)之間。最好基於被處理的活性碳的重量，與粘結劑混合的MICROBANB抗菌劑的濃度為5,000ppm。經抗菌處理的粘結劑加到顆粒狀的活性碳中，與之均勻混合。然後將整個混合物加熱到大約250°到350°F。也應該理解到，當採用其它聚合物粘結劑時，化合物加熱到每個聚合物的熔點溫度之上。通常，整個混合物包括5％-30％的粘結劑，典型的是20％，剩餘部分是活性碳顆粒。在混合物被加熱到熔點之後，將混合物擠壓成所期望的形狀以形成如圖3和4所示的經抗菌處理的活性碳核芯。
對本發明採用活性碳核芯的過濾筒進行的測試表明在測量敏感度50ppm的條件下，在過濾後的水中沒有檢測到抗菌劑。而且，即使將水在過濾筒中保持72小時，也只檢測到98ppm的抗菌劑。這樣，使用本發明抗菌劑看起來已經被碳不可逆轉地吸收，抗菌劑可以安全地用於過濾水，包括飲用水在內。
如圖3和4所示，本發明的又一實施例的經抗菌處理的活性碳核芯12』上至少捆繞有第一微孔薄膜17』，比如具有孔徑大約為0.75微米或更大的聚碸薄膜BTS-16、BTS-10或BTS-5。典型地，在第一微孔薄膜層17』和碳核芯12』的上面捆繞第二和第三微孔薄膜層18』和19』(圖3)，如圖3所示。在一些應用中還可以採用一個微孔薄膜層17」(圖4)，該微孔薄膜如圖4所示具有用於一些用途的直徑更小的孔。然後，微孔薄膜和碳核芯用抗菌處理的紗線21』捆繞，該紗線典型地用諸如MICROBANB或相似材料的抗菌劑處理。紗線通常捆繞成十字交叉或菱形的式樣(圖3和4)，並捆繞到足夠的厚度使過濾筒達到足夠的厚度從而緊密地安裝到流體過濾系統的過濾筒殼中。在過濾器捆繞到期望的厚度之後，切斷紗線並固定它的端部以防紗線開結，比如用端蓋。
此外，如果流經過濾筒的水流反向流動，從過濾筒的內部流到過濾筒的邊部，核芯上的抗菌紗線/無紡布材料及微孔薄膜反向安裝。這樣，核芯首先捆繞一層抗菌紗線/無紡布墊子，然後在上面捆繞微孔薄膜。結果，水首先與抗菌紗線接觸殺死水中的細菌，然後與微孔薄膜接觸，從水流中捕獲和除去汙染物顆粒。通過採用這樣的結構，本發明的過濾筒同樣顯著淨化了流經過濾筒的水流，從水流中除去了汙染物和細菌。
圖5是本發明過濾筒25的又一實施例。在這個實施例中，過濾筒25包括一個打有孔的內部管狀核芯26，該核芯可以由塑料、紙、金屬、壓縮活性碳或燭形陶瓷製成。在打孔內部核芯26上至少捆繞一層微孔薄膜27，每層微孔薄膜通常都是具有孔徑約為0.75微米的薄膜，比如聚碸薄膜。在核芯和薄膜的外面捆繞一層抗菌紗線28。通常紗線以十字交叉或其它期望的式樣捆繞在微孔薄膜上。在紗線層的上面覆蓋上一個外殼29，外殼與紗線層之間形成一個空間。該外殼通常由塑料構成，比如聚乙烯、聚丙烯或PVC，而且有很多孔，其中的孔徑大約是1-10微米。
在抗菌紗線和外殼之間的夾層中填入活性碳填充物或活性碳層32，在外殼和核芯之間形成一個碳層，碳層通常由經上述抗菌劑處理的活性碳顆粒組成。與圖3和4中實施例的活性碳核芯一樣，經抗菌處理的活性碳層殺死水流中的細菌並阻止細菌生長，除去異味、氣味等等，而不向被過濾的水中釋放抗菌劑。然後，在過濾筒的端部蓋上端蓋33用來密封過濾筒的端部和空隙。通過採用這樣的結構，當細菌和顆粒汙染物流經過濾器的側邊時，細菌與抗菌紗線和活性碳填充層接觸和中和。此外，過濾筒還可以不採用抗菌紗線，而在薄膜和外殼之間採用經抗菌處理的活性碳填充物。圖6是本發明的又一實施例，在該實施例中核芯35或者由聚丙烯或相似的具有一系列孔的塑料材料構成，或者由如上所述經抗菌劑浸泡的活性碳構成，核芯35本身就是多孔的，用微孔薄膜36覆蓋。該薄膜通常是塑料或聚合物薄膜，比如聚碸聚合物，通常孔徑大約為0.35微米或更大。該微孔薄膜通常捆繞在核芯上，微孔薄膜的端部交迭在核芯的端部，這樣就可以很好的密封和覆蓋核芯。纖維墊37捆繞在該薄膜上，該纖維墊由塑料形成的多孔材料構成，比如聚丙烯、聚乙烯、聚酯、尼龍、芳族聚醯胺纖維、人造絲、丙烯酸、醋酸纖維或經抗菌劑或抗菌化學物質比如MICROBANB處理的類似纖維材料。在微孔薄膜和核芯上捆繞一層纖維墊，纖維墊的端部摺疊並密封到微孔薄膜和核芯的端部，比如用塑料溶膠端蓋，此外，還可以使用多層微孔薄膜，多層微孔薄膜通常具有更大的直徑，大約為0.75微米或更大。操作在使用時，過濾筒10通常安裝在傳統水過濾系統的筒殼中，比如圖7所示的地下水槽系統40或圖8所示的水龍頭上安裝的過濾系統41。在圖7的系統中，過濾筒10緊密的安裝在過濾筒筒殼42中，過濾系統40在筒殼的進水端連接水源。水以需要的流速進入過濾系統並按箭頭44所示流入筒殼的入水端或上水端43。水流經過濾筒並從殼體中流出，在這一過程中，過濾筒10捕獲和除去水流中的汙染物顆粒和細菌，從而在水從箱體的出口部分46流出前清潔和淨化水流。可以在殼體42的下水處安裝另一個過濾筒殼體42′，用來進一步淨化水流。
在圖8所示的水淨化系統中，水龍頭過濾系統41包括一個殼體48，該殼體具有一個進水口9和內部水流通道51。在殼體48的底壁53上有一個出水口或出水噴口52，該出水口與水流通道51相通。殼體48通過一個連接部分56連接到水龍頭54上，連接部分56連接到水龍頭的出水端，並且將水流引導到殼體中。如圖8所示，當水從水龍頭流入過濾系統時，按箭頭所示水沿著入水流通道流經過濾器並通過出水口52從出水通道流出，這時水已經被過濾筒基本上淨化和清潔。
在上述的兩個過濾系統中使用本發明的過濾筒10時，如圖7和8所示，水流流經過濾筒的側邊並從核芯的開口端流出。然而本領域的熟練技術人員應該理解到，如果水流是反向的，即從過濾筒的端部流入而從過濾筒的側邊流出，本發明的過濾筒同樣可以良好工作，不影響過濾筒在水流中捕獲和抑制細菌的能力。在這種水流條件下，薄膜和抗菌紗線的順序必需改變。
說明本發明清潔和淨化液體有效性的例子在下面討論。
例1對第一過濾器樣品進行測試，該過濾器安裝有一個直徑大約為1/8英寸的多孔聚丙烯核芯，在核芯的上面捆繞一層BTS-30型的聚碸聚合物微孔薄膜，該薄膜的孔徑通常小於0.35微米。經MICROBAN抗菌劑浸泡處理的第一聚丙烯紗線層螺旋捆繞在微孔薄膜上，然後十字交叉捆繞10微米的同樣經抗菌處理的紗線。然後在十字交叉捆繞的紗線層上捆繞第二層BTS-30微孔薄膜，孔徑小於0.35微米，接著是第二層螺旋捆繞的紗線和第二層十字交叉捆繞的10微米的經抗菌劑浸泡的聚丙烯紗線層。過濾筒的端部用PVC塑料溶膠的端蓋密封。第一過濾器樣品在市政用水管線的條件下進行了細菌學測試。
在此測試中，在流入的水中引入大約0.5百萬個菌落形成單位(CFU)的大腸菌。在大約5分鐘後，對經過濾的出水進行大腸菌測試。將其它的0.5百萬CPU的大腸菌以不同的時間間隔引入水流中，在等待大約5分鐘後對出水的細菌汙染物水平和出入水間的水壓下降進行四次重複測試。
結果注入樣品和時間流量水壓下降 總大腸菌(自來水) (每立方釐米的菌落數)每分鐘加侖數1325注入10cc1.99 16(0.5百萬CFU)13301.95 15 01335注入10cc1.99 16 -(0.5百萬CFU)13401.95 16 01342注入10cc1.95 16 -(0.5百萬CFU)13472.07 17 01348注入10cc2.03 17 -(0.5百力CFU)13532.03 17 01354注入10cc2.03 17 -(0.5百萬CFU)13592.07 18 0在測試開始的時候，對過濾器外面的入水進行測試，發現大腸菌的濃度是每立方釐米(cc)49,500CFU，在測試結束的時候，對過濾器外面的入水進行測試，發現大腸菌的濃度是每立方釐米60,200CFU。
然後，在相同條件和參數下對本發明的第二個過濾器樣品進行測試，整個測試過程中有10,000加侖的水流經過濾器。按照本發明構造的過濾器具有一個多孔的聚丙烯核芯，在該核芯上捆繞著三層由Veratec公司生產的DT-15型聚酯微孔薄膜，每層微孔薄膜的重量是每平方碼4.3盎司，厚度為4.2毫米，平均孔徑是11.2微米，最小可以檢測到的孔徑是1.87微米。每一個薄膜層都緊密的捆繞在聚丙烯核芯上，第三薄膜層上十字交叉的捆繞著1.0微米的聚丙烯紗線，該紗線用MICROBANB抗菌劑浸泡過。過濾器的端部用聚氯乙烯塑料溶膠端蓋密封。對該過濾器流出水的細菌汙染物水平和出入水間的水壓下降進行了測試。
結果注入樣品和時間 流量水壓下降 總大腸菌(自來水)(磅) (每立方釐米的菌落數)每分鐘加侖數245注入10cc 2.0 4 -(0.5百萬CFU)250 2.0 4 0255注入10cc 2.0 4 -(0.5百萬CFU)300 2.0 4 0305注入10cc 2.0 4 -(0.5百萬CFU)312.0 4 0315注入10cc 2.0 4 -(0.5百萬CFU)320 2.0 4 0325注入10cc 2.0 4 -(0.5百萬CFU)330 2.0 4 0對本發明的過濾器還進行了病毒排斥測試，水流速度是每分鐘0.5加侖，結果發現在入水和出水之間的水流中病毒活性降低。在入水流中檢測到每毫升5.75×107PFU(噬菌斑形成單位)，在出水流中檢測到每毫升6.0×105PFU，通過上述過濾器水流的病毒活性降低了98.96％。
對本發明第一和第二過濾器樣品所進行的測試看起來表明兩個過濾器都能夠相當完全地消除和/或減少被過濾水流中的汙染物。然而，本發明的過濾器的確能夠相當完全地消除或減少細菌汙染物，而且進水水流和出水水流間只出現有限的水壓下降。
例2對未經處理的活性碳核芯(樣品1)和本發明的經MICROBANB抗菌劑浸泡的活性碳核芯進行細菌測試。在測試時每個樣品都浸入每毫升含5,000CFU大腸菌的100毫升水中。結果樣品1--未經處理的活性碳核芯測量時間 核芯重量(克)每毫升菌落數背景/開始 N/A 622024小時23.6381 838048小時24.0788 9140120小時 22.5115 11,600樣品2--經5,000ppmMICROBANB抗菌劑處理的本發明的活性碳核芯。測量時間 核芯重量(克)每毫升菌落數背景/開始 N/A509024小時 28.7834381048小時 25.29154150120小時 26.1046260這樣，這些測試結果表明未經處理的活性碳核芯(樣品1)成為大腸菌的營養源，這樣就導致細菌的繁殖和生長，從而顯著增加測試中細菌的活性。相反地，經抗菌劑處理的本發明的活性碳核芯(樣品2)，顯著降低了測試中細菌的活性。
此外，對按照本發明構造的過濾筒進行了隨後的測試，採用樣品2的過濾器，該過濾器捆繞有一層微孔薄膜和一層經抗菌化學物質浸泡的聚丙烯紗線層，並將該過濾器放入含2ppm氯的進水流中，水的流速是每分鐘0.75加侖。測試結果表明進水和出水間的水壓下降大約是1.5磅/平方英寸，被檢測的氯降低了98.96％。
對於本領域的熟練技術人員可以很明白地認識到，儘管參照最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明可以做出很多變化、修改和添加而不偏離本發明隨後的權利要求所述的範圍。
權利要求
1.一種抗菌過濾筒，其特徵在於，它包括一個打有孔的內部核芯部件；包裹所述核芯部件的第一微孔薄膜；覆蓋在所述第一薄膜上的第二微孔薄膜；覆蓋在所述第二薄膜上的第三微孔薄膜；以及在所述薄膜和所述核芯周圍捆繞的紗線層。
2.按照權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於所述核芯部件由從包括活性碳、塑料、紙、金屬和陶瓷的組中選擇的材料形成。
3.按照權利要求1所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述微孔薄膜的標稱孔徑至少為0.75微米。
4.按照權利要求1所述的過濾筒，其特徵在於還包括在過濾筒的相對兩端上安裝的端蓋。
5.按照權利要求1所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述紗線由從包括尼龍、聚丙烯、醋酸纖維、人造纖維、溶解細胞質、丙烯酸、聚酯、聚乙烯或它們的混合物的組中選擇的聚合物製成。
6.按照權利要求1所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述微孔薄膜由從包括聚酯、聚碸、聚乙烯和聚丙烯的組中選擇的聚合物材料製成。
7.按照權利要求1所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述薄膜均經抗菌劑處理。
8.按照權利要求1所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述紗線包括由從包括2，4，4-三氯-2-羥基二苯酚和5-氯-2-苯酚(2，4-二氯苯氧基)化合物的組中選擇的抗菌劑浸泡的紗線。
9.一種抗菌過濾筒，其特徵在於，它包括一個打有孔的內部管狀核芯部件，該核芯部件具有第一端和第二端；至少一層包裹所述核芯部件的微孔薄膜，該微孔薄膜交迭覆蓋所述核芯部件的第一端和第二端，並具有至少約0.75微米的標稱孔徑；在所述薄膜和所述核芯部件周圍捆繞的的抗菌紗線，該紗線捆繞成一定的式樣並經抗菌劑處理；並且當流體流經過濾筒時，流體與抗菌紗線和微孔薄膜接觸，該紗線和微孔膜捕獲流體中的汙染物顆粒並抑制細菌生長，從而淨化了含有汙染物的流體。
10.按照權利要求9所述的過濾筒和按照權利要求1所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述抗菌紗線由從包括尼龍、聚丙烯、醋酸纖維、人造纖維、溶解細胞質、丙烯酸、聚酯、聚乙烯或它們的混合物的組中選擇的聚合物製成。
11.按照權利要求9所述的過濾筒，其特徵在於還包括在所述微孔薄膜上施加的第二微孔薄膜和在所述第二微孔薄膜上施加的第三微孔薄膜。
12.按照權利要求9所述的過濾筒，其特徵在於所述微孔膜由從包括2，4，4-三氯-2-羥基二苯酚和5-氯-2-苯酚(2，4-二氯苯氧基)化合物的組中選擇的抗菌劑處理。
13.一種抗菌過濾筒，其特徵在於，它包括一個由活性碳材料形成的核芯，該活性碳材料經抗菌劑處理；至少一層捆繞所述核芯的微孔薄膜；以及在所述核芯周圍捆繞的基本上成十字交叉捆繞式樣的浸泡過的紗線層。
14.按照權利要求13所述的過濾筒，其特徵在於所述經抗菌處理的活性碳核芯是這樣形成的首先在粘結劑中使用抗菌劑，混合粘結劑和碳顆粒，然後加熱粘結劑與碳顆粒的混合物並擠壓出所述碳核芯。
15.按照權利要求14所述的過濾筒，其特徵在於所述抗菌劑是從包括2，4，4′-三氯-2-羥基二苯酚或5-氯-2-苯酚(2，4-二氯苯氧基)化合物的組中選擇的。
16.按照權利要求13所述的過濾筒，其特徵在於還包括在所述第一微孔薄膜層上施加的第二微孔薄膜層和在所述第二微孔薄膜層上施加的第三微孔薄膜層。
17.按照權利要求16所述的過濾筒和按照權利要求1所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述微孔薄膜的標稱孔徑至少為0.75微米。
18.按照權利要求16所述的過濾筒，其特徵在於所述薄膜層均經抗菌劑處理。
19.一種抗菌過濾筒，其特徵在於，它包括一個打有孔的內部核芯；至少一層捆繞所述核芯的微孔薄膜；圍繞所述核芯，在所述微孔薄膜上捆繞的纖維網，該纖維網經抗菌劑浸泡；並且當流體流經所述纖維網和過濾筒的核芯時，流體中的汙染物和細菌被捕獲和除去，從而基本上淨化了流體。
20.一種抗菌過濾筒，其特徵在於，它包括一個由活性碳材料形成的核芯，該活性碳材料經抗菌劑處理；至少一層施加在所述核芯上的微孔薄膜；包裹所述薄膜和核芯的抗菌紗線層，該紗線層基本上捆繞成十字交叉的式樣，中間形成孔；以及在所述核芯的相對兩端安裝的端蓋。
21.按照權利要求所述的過濾筒，其特徵在於，還包括在所述第一微孔薄膜層上施加的第二微孔薄膜層和在所述第二微孔薄膜層上施加的第三微孔薄膜層。
22.按照權利要求20所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述微孔薄膜均經抗菌劑處理。
23.按照權利要求20所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述微孔薄膜包括至少約為0.75微米的標稱孔徑的孔。
24.按照權利要求20所述的抗菌過濾筒，其特徵在於所述抗菌紗線包括用濃度約為50-10,000ppm的抗菌劑浸泡的纖維狀細絲。
25.一種用於水過濾系統的形成抗菌過濾筒的方法，其特徵在於，它包括如下步驟把抗菌劑施加到粘結劑中；混合經抗菌處理的粘結劑和碳顆粒；加熱和擠壓碳顆粒和經抗菌處理的混合物以形成碳核芯部件；以及用紗線以想要的式樣覆蓋該核芯部件。
26.按照權利要求所述的方法，其特徵在於還包括把第一微孔薄膜施加在該核芯部件周圍的步驟。
27.按照權利要求25所述的方法，其特徵在於還包括把第二和第三微孔薄膜施加在該核芯部件周圍的步驟。
28.按照權利要求25所述的方法，其特徵在於紗線均經抗菌處理。
全文摘要
一種具有打有孔的核芯部件(12)的抗菌過濾筒(10),該核芯部件上捆繞有第一微孔薄膜(17),其與第二微孔薄膜(18)和第三微孔薄膜(19)依次交迭。該薄膜上覆蓋有捆繞成十字交叉式樣的經抗菌處理的紗線。該過濾筒的尺寸與流體過濾系統的筒殼緊密配合。流經筒殼的流體將被該過濾筒過濾以去除過濾介質中的微生物。
文檔編號B01D61/18GK1275094SQ98807583
公開日2000年11月29日 申請日期1998年2月17日 優先權日1997年6月17日
發明者吉爾伯特·派屈克, 阿爾溫德·S·帕蒂爾 申請人:米克羅本公司