[发明专利]用于重力过滤应用的过滤介质

说明书

技术领域

本发明涉及一种过滤器，优选是重力过滤器，包含多个螺旋缠绕或褶的 层，其中每一层都被设计用于特定的污染物去除工艺，并且多个层为了便于 使用被褶成单包。本发明还涉及用作低接触时间吸附剂的过滤板纤维中的各 种大小的颗粒固定。颗粒可被化学处理用于特定的目标污染物去除，并且多 个层被设计用于多种特定污染物的有针对性地去除。

背景技术

重力过滤是过滤水最古老的方法之一。从简单的过滤布用来去除悬浮的 杂质，到带有某些离子交换介质的碳颗粒用来去除氯和某些重金属，重力过 滤系统一般包括上部和下部腔室，被过滤器盒分离。系统依赖上部腔室中的 未经处理的水的重力作用来迫使水通过盒并且进入下部腔室，借此产生过滤 水。一个通常用在家里的这样的重力过滤系统是带有顶部容器的瓶型过滤器 外壳，其具有大约半加仑的容量。未经处理的水的重力压力足以迫使水通过 有限量的活性炭颗粒和离子交换树脂到达保持过滤水的储水池。

用在家庭净化装置中的活性炭颗粒被用来去除难闻的味道和气味。它们 去除溶化在水中的氯和其它反应性化学物质。由活性炭粉制成的炭块具有巨 大的表面积以去除难闻的味道和气味之外的挥发性有机化合物(VOC)。根 据碳颗粒的颗粒大小以及颗粒大小分布，碳块过滤器可以是各种公称孔隙 率。

过滤介质还可形成纤维网或纤维板。纤维板提供多孔结构，其允许液体 流动通过过滤介质。液体中含有的污染物颗粒可被困在纤维板上。过滤介质 的特性，如纤维直径和原纤化水平影响过滤器性能，包括过滤器效率、污染 物保持能力，以及通过过滤器的液体流动阻力。

本文描述的过滤介质包括原纤化纤维，如Lyocell纤维等。如本领域技 术人员所熟知，原纤化纤维包括母纤维，其分支成直径较小的纤维，其在某 些情况下可进一步分支成更小直径的纤维，再进一步的分支也是可能的。纤 维的分支性质导致高的纤维表面积并且可以增加原纤化纤维和板中纤维之 间接触点的数目。原纤化水平与纤维中分支的程度有关。

已经开发了标准并且被颁布用来规范饮用水中允许的污染物的量。例 如，一个这样的标准是NSF/ANSI53，题为“饮用水处理单元-健康效应”。 这是一个NSF国际标准和美国国家标准，用于建立用于材料、设计、施工 的最低要求，并且使用点和进入点饮用水处理系统被设计用来减少公共或私 人水供应点中特定的健康相关的污染物。该标准以及其它相关的标准和协 议，管理饮用水中的污染物如铅，管理测试协议用于去除这些污染物，其提 供了基准用于水过滤器的功效，其被设计用于去除或减少此类污染物。例如， 根据NSF的要求，总铅的流入挑战是0.15毫克/升(150ppb)，其中30％(约 50ppb)是总颗粒铅，并且总颗粒铅的20％(约20ppb)是尺寸在0.1和1.2 微米之间的精铅。最大流出铅浓度为0.010毫克/升。总铅要求可应用到铅 PH6.5和铅PH8.5的减少测试。铅颗粒和精铅的值是铅PH8.5测试最关心 的。设计符合本发明规范的过滤器能够满足NSF或其它类似标准的挑战要 求用于减少饮用水中的铅。

关于过滤介质更近的一个专利，发布于2005年3月29日的美国专利号 6872311，题为“纳米纤维过滤介质”，其描述了纳米纤维作为增强过滤介 质的使用。该专利讲授，原纤化的物理工艺增强了标准过滤介质的性能，例 如纤维素纤维。此外，该专利还讲授了用于制造合并有纳米纤维的改进的过 滤介质的工艺。该工艺还与活性炭相结合被商业化用于过滤的目的。

尽管污染物通过液体过滤系统的应用可以是有针对性的，众所周知粒状 活性炭(GAC)过滤器和离子交换松散过滤介质配置去除颗粒材料不太好用； 它们也不能有效地去除复杂形式的重金属。技术上仍然需要更有效地去除， 并且更彻底地去除颗粒材料和复杂形式的重金属。因此，技术上需要开发过 滤介质来克服GAC和离子交换松散过滤介质的不足。

针对特定污染物的概念同时保持健壮的流率是本发明的前提，这对技术 来说是新颖的。

发明内容

铭记先有技术的问题和不足，因此本发明的一个目的是将多个特别处理 过的纤维板合并成单个褶的过滤介质的能力，目的是同时针对独特的不同的 污染物，并且因此定制设计过滤介质用于特定目的。