用于去除飲用水中除草劑的過(guò)濾介質(zhì)、濾芯以及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種去除飲用水中除草劑的過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法，由該過(guò)濾介質(zhì)構(gòu) 成的濾芯、凈水裝置和飲水機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 2013年12月份浙江杭州市城區(qū)的自來(lái)水被人們發(fā)現(xiàn)有異味，超市中的瓶裝水、 桶裝水一度被搶光，引發(fā)市民的恐慌。媒體披露警方方面的信息：兩家中國(guó)草甘膦生產(chǎn)巨 頭-位于杭州的建德市上市公司"新安化工"與桐廬準(zhǔn)備上市的"金帆達(dá)"，偷排了上萬(wàn)噸的 草甘膦母液。而這種產(chǎn)品在國(guó)家危廢名錄上。草甘膦會(huì)影響懷孕動(dòng)物體內(nèi)幼崽的成骨，對(duì) 人體的肝臟、腎、粘膜、神經(jīng)、呼吸和心血管系統(tǒng)造成損傷，甚至危及生命。
[0003] 阿特拉津，又名莠去津，是大豆、玉米、高粱、甘蔗等的除草劑。在國(guó)內(nèi)被廣泛應(yīng)用。 它們?cè)诃h(huán)境中相對(duì)穩(wěn)定，半衰期長(zhǎng)，且具有較高的滲透性，在生活用水中和飲用水中經(jīng)常被 檢測(cè)出。57%的美國(guó)水系中存在莠去津和其他除草劑。
[0004] 而這些除草劑在低濃度、長(zhǎng)時(shí)間影響下會(huì)對(duì)生物體內(nèi)分泌系統(tǒng)產(chǎn)生干擾作用。美 國(guó)生物學(xué)家把40只非洲爪蟾放在含有2. 5ppb莠去津環(huán)境中飼養(yǎng)了三年，這含量完全符合 美國(guó)環(huán)保局規(guī)定的飲水中所含莠去津不得超過(guò)3ppb的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果其中30只被"化學(xué)閹割"， 造成無(wú)法生殖等一系列結(jié)果；有4只的基因型仍是雄性，但卻完全變?yōu)榱舜菩裕踔量梢院?其他雄性交配，產(chǎn)下可以孵化的蛙卵；僅僅有6只可以抵抗該除草劑的作用。因此，已經(jīng)被 世界野生動(dòng)物基金、美國(guó)環(huán)保局、日本厚生省列為內(nèi)分泌干擾物。
[0005] 自來(lái)水廠(chǎng)傳統(tǒng)的水處理工藝對(duì)除草劑的處理效果不好，不能有效的去除除草劑； 而生物法、光催化發(fā)和氧化法不適用于飲用水；離子交換方法繁瑣，置換飽和后的沖洗水難 以處理；反滲透法使用麻煩，費(fèi)水費(fèi)電，成本高，排放的濃縮液不易處理，易造成二次污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法，該過(guò)濾介 質(zhì)對(duì)飲用水中的除草劑的去除率高，并且方法簡(jiǎn)單。還提供了由這種過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成的濾芯、 凈水裝置以及飲水機(jī)。
[0007] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中除草劑的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
[0008] a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到混合物， 所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為100?300:50? 100:100 ?150:50 ?100 ;
[0009] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻。
[0010] 優(yōu)選的，還包括長(zhǎng)石粉，所述長(zhǎng)石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石 分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為100?150:100?300:50?100:100?150:50?100。
[0011] 優(yōu)選的，還包括海泡石粉。
[0012] 優(yōu)選的，所述海泡石粉與所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā) 孔劑的重量比為80?150:100?300:50?100:100?150:50?100。
[0013] 優(yōu)選的，還包括輕燒粉。
[0014] 優(yōu)選的，所述輕燒粉與所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔 劑的重量比為80?150:100?300:50?100:100?150:50?100。
[0015] 本發(fā)明提供了根據(jù)上述權(quán)利要求所述的制備方法得到的用于去除飲用水中除草 劑的過(guò)濾介質(zhì)。
[0016] 本發(fā)明提供了一種濾芯，由上述權(quán)利要求所述的過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成。
[0017] 本發(fā)明提供了一種凈水裝置，包括上述權(quán)利要求所述的過(guò)濾介質(zhì)或者上述權(quán)利要 求所述的濾芯。
[0018] 本發(fā)明提供了一種飲水機(jī)，包括上述權(quán)利要求所述的凈水裝置。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種去除飲用水中除草劑的過(guò)濾介質(zhì)的制備方 法，包括以下步驟：a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得 到混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為100? 300:50?100:100?150:50?100 ;b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷 卻。本發(fā)明在上述原料的協(xié)同作用下，制備得到的過(guò)濾介質(zhì)對(duì)水中除草劑的去除率高，方法 簡(jiǎn)單，適用于受其污染的飲用水，免除元素除草劑對(duì)人體產(chǎn)生的傷害，使用簡(jiǎn)便，成本低，另 外由于使用的是濾芯，不是粉體，所以無(wú)需后續(xù)處理，適合家庭終端飲水處理。經(jīng)檢測(cè)該過(guò) 濾介質(zhì)對(duì)飲用水中草甘膦的去除率為98. 9%以上，對(duì)莠去津的去除率為98. 9%以上。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本發(fā)明提供了一種去除飲用水中除草劑的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
[0021] a)將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到混合物， 所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為100?300:50? 100:100 ?150:50 ?100 ;
[0022] b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻。
[0023] 本發(fā)明首先將超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑混合，得到 混合物，所述超高分子量聚乙烯粉、活性炭粉、沸石分子篩粉和發(fā)孔劑的重量比為100? 300:50 ?100:100 ?150:50 ?100 ;優(yōu)選為 120 ?280:60 ?90:110 ?140:55 ?95 ;更 優(yōu)選為 130 ?270:65 ?85:120 ?130:60 ?90。
[0024] 在本發(fā)明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量?jī)?yōu)選為100萬(wàn)?700萬(wàn)，更優(yōu)選 為200萬(wàn)?600萬(wàn)，最優(yōu)選為250萬(wàn)?400萬(wàn)。優(yōu)選的粒徑為104 μπι?124 μπι，更優(yōu)選的 粒徑為106 μπι?120 μπι。超高分子量聚乙烯可從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠(chǎng)家得到，如北京東方石油化 工有限公司助劑二廠(chǎng)可提供M-I型（分子量為150±50萬(wàn)）、M-II型（分子量為250±50 萬(wàn)）、M-III型（分子量為350±50萬(wàn)）、M-IV型（分子量為大于400萬(wàn)）等規(guī)格的產(chǎn)品。 超高分子量聚乙烯的一個(gè)作用是粘結(jié)和形成過(guò)濾介質(zhì)骨架的作用，因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁?的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流動(dòng)，所以利用超高分子量聚乙烯通過(guò)壓制， 燒結(jié)得到的過(guò)濾介質(zhì)，容易形成微孔，可以起到吸附水中除草劑的作用。
[0025] 在本發(fā)明中，活性炭是一種多孔性物質(zhì)，具有蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)，較大的比表面 積，特異的表面官能團(tuán)、穩(wěn)定的物理和化學(xué)性能，是優(yōu)良的吸附劑、催化劑或催化劑載體。根 據(jù)原料來(lái)源的不同活性炭?jī)?yōu)選分為木質(zhì)活性炭、礦物質(zhì)原料活性炭和其他原料制成的活性 炭等。其中，所述木質(zhì)活性炭?jī)?yōu)選包括椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭；所述礦物質(zhì)原料 活性炭?jī)?yōu)選包括各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭；其他原料制成的活性炭 優(yōu)選包括廢橡膠、廢塑料制成的活性炭。本發(fā)明優(yōu)選使用以椰殼材質(zhì)為來(lái)源的活性炭，其強(qiáng) 度較高、吸附性能好，更優(yōu)選為以椰殼材質(zhì)為來(lái)源的醫(yī)用活性炭。在本發(fā)明中，所述活性炭 的比表面積優(yōu)選不低于500m 2/g，更優(yōu)選不低于1000m2/g?；钚蕴靠梢愿咝У奈剿械挠?機(jī)物、尤其是醫(yī)用活性炭，作為用過(guò)國(guó)家相關(guān)藥品監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量低，表面積更 大，吸附效果也更好，并且選用醫(yī)用活性炭可以保證過(guò)濾介質(zhì)直接用于飲用水的處理。本發(fā) 明采用的醫(yī)用活性炭的粒徑優(yōu)選為74?89 μ m，更優(yōu)選為76?86 μ m。
[0026] 沸石分子篩是結(jié)晶鋁硅酸金屬鹽的水合物，其化學(xué)通式為Mx/m[ (AlO2) x · (SiO2) y] · zH20。M代表陽(yáng)離子，m表示其價(jià)態(tài)數(shù)，z表示水合數(shù)，X和y是整數(shù)。沸石分子篩活 化后，水分子被除去，余下的原子形成籠形結(jié)構(gòu)，孔徑為3?lOÅ。它具有晶體的 結(jié)構(gòu)和特征，表面為固體骨架，內(nèi)部的孔穴可起到吸附分子的作用?？籽ㄖg有孔道相互 連接，分子由孔道經(jīng)過(guò)。依據(jù)其晶體內(nèi)部孔穴的大小對(duì)分子進(jìn)行選擇性吸附，也就是吸附 一定大小的分子而排斥較大物質(zhì)的分子，因而被形象地稱(chēng)為"分子篩"。沸石分子篩按 其孔或通道體系可分為小孔，中孔和雙孔沸石三個(gè)組別。小孔沸石的孔口屬八元環(huán)體系， 其最大的自由直徑為〇.43nm。優(yōu)選選擇林德A(linde A),毛沸石（erionite),菱沸石 (chabazite)，ΖΚ-5, ΖΚ-4, ΖΚ-21, ZK-22。中孔沸石屬十元環(huán)體系，其通道開(kāi)口居于較小的 八元環(huán)和較大的十二元環(huán)之間，最大的自由直徑為〇.63nm。優(yōu)選為池沸石（Iaumontite)、 ZSM-5、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-48、ZSM-11。雙孔主要是具