[发明专利]除去液体中纳米大小的病原体的方法

说明书

                  相关申请交叉文献

本申请要求了1999年5月20日提交的美国临时申请No.60/135,083的优先权。

                      技术领域

本发明涉及能过滤除去液体中纳米级大小的病原体(包括病毒)的过滤器的应用。具体地说，本发明涉及含有活性炭颗粒的过滤器用于除去液体中病毒的应用。

                      发明背景

水中可能含有许多不同种类的纳米大小的病原体如病毒。在许多情况下，在用水之前必须除去这些病毒。然而，尽管已有先进的水纯化装置，但是一般人仍有危险，尤其是婴儿和免疫系统有缺陷的人会有更多的危险。水处理系统受到破坏和其它问题有时会导致不能完全除去潜在的病原体。由于一些国家的人口密度越来越大，水资源越来越少，且没有水处理公用事业，因此必定会有接触受污染水的后果。饮用水来源与人和动物垃圾非常接近是很常见的，因此微生物污染是一个主要关心的卫生问题。由于水携带的微生物的污染，据估计每年有6百万人死亡，其中一半是5岁以下的儿童。

在美国，国家环境卫生基金会(NSF)根据环境保护机构(EPA)的研究引入了饮用水必须符合的标准。这些标准是为了给设计用于减少公众或私人供水中与健康卫生有关的特定污染物的饮用水处理系统的性能确定最低要求。1991年确定的标准55要求供水源的排水在处理后能除去99.99％的病毒。作为纳米大小的病原体的一个典型微生物是MS-2噬菌体，常用MS-2噬菌体作为例子是因为其大小和形状(即25纳米，球形)使得其成为相对于诸如病毒等纳米大小的病原体而言特别难以从液体中除去的微生物。因此，过滤器除去MS-2噬菌体的能力就表示了其除去诸如病毒等纳米大小的病原体的能力。

因此，需要有一种能除去较宽范围的纳米大小病原体(如病毒)的过滤器。该过滤器包含单个小而轻的独立系统(而不是复杂的多组件和/或多阶段系统)来除去各种病毒。这样的过滤器不仅比复杂系统可靠，而且还更轻便和经济。因此，它可作为单个装置使用在井水或城市用水的家用水龙头上。在另一应用中，该装置可在世界上较不发达地区的龙头或饮用水储水器上使用，在这些地方水资源是公众共享的，但对水污染却未作很多处理。一种小型、廉价、便于使用的水过滤器将具有很高的福利价值。在某些应用中，过滤器对水流动的阻力应较低，从而可在不能获得驱动泵所需用电的场所简单地将过滤器连接在上方和下方的水容器之间，或储存容器与饮用容器之间。在某些实例中，过滤器应当具有足够的结构刚性以抵抗较高的压力，例如当用压力源来推动液体通过过滤装置(例如机械泵、龙头泵压的水等)。

尽管已有数百年的熟知的需求和许多发展努力，但各种形式的活性炭从未显示能可靠地除去水中纳米大小的病原体，或其本身可在商业上广泛用于除去纳米大小的病原体。数年来有许多人尝试用活性炭来除去病原体，但是并不很成功。在美国，专利文献表明至少自1800年起，人们就开始寻找改进的活性炭颗粒和水处理结构用于水纯化。例如，美国专利29,560(Belton，1860年8月14日授权)指出，可通过将从沼泽中切出的泥煤和白垩在水中混合制成糊浆，然后铸模煅烧，制得吸附性活性炭。美国专利286,370(Baker，1883年10月9日授权)指出，从碳化骨头细粉和氧化镁的淤浆制得的人造骨灰块在水过滤器中有良好的效果。美国EPA反对用活性炭来除去纳米大小的病原体，并声称“活性炭即使含银也不能除去水中所有病毒”(见1994年11月21日，59 Federal Register 223)。

尽管前面的现有技术文献已在水过滤器中使用活性炭，但显然活性炭是被用来除去有机和无机化学物质的。因此，就某些现有技术文献公开用活性炭来处理水资源除去包括病毒的病原体而言，这些方法需要用额外的处理步骤或它们需要相当复杂的组件组合。

鉴于前述原因，现已惊奇地发现只含活性炭颗粒的过滤器能可靠地除去水中的纳米大小的病原体。因此，本发明的目的是提供一种除去水源中纳米大小的病原体的方法。一个具体的目的包括使用水过滤器来除去水资源中纳米大小的病原体。用这样的过滤器来除去这样的病原体是现有技术以前所未能表明的。该过滤器宜对通过该过滤器的液体流表现出较低的阻力，并能在饱和前除去大量水中的病原体。在某些实例中，过滤器还宜是较为轻便的。

                     发明概述