[發明專利]應急供水的復合濾芯及其制備方法、過濾器及其過濾方法

在審

• 申請號: 201911276904.6
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN112973285A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 張凱;魏世超;劉明亞;畢遠偉;杜鵑
• 申請（專利權）人: 核工業理化工程研究院
• 主分類號: B01D39/20
• 分類號: B01D39/20;C02F1/00;C02F1/28;C02F101/20;C02F101/30
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李薇

1.一種應急供水的復合濾芯，其特征在于，包括多層依次緊密連接的空心圓柱形過濾層，由外及內依次為陶瓷層、復合吸附層、防護層和活性炭層，所述活性炭層中心形成空腔，所述復合吸附層由多孔材料和粘結劑擠壓而成，所述防護層的材質為KDF和ATS，所述多孔材料為沸石粉、膨潤土、高嶺土、石墨烯、氧化鋁的一種或多種的混合物。

2.如權利要求1所述的復合濾芯，其特征在于，陶瓷層、復合吸附層、防護層和活性炭層通過粘接劑連接，優選的，所述粘結劑為聚丙烯腈或超高分子量聚乙烯；

所述沸石粉為經由鹽酸處理的改性沸石粉，所述膨潤土為鈉基膨潤土或鈣基膨潤土或兩種混合型，所述高嶺土采用煅燒高嶺土，所述氧化鋁采用活性氧化鋁，所述石墨烯為氧化石墨烯、石墨烯、陰離子改性石墨烯、氧化還原石墨烯中的一種或者多種；

所述陶瓷層的材質為天然硅藻陶瓷；

所述活性炭層的材料為椰殼碳，所述活性碳為載銀活性碳；

所述KDF和ATS的比例為(1：0.2)～(1：30)。

3.如權利要求1所述的復合濾芯，其特征在于，所述復合吸附層由多孔材料混合物和粘接劑經過研磨、零價鐵改性、高密度擠壓而成，所述多孔材料為沸石粉、膨潤土、高嶺土、石墨烯、氧化鋁中的一種或多種混合，所述多孔材料的微孔孔徑大小為0.01μm～10μm，研磨后顆粒粒徑目數高于200目，所述粘接劑為聚丙烯腈或超高分子量聚乙烯。

4.如權利要求1所述的復合濾芯，其特征在于，所述復合濾芯外徑為40-160mm，空腔直徑為5-10mm，所述陶瓷層的厚度為3-8mm、復合吸附層的厚度為5-30mm，所述防護層的厚度為5-20mm，所述活性炭層的厚度為5-20mm，所述復合濾芯的長度為80-400mm。

5.如權利要求1所述的復合濾芯，其特征在于，所述復合吸附層通過以下步驟：

步驟1，將沸石粉、膨潤土、高嶺土、石墨烯、氧化鋁中的一種或多種混合，得到混合物；

步驟2，將上述混合物進行充分研磨，控制研磨得到的混合粉末的顆粒粒徑目數高于200目，優選為300～500目；

步驟3，對步驟2得到的研磨混合物粉末進行納米鐵改性，在混合粉末顆粒微孔內部形成納米零價鐵粒子，得到改性混合粉末；

步驟4，將步驟3得到的改性混合粉末在300℃～500℃的條件下干燥5h～10h；

步驟5，向步驟4得到的干燥改性混合粉末中加入目數高于200目的粘接劑，混合均勻，

步驟6，將步驟5得到的混合物擠壓成型，所述擠壓成型分為4個階段：

第一階段：在溫度為50℃～150℃，壓力為0.5MPa～1.5MPa的條件下，擠壓1h～3h；

第二階段：在溫度為100℃～300℃，壓力為3MPa～5MPa的條件下，擠壓2h～4h；

第三階段：在溫度為200℃～350℃，壓力為4MPa～7MPa的條件下，擠壓3h～6h；

第四階段：在溫度為100℃～300℃，壓力為5MPa～8MPa的條件下，擠壓2h～4h；

步驟7，將步驟6得到的擠壓濾芯在模具內自然降溫到20-30℃，得到復合吸附層。

6.如權利要求5所述的復合濾芯，其特征在于，所述步驟1中所述沸石粉、膨潤土、高嶺土、石墨烯、氧化鋁和粘接劑的重量比為(60～80)：(10～25)：(4～10)：(0.1～10)：(4～10)：(5～15)；所述重量比更優選為(65～75)：(12～23)：(5～8)：(0.5～6)：(5～9)：(7～12)；

所述步驟3中納米鐵改性的方法為：

a，常溫下將混合粉末在淀粉含量3％-15％、亞鐵離子含量1％-10％、pH為7-11的水溶液中浸泡20-30分鐘后取出烘干；

b，將步驟a中的烘干粉末在在pH為8-10的硼氫化鈉水溶液中浸泡3-15分鐘后取出晾干；

c，將步驟b中的晾干粉末在氮氣保護條件下以50-130℃/h的升溫速率加熱至約300-500℃，保溫1-5小時，降溫至150℃以下，取出自然降溫。