[發(fā)明專利]一種多功能復(fù)合凈水濾芯及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110548503.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN113200594B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳亦力;孟佳意;莫恒亮;李鎖定;劉曼曼;張金星;薛云艷;彭文娟;許鑫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京碧水源膜科技有限公司
• 主分類號(hào): C02F1/68
• 分類號(hào): C02F1/68;C02F1/72;C02F101/12;C02F101/20
• 代理公司: 北京君智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11305
• 代理人: 黃綠雯

本發(fā)明提供一種多功能復(fù)合凈水濾芯及其制備方法，所述濾芯是由CuO負(fù)載活性碳纖維、銅纖維和鈦酸鉀的混合物粉末與粘結(jié)劑配合，經(jīng)固化成型后得到的，所述銅纖維與CuO負(fù)載活性碳纖維的質(zhì)量比為1:5～1:15，鈦酸鉀與CuO負(fù)載活性碳纖維的質(zhì)量比為1:10～1:20。本發(fā)明通過使活性碳纖維負(fù)載CuO以去除碳纖維孔道中吸附的余氯，活化碳纖維孔道中的大量吸附位點(diǎn)，配合銅纖維進(jìn)一步提高余氯去除的速率。本發(fā)明的濾芯可以連續(xù)、穩(wěn)定去除水中的余氯和Hg²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺和As²⁺，產(chǎn)水符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及水處理技術(shù)，特別涉及一種具有重金屬吸附特性的多功能復(fù)合凈水濾芯，還涉及所述濾芯的制備方法，及其在水處理中的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】

飲用水安全是當(dāng)今世界普遍關(guān)注的問題，我國(guó)自來水廠常采用加氯消毒工藝，而殘留的余氯會(huì)對(duì)人體健康及膜分離設(shè)備造成嚴(yán)重的危害；另一方面，由于水源地的污染或管網(wǎng)“二次污染”，使自來水中還同時(shí)存在重金屬及微生物污染。有效去除這些污染物以保障飲水安全是目前凈水領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。

針對(duì)以上污染物，現(xiàn)有技術(shù)使用的凈水材料主要為活性碳纖維及KDF(銅鋅合金濾材)。其中，活性碳纖維具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和大比表面積，對(duì)余氯及重金屬離子均具有良好的去除效果，但是活性炭纖維去除余氯及重金屬主要以物理吸附作用為主，持續(xù)使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)吸附飽和，導(dǎo)致吸附效果下降而無法有效起到污染物去除的效果。此外，在使用過程中，活性碳纖維吸附的污染物存在脫附風(fēng)險(xiǎn)，另一方面，活性碳纖維自身具備的大量微孔結(jié)構(gòu)也為水中的細(xì)菌繁殖提供了適宜的環(huán)境，可能導(dǎo)致細(xì)菌大量繁殖而污染水質(zhì)。為了提高活性碳纖維的這些缺陷，一種現(xiàn)有技術(shù)是將銀負(fù)載于碳纖維上以增強(qiáng)其抗菌性能，但銀負(fù)載的活性碳纖維具有很高的銀溶出風(fēng)險(xiǎn)。

另一方面，KDF是一種高純度的銅鋅合金，具有強(qiáng)大的還原能力，能去除水中的強(qiáng)氧化劑，對(duì)余氯具有一定的去除效果，同時(shí)可以利用本身氧化還原電位的變化以破壞細(xì)菌的細(xì)胞，達(dá)到抑菌的目的。但是KDF價(jià)格昂貴，且由于該材料是一種銅鋅合金材料，因此存在銅離子及鋅離子溶出風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，針對(duì)飲用水中余氯、重金屬、細(xì)菌等污染物超標(biāo)問題，提出一種可快速消除水中余氯，并對(duì)重金屬離子具有良好的吸附能力同時(shí)可以有效抑制細(xì)菌生長(zhǎng)的復(fù)合凈水濾芯，并期望該濾芯本身不存在有害金屬離子(包括但不限于銅離子、鋅離子、銀離子等)溶出的缺陷，且具有廉價(jià)易生產(chǎn)的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的思路是以活性碳纖維作為濾芯材料之一，利用碳纖維大比表面積、均勻的孔隙結(jié)構(gòu)以快速吸附并富集水中余氯。此外配置具有催化性能的材料，使該材料在常溫條件下可與次氯酸發(fā)生反應(yīng)、將次氯酸還原為鹽酸，材料自身被氧化但不產(chǎn)生可溶性有害金屬離子。然后，期望這種材料繼續(xù)參與后續(xù)的反應(yīng)，且在催化過程中其結(jié)構(gòu)應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定，無有害金屬離子溶出風(fēng)險(xiǎn)，具有安全性。然后，通過復(fù)合第三種材料以提高水中余氯降解速率。同時(shí)，通過材料的選擇，期望使活性碳纖維具備抑菌性能。