[發明專利]可再生過濾器裝置及其驅動方法

無效

• 申請號: 201210017920.5
• 申請日: 2012-01-19
• 公開（公告）號: CN102603026A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 金昌鉉;金泫錫;姜孝郎;金載恩;梁好晶;李柱郁
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: C02F1/28
• 分類號: C02F1/28;C02F1/461;C02F101/20
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 金擬粲

相關申請的交叉引用

本申請要求2011年1月21日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請No.10-2011-0006534的優先權，其全部內容引入本文中作為參考。

技術領域

本公開內容涉及可再生過濾器裝置及其驅動方法。所述過濾器裝置可用于多種金屬的去除。

背景技術

由于隨著經濟增長的變化著的工業化，對重金屬的需求一直在增加。許多重金屬由于其相對的毒性而對人體和生態系統具有廣泛的影響，且還可作為環境如河流、土壤等的污染物。

由不加選擇的重金屬引起排放的水污染已經引起全球性問題數十年。使人體和生態系統受不利影響的有毒金屬元素可包括鉻(Cr)、銅(Cu)、鉛(Pb)、汞(Pb)、錳(Mn)、鎘(Cd)、鎳(Ni)等。金屬元素的產生來源可包括電鍍廠、冶煉廠、皮革廠、油漆制造廠等。在飲料、冰淇淋等的制備中也排放相對大量的金屬。此外，鐵(Fe)、鋅(Zn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、錳(Mn)等可從礦山排放。

公眾可暴露于由重金屬引起的水污染問題。通常，在水處理廠中處理且符合飲用水標準的清潔水供應至供應城市和家庭的供水系統。然而，當將水供應給用戶時，仍可能包含重金屬(如從老化的水管浸出的銅(Cu)、鉛(Pb)、鋅(Zn)、鎘(Cd)等)。在各種重金屬中，已知鉛(Pb)、汞(Hg)、鎘(Cd)等如果積聚在身體中則具有致命的毒性。

通常使用的重金屬處理方法包括沉淀、吸附、離子交換、反滲透、生物處理等。在它們之中，沉淀和吸附典型地應用于工業和公用水凈化，和生物處理被部分地使用，但是由于尺寸減小和使用方便的問題，這些不是同樣地適合于家用水凈化。因此，對于家用水凈化器，通常使用反滲透和離子交換。

盡管水凈化器中的反滲透過濾器可去除大部分雜質，但其還可去除存在于水中的有益礦物成分(Ca、Mg等)。因而，可需要向凈化水中添加礦物質的后處理。此外，使用符合高能量消耗的反滲透去除相對少量的重金屬在能量效率方面是不利的。如果使用離子交換樹脂過濾器，其可選擇性地去除重金屬且在能量效率方面可為合乎需要的，但是取決于流入水的污染程度，甚至在預定的更換時間之前過濾器性能可惡化。結果，飲用重金屬污染的水的可能性可增大。此外，過濾器要求周期性的更換，由此產生額外的費用和對用戶的不便。

發明內容

各種示例性實施方式涉及過濾器裝置，其可選擇性地吸附/去除水中存在的有害金屬/金屬離子以提供適于飲用且可口的水，同時保留水中存在的有益礦物質。

各種示例性實施方式涉及過濾器裝置，其可原位再生以避免周期性的更換。

各種示例性實施方式涉及驅動所述可再生過濾器裝置的方法。

各種示例性實施方式涉及驅動可再生過濾器裝置的方法，其可通過電化學再生使金屬吸附劑再生而不拆卸所述過濾器裝置且不使用單獨的電解質。

根據一個示例性實施方式，過濾器裝置可包括：過濾器單元，其包括布置以彼此間隔開且相對的第一電極和第二電極，所述第一和第二電極的至少一個包括具有導電性的一個或更多個電極材料層，所述一個或更多個電極材料層包括金屬吸附材料(金屬吸附劑)；和電壓施加器，其配置成在所述過濾器單元的運行之后根據各種條件向所述第一電極和所述第二電極施加電壓所需的時間量。

根據另一示例性實施方式，過濾器裝置可包括：過濾器單元，其包括布置以彼此間隔開且相對的第一電極和第二電極，所述第一和第二電極的至少一個包括具有導電性的多個電極材料層，所述多個電極材料層包括金屬吸附材料(金屬吸附劑)；和電壓施加器，其配置成在所述過濾器單元的運行之后根據各種條件向所述第一電極和所述第二電極施加電壓所需的時間量。

所述過濾器裝置可進一步包括在所述第一電極與所述第二電極之間的多個水滲透性隔板，其中所述第一電極、所述第二電極和所述多個電極材料層可串聯或并聯電連接。

根據另一示例性實施方式，驅動過濾器裝置的方法可包括在沒有電壓施加的情況下使流入水通過過濾器單元以使金屬/金屬離子吸附至所述過濾器單元的金屬吸附劑，及向第一電極和第二電極施加電壓以使吸附至所述金屬吸附劑的金屬/金屬離子解吸，由此使所述金屬吸附劑再生。所述過濾器單元可包括布置以彼此間隔開且相對的所述第一電極和所述第二電極。所述第一電極和所述第二電極的至少一個可包括具有導電性的一個或更多個電極材料層，和所述一個或更多個電極材料層可包括所述金屬吸附劑。

所述金屬吸附劑可在其表面上包含選擇性地與金屬/金屬離子結合的堿性官能團。