專利名稱：：用于去除水中雙酚a的過濾介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種去除水中雙酚A的過濾介質(zhì)及其制備方法、使用該過濾介質(zhì)的濾芯、凈水裝置和飲水機(jī)。工業(yè)和農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展導(dǎo)致水資源遭到嚴(yán)重破壞，工業(yè)廢水排放到江河、湖泊中，農(nóng)藥、殺蟲劑等大量使用以及生活垃圾和生活廢水的肆意排放，這些都造成地下水和地表水的水質(zhì)變差，導(dǎo)致水中產(chǎn)生很多對(duì)人體有害的物質(zhì)。水污染越來(lái)越成為影響人們生活的嚴(yán)峻問題。雙酚A是江河湖水中普遍存在的一種環(huán)境激素。雙酚A的結(jié)構(gòu)式為雙酚A的學(xué)名是2，2-雙(4-羥基苯基)-丙烷，為白色針晶或者片狀粉末，簡(jiǎn)稱BPA。雙酚A主要具有三個(gè)方面的環(huán)境激素效應(yīng)。第一，雙酚A具有雌性激素特性，與雌激素受體具有一定親和力，能誘導(dǎo)人類乳腺癌細(xì)胞的MCF-7的孕酮受體表達(dá)并刺激MCF-7細(xì)胞增殖。MCF-7細(xì)胞來(lái)源于人類乳腺癌細(xì)胞，是一種雌激素受體表達(dá)陽(yáng)性、對(duì)雌激素敏感的細(xì)胞，廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)環(huán)境雌激素。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，雙酚A能誘導(dǎo)乳腺癌的發(fā)生。第二，雙酚A很有可能導(dǎo)致前列腺癌，前列腺癌是一種浸潤(rùn)性較強(qiáng)的惡性胂瘤，在導(dǎo)致男性死亡的疾病中僅次于肺癌。第三，雙酚A可以引起哺乳動(dòng)物生殖異常，才幾理是雙酚A引起支持細(xì)胞與生精細(xì)胞發(fā)生分離，從而減弱了支持細(xì)胞對(duì)生精細(xì)胞的作用，影響生精細(xì)胞的發(fā)生發(fā)育。雙酚A主要應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)中的工程塑料生產(chǎn)中，例如聚碳酸酯的生產(chǎn)、環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)和用于聚氯乙烯的穩(wěn)定劑，最終產(chǎn)品包括粘合劑、保護(hù)性涂料、粉末狀涂料、汽車燈玻璃、建筑材料、燃料、電子元件的絕緣材料等。水中的雙酚A主要來(lái)源于這些材料中雙酚A的溶出。
背景技術(shù)：
：雙酚A在世界各地的地面水中均有檢出。日本于1998年夏季在全國(guó)范圍內(nèi)對(duì)內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的污染情況進(jìn)行了一次緊急調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雙酚A的檢出頻率為68°/，河水中雙酚A的濃度在0.01~0.268|ag/L(微克/升)。1997年，美國(guó)有3600kg雙酚A排;改到地面水中，河流中的雙酚A濃度為0.14~14|ag/L。我國(guó)的一些城市如天津、杭州、寧波、深圳等自來(lái)水出廠水和管網(wǎng)中也4全測(cè)出雙酚A。目前，自來(lái)水廠常規(guī)處理工藝中仍然以氯氣消毒方式為主，增大氯氣用量可以高效去除水中的有機(jī)物，同時(shí)也生成了許多的副產(chǎn)物，雙酚A經(jīng)過氯化后中間產(chǎn)物的雌激素活性是其本體的24倍。并且一般水廠常規(guī)水處理工藝對(duì)雙酚A的去除效果較差，去除率約為50%。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種過濾介質(zhì)，主要用于去除水中的雙酚A,去除效率高，可以顯著改善水質(zhì)。為了達(dá)到以上發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于去除水中雙酚A的過濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、水鎂石粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、水鎂石粉和發(fā)孔劑的重量比為100~300:100~250:100-200:10-50;b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻。壓制壓力可以選擇為0.4~1.0MPa,燒結(jié)溫度為230~250°C，燒結(jié)時(shí)間為10-200分鐘，冷卻至7(TC以下可以脫模。在此制作過程中，在發(fā)明人很多次的試驗(yàn)之后，得出在230250。C的范圍內(nèi)制作出的過濾介質(zhì)，過濾效果更好。所述的超高分子量聚乙烯為重均分子量大于100萬(wàn)的聚乙烯，優(yōu)選使用重均分子量為250~400萬(wàn)的聚乙烯。超高分子量聚乙烯可從國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家得到，如北京東方石油化工有限^^司助劑二廠可提供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)和形成過濾介質(zhì)骨架的作用，因?yàn)槌叻肿恿烤垡蚁┑姆肿恿看?，熔融粘度非常高，熔融以后不能流?dòng)，所以利用超高分子量聚乙烯通過壓制，燒結(jié)得到的過濾介質(zhì)，容易形成微孔，可以起到吸附水中雙酚A的作用。活性炭是一種多孔性物質(zhì)，它具有如蜂窩狀的孔隙結(jié)構(gòu)、巨大的比表面積、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)源不同活性炭可分為木質(zhì)活性炭，如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質(zhì)粉炭等；礦物質(zhì)原料活性炭，如各種煤和石油及其加工產(chǎn)物為原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如廢橡膠、廢塑料等制成的活性炭。其中以椰殼材質(zhì)為來(lái)源的活性炭強(qiáng)度較高、吸附性能較好。優(yōu)選活性炭的比表面積不低于500平方米/克，更優(yōu)選不低于1000平方米/克。活性炭可以高效吸附水中的雜質(zhì)，尤其是醫(yī)用活性炭，作為通過國(guó)家相關(guān)藥品監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量更低，表面積更大，吸附效果也更好。醫(yī)用活性炭粉對(duì)極性較低的雙酚A有較好的吸附能力，以化學(xué)吸附為主。選用醫(yī)用活性炭可以保證過濾介質(zhì)直接用于飲用水的處理?；钚蕴渴褂昧綖樾∮诘扔?4微米的醫(yī)用活性炭去雙酚A的效果更佳。74微米或者74微米以下的活性炭粉對(duì)應(yīng)于200目以上的活性炭^l分。200目以上的活性炭3)^分，其內(nèi)部的微孔更多，更容易更多地暴露于水中，相對(duì)于20目、30目粒徑的活性炭，200目是一個(gè)閾值，超過此目數(shù)的活性炭，雙酚A更容易截留在微孔中，從而吸附速度和吸附容量得到顯著的提高。水《美石又稱氫氧4美石，英文名稱為Brucite,它的化學(xué)組成為MgO69.12%、H2030.88°/。。水鎂石是蛇紋巖或白云巖中的典型低溫?zé)嵋何g變礦物。水鎂石屬于三方晶系，晶體結(jié)構(gòu)屬層狀。氫氧離子呈六方緊密堆積，鎂離子充填于每?jī)蓪酉噜彽臍溲蹼x子之間的全部八面空隙之中，組成配位八面體的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層內(nèi)部屬于離子鍵。水鎂石呈白至淡綠色，含有錳或鐵時(shí)呈紅褐色。水鎂石使用粒徑為小于等于74微米的水鎂石粉去雙酚A的效果更佳。水4美石粉也可以經(jīng)過焙燒處理。典型的焙燒水鎂石的生產(chǎn)工藝一般包括預(yù)熱、焙燒和冷卻三個(gè)步驟。例如在1.5~5小時(shí)之內(nèi)，將水4美石的溫度加熱到200~500°C;然后再2-4小時(shí)之內(nèi)，將水鎂石的環(huán)境溫度提高到500~800。C,第三步在50080(TC的溫度下不少于5小時(shí)，最后在不少于4小時(shí)之內(nèi)，將水4美石的環(huán)境溫度降至室溫。水鎂石粉優(yōu)選使用東北產(chǎn)的水鎂石粉。上述的用于去除水中雙酚A的過濾介質(zhì)的制備方法，步驟a)中的原料需要加入適當(dāng)量的發(fā)孔劑，所述發(fā)孔劑選擇偶氮二曱酰胺、食品級(jí)碳酸氫銨、草酸中的至少一種。作為優(yōu)選，發(fā)孔劑為偶氮二甲酰胺或食品級(jí)碳酸氫銨。其中，食品級(jí)碳酸氫銨也稱食用級(jí)碳酸氫銨，與工業(yè)級(jí)碳酸氬銨相區(qū)別。雖然工業(yè)級(jí)碳酸氫銨也有發(fā)孔的作用，但是它可能會(huì)含有對(duì)健康有害的雜質(zhì)，不宜用作飲用水過濾介質(zhì)的生產(chǎn)原料。發(fā)孔劑是一類易分解產(chǎn)生大量氣體而引起發(fā)孔作用的物質(zhì)，其中偶氮類化合物、碳酸氬鈉、碳酸氪銨、碳酸銨、磺酰腈類化合物、草酸等是其典型的代表。雖然本發(fā)明對(duì)于上述制備方法中步驟a)中所用的幾種原料進(jìn)行了較為詳盡的描述，但是本發(fā)明不局限于此種理論。對(duì)于在制備過程中它們之間的具體的化學(xué)變化、結(jié)構(gòu)的變化尚不能確定。此幾種原料經(jīng)過上述的工藝處理制備出的過濾介質(zhì)，可以有效去除水中的雙酚A，并且有協(xié)同作用，可以將水中的雙酚A充分吸收。在本發(fā)明中，對(duì)于混合步驟，可以認(rèn)為任何不會(huì)顯著改變粉體粒徑和粒度分布的低剪切混合器或攪拌器都是適用的，比如具有鈍的葉輪葉片的攪拌器、滾筒式混合器、螺旋式攪拌器等，轉(zhuǎn)速要視混合器的類型而定，但以避免揚(yáng)起粉塵為宜。混合后的粉體填裝入預(yù)先設(shè)計(jì)好的模具中，通過加壓將其壓實(shí)，壓力一般不大于lMPa,且與所用模具的材質(zhì)相適應(yīng)；模具可以由鋁、鑄鐵、鋼或任何適當(dāng)?shù)哪艹惺芟鄳?yīng)壓力和溫度的材料制造?？梢栽谀＞邇?nèi)表面涂敷脫模劑，可選用硅氧烷油或任何其他的幾乎不會(huì)吸附到過濾介質(zhì)上的市售脫模劑，也可以使用脫模紙。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種使用了上述過濾介質(zhì)的濾芯。本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種凈水裝置，包括上述的過濾介質(zhì)或者濾芯。本發(fā)明還提供了一種包括上述凈水裝置的飲水機(jī)。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案，能夠去除水中的雙酚A，去除率達(dá)到95°/以上，從而達(dá)到顯著改善水質(zhì)的目的，并且方法簡(jiǎn)單，成本低，見效快。具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)上述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的闡述和說(shuō)明。實(shí)施例1(1)稱取超高分子量聚乙烯粉120g,所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有卩艮公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉220g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑小于74微米；(3)稱取水鎂石粉160g，所述水鎂石粉的粒徑小于74微米，水鎂石粉經(jīng)過3小時(shí)40(TC的焙燒處理，產(chǎn)地是東北，東北指的是我國(guó)的黑龍江、吉林和遼寧三??；(4)稱取食品級(jí)碳酸氫銨50g，純度達(dá)到99.99°/。以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(6)裝填入管狀才莫具中，在0.9MPa的液壓壓力下壓制，在240。C溫度下燒結(jié)150分鐘；(7)自然冷卻至室溫然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm，長(zhǎng)度為8mm。實(shí)施例2(1)稱取超高分子量聚乙烯粉280g,所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-III型產(chǎn)品，其分子量為350萬(wàn)；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉130g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑小于74微米；(3)稱取水鎂石粉110g，所述水鎂石粉的粒徑為15~74微米，水鎂石粉經(jīng)過5小時(shí)35(TC的焙燒處理，產(chǎn)地是東北；(4)稱取食品級(jí)碳酸氫銨10克，純度達(dá)到99.99%以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌9分鐘混合均勻；(6)裝填入管狀模具中，在0.5MPa的液壓壓力下壓制，在25(TC溫度下燒結(jié)1QG分鐘；(7)自然冷卻至25。C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長(zhǎng)度為8mm。實(shí)施例3(1)稱取超高分子量聚乙烯粉150g，所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有卩艮公司助劑二廠的M-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉190g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑小于74微米；(3)稱取水鎂石粉190g,所述水鎂石粉的粒徑為15~74微米，水鎂石斗分經(jīng)過2小時(shí)450。C的焙燒處理，產(chǎn)地是東北；(4)稱取偶氮二曱酰胺20克，純度達(dá)到99.99%以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌12分鐘混合均勻；(6)裝填入管狀模具中，在0.9MPa的液壓壓力下壓制，在235。C溫度下燒結(jié)130分鐘；(7)自然冷卻至25。C然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長(zhǎng)度為8mm。實(shí)施例4(1)稱取超高分子量聚乙烯粉200g,所述超高分子量聚乙烯為北京東方石油化工有限公司助劑二廠的M-1型產(chǎn)品，其分子量為150萬(wàn)；(2)稱取醫(yī)用活性炭粉160g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑小于74微米；(3)稱取水鎂石粉130g，所述水鎂石粉的粒徑為11~74微米，水鎂石;盼經(jīng)過2小時(shí)450。C的焙燒處理，產(chǎn)地是東北；(4)稱取草酸30克，純度達(dá)到99.99%以上；(5)將上述四種粉末放入機(jī)械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(6)裝填入管狀模具中，在0.4MPa的液壓壓力下壓制，在24(TC溫度下燒結(jié)160分鐘；(7)自然冷卻至3(TC然后脫模，即得多微細(xì)孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長(zhǎng)度為8mm。實(shí)施例5取實(shí)施例14所得多微細(xì)孔的管狀濾芯1,2,3，4,內(nèi)襯兩層無(wú)紡布，外包兩層無(wú)紡布，再在外層裹上聚丙烯多孔網(wǎng)，濾芯兩端粘接上連接端蓋，放置于不銹鋼或塑料殼體內(nèi)，用于處理飲用水，經(jīng)檢測(cè)，該結(jié)構(gòu)濾芯對(duì)飲用水中的雙酚A的去除效果好，如表1所示。非常適合家庭終端飲用水處理的需要。表l使用濾芯處理前后的水，單位pg/L<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>乂人表1可以看出，的效果。濾芯進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本說(shuō)明書中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上可能在實(shí)施過程中會(huì)有改變之處。因此，本說(shuō)明書記載的內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。權(quán)利要求1、一種用于去除水中雙酚A的過濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、水鎂石粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、水鎂石粉和發(fā)孔劑的重量比為100～300∶100～250∶100～200∶10～50；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，燒結(jié)的溫度為230-250°C。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯的分子量為250-400萬(wàn)。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭為醫(yī)用活性炭，其粒徑小于等于74微米。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述水鎂石粉的粒徑小于等于74微米。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中所述的原料還包括發(fā)孔劑，所述發(fā)孔劑為偶氮二曱酰胺、食品級(jí)碳酸氫銨、草酸中的至少一種。7、根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的過濾介質(zhì)。8、使用權(quán)利要求7所述過濾介質(zhì)的濾芯。9、一種凈水裝置，包括使用權(quán)利要求7所述的過濾介質(zhì)或者權(quán)利要求8所述的濾芯。10、一種飲水機(jī)，包括權(quán)利要求9所述的凈水裝置。全文摘要本發(fā)明公開了一種用于去除水中雙酚A的過濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含超高分子量聚乙烯、活性炭、水鎂石粉和發(fā)孔劑的原料混合，超高分子量聚乙烯、活性炭、水鎂石粉和發(fā)孔劑的重量比為100～300∶100～250∶100～200∶10～50；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結(jié)、冷卻。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于所提出的技術(shù)方案，能夠去除水中的雙酚A，去除率達(dá)到95％以上，從而達(dá)到顯著改善水質(zhì)的目的，并且方法簡(jiǎn)單，成本低，見效快。文檔編號(hào)B01J20/30GK101628227SQ20081013253公開日2010年1月20日申請(qǐng)日期2008年7月15日優(yōu)先權(quán)日2008年7月15日發(fā)明者周奇迪申請(qǐng)人:周奇迪