專利名稱：凈水過(guò)濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈水過(guò)濾器，具體說(shuō)是涉及一種用于過(guò)濾自來(lái)水、工業(yè)用水、河水、廢水的凈水過(guò)濾器。
例如，特開(kāi)平7-26460號(hào)公報(bào)、特開(kāi)平8-24535號(hào)公報(bào)和特開(kāi)平7-207566號(hào)公報(bào)上公開(kāi)了一種價(jià)格低廉、臨界過(guò)濾粒徑較小的過(guò)濾介質(zhì)，這種過(guò)濾介質(zhì)是由容噴法無(wú)紡織物和紡粘型無(wú)紡織物層層粘接而成的。
不論是何種凈水過(guò)濾器，上述過(guò)濾器都需要將無(wú)紡織物加工成特定的形狀，再將沸石或活性碳承載于其中。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了利用可成型的碳質(zhì)材料RB陶瓷或CRB陶瓷可以加工出凈水過(guò)濾器，進(jìn)而完成了本發(fā)明。
另外還發(fā)現(xiàn)將無(wú)紡織物作為載體，承載RB陶瓷或CRB陶瓷粉末后也可作為凈水過(guò)濾器使用。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用無(wú)紡織物作為載體，承載RB陶瓷或CRB陶瓷粉末的凈水過(guò)濾器。
本發(fā)明的凈水過(guò)濾器以RB陶瓷或/和CRB陶瓷作為吸附及過(guò)濾介質(zhì)，該RB陶瓷或/和CRB陶瓷的細(xì)孔直徑為10～2000埃，細(xì)孔容積為0.1～1.1cm3/g。
在日本每年產(chǎn)出90萬(wàn)噸的米糠，而全世界米糠的年排出量則高達(dá)3300萬(wàn)噸。本發(fā)明的第一發(fā)明人堀切川一男曾對(duì)用米糠制備多孔性碳材料的方法進(jìn)行過(guò)研究(請(qǐng)參照功能材料1997年5月號(hào)Vol.17 No.5 p24-28)。在該文獻(xiàn)中介紹了將由米糠提取的脫脂米糠與熱固性樹(shù)脂混合在一起進(jìn)行混煉后加壓成型，成型體經(jīng)干燥后在惰性氣體條件下燒成而得到的碳材料(稱為RB陶瓷)及其制備方法。制備上述脫脂米糠時(shí)，無(wú)須選用特定品種的米，進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)品皆可。
另外，只要具備熱固化的性質(zhì)，任何一種熱固樹(shù)脂都適用，常用的有酚醛樹(shù)脂，鄰苯二甲酸二烯丙基酯樹(shù)脂，不飽和聚酯樹(shù)脂，環(huán)氧樹(shù)脂，三嗪樹(shù)脂，聚酰亞胺樹(shù)脂等，其中優(yōu)選酚醛樹(shù)脂。
在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，也可以同時(shí)用聚酰胺等熱塑性樹(shù)脂。
脫脂米糠和熱固性樹(shù)脂的混合比例為50～90∶50～10重量比，優(yōu)選70～80∶30～20重量比。
采用上述方法時(shí)，加壓成型體與再經(jīng)惰性氣體中燒成后的完成品相比，其尺寸的收縮比率高達(dá)25％，因此很難制造出尺寸精確的產(chǎn)品。針對(duì)這一問(wèn)題本發(fā)明人又開(kāi)發(fā)出了改性陶瓷(稱為CRB陶瓷)。
本發(fā)明中所指的CRB陶瓷是指對(duì)上述的RB陶瓷進(jìn)行改性處理后所得的產(chǎn)物，具體制備方法如下混合由米糠提取的脫脂米糠和熱固性樹(shù)脂并進(jìn)行混煉，再在700～1000℃的惰性氣體中經(jīng)過(guò)一次燒成后粉碎成小于60目的碳化粉末?；旌显撎蓟勰┖蜔峁绦詷?shù)脂進(jìn)行混煉(稱之為CRB陶瓷前驅(qū)體)，在20～30Mp的壓力條件下使之加壓成型，再將其成型體在500-1100℃惰性氣體中進(jìn)行熱處理后可得到CRB陶瓷。CRB陶瓷是多孔性物質(zhì)，具有無(wú)數(shù)多個(gè)的細(xì)孔。CRB陶瓷上的細(xì)孔可根據(jù)其形成過(guò)程分為以下3種第一種如

圖1a所示，CRB陶瓷微粒相重疊后，各微粒間會(huì)形成孔徑大于5μm的較大細(xì)孔，此類細(xì)孔的峰值為約15μm。
第二種如圖1b所示，由米糠本身的纖維構(gòu)造形成的孔徑小于5μm的細(xì)孔，此類細(xì)孔的峰值為約1.8μm。
第三種如圖1c所示，高分子聚合物(酚醛樹(shù)脂)在高溫碳化時(shí)在分子鏈與分子鏈之間會(huì)形成孔徑小于0.2μm的小細(xì)孔。此類細(xì)孔的峰值為約0.05μm。
以上三種細(xì)孔可分別過(guò)濾相應(yīng)大小的微粒，起到過(guò)濾器的作用。
與RB陶瓷相比，CRB陶瓷最大的差別就是成型體和完成品尺寸收縮比由RB陶瓷的25％降至3％以下。
CRB陶瓷和RB陶瓷的通性如下所示。.硬度高。.膨脹系數(shù)非常小。.組織構(gòu)造具有多孔性。.具有導(dǎo)電性能。.松比重小而輕。耐磨性能優(yōu)良。易于加工成型?？梢约庸こ煞勰?。.由于以米糠為原料，因此可以減少地球環(huán)境污染，并且利于節(jié)約資源。
本發(fā)明中由RB陶瓷或/和CRB陶瓷直接制備凈水過(guò)濾器時(shí)，為了得到尺寸精確的成型體，使用CRB陶瓷為宜。但這并不等于排除使用RB陶瓷的實(shí)施形式。因?yàn)橄扔幂^大的模具作出成型體，然后再經(jīng)過(guò)切削等二次加工后，也可得到所需尺寸的產(chǎn)品。
RB陶瓷或/和CRB陶瓷較突出的優(yōu)點(diǎn)是可基本上通過(guò)改變燒成條件，來(lái)控制其多孔性。通常認(rèn)為處理溫度越高，多孔性越好。
在本發(fā)明中由RB陶瓷或/和CRB陶瓷直接制備凈水過(guò)濾器成型體時(shí)，其成型體中形成的細(xì)孔直徑可達(dá)10～2000埃、細(xì)孔容積為0.1～1.1cm3/g。
在本發(fā)明中如果用陶瓷粉末，則不論是RB陶瓷或CRB陶瓷粉末都能滿足要求。粉末的大小可根據(jù)目的進(jìn)行選擇，通常用平均粒徑為1～500μm左右的粉末。
對(duì)本發(fā)明中的RB陶瓷或/和CRB陶瓷來(lái)講，多孔性是非常重要的特性，其主要影響因素有RB陶瓷的一次燒成溫度，CRB陶瓷的一次燒成溫度和二次熱處理溫度。當(dāng)一次燒成溫度和二次熱處理溫度為800～1000℃時(shí)，RB陶瓷或/和CRB陶瓷成型體的多孔性能最佳。
在本發(fā)明中采用RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末時(shí)，以無(wú)紡織物作為載體為宜，另外除了采用該RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末也可承載常用的活性碳粉末。
RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末常用活性碳粉末的重量比以50～90∶50～10為宜。
RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末的硬度較大，其表面凹凸不平，易于以粉末狀態(tài)存在，也不容易被流體帶走。無(wú)紡織物可采用玻璃纖維或石棉等無(wú)機(jī)材料或者聚酯、聚烯烴、聚酰胺等聚合物或者纖維素、麻、棉等天然材料，其中任何一種都適用于本發(fā)明。無(wú)紡織物的形式可以是干式或濕式，也可以是紡粘型無(wú)紡織物。
關(guān)于無(wú)紡織物特性的要求是平均孔徑為1～30μm，最大孔徑小于80μm，在壓差為1cm水柱時(shí)純水的過(guò)濾流量大于3L/m2.min，這種常用無(wú)紡織物在市面上可以買到。
本發(fā)明的具體實(shí)施形式如下(1)一種凈水過(guò)濾器，其特征在于該凈水過(guò)濾器以RB陶瓷或/和CRB陶瓷作為吸附及過(guò)濾介質(zhì)，該RB陶瓷或/和CRB陶瓷的細(xì)孔直徑為10～2000埃，細(xì)孔容積為0.1～1.1cm3/g。
(2)根據(jù)1所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于由該RB陶瓷或/和CRB陶瓷形成圓筒狀的過(guò)濾器。
(3)根據(jù)2所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于由幾個(gè)不同直徑的薄圓筒狀過(guò)濾器疊置而成。
(4)根據(jù)3所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于在薄圓筒狀過(guò)濾器之間填充有沸石粉末、活性碳粉末。
(5)根據(jù)1所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于由該RB陶瓷或/和CRB陶瓷形成實(shí)心的圓筒狀過(guò)濾器。
(6)一種凈水過(guò)濾器，其特征在于以無(wú)紡織物作為載體承載RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末，該RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末的平均粒徑為1～500μm，細(xì)孔直徑為10～2000埃、細(xì)孔容積為0.1～1.1cm3/g。
(7)根據(jù)6所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于無(wú)紡織物或者毛氈載體上除了RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末外，還承載有常用的活性碳粉末。
(8)根據(jù)7所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末與活性碳粉末的重量比為50～90∶50～10。
(9)根據(jù)6、7或8所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于該無(wú)紡織物的平均孔徑為1～30μm，最大孔徑小于80μm，在壓差為1cm水柱時(shí)純水的過(guò)濾流量大于3L/m2.min。
下面根據(jù)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。
取由米糠制備出的脫脂米糠75千克和液態(tài)酚醛樹(shù)脂(可溶酚醛樹(shù)脂)25千克，在50～60℃條件下邊加熱邊混煉，得到具有可塑性的均質(zhì)混合物。將混合物放入旋轉(zhuǎn)窯爐中，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行60分鐘的一次燒成，燒成溫度為900℃。用300目的篩子篩選碳化燒成產(chǎn)物，得到粒徑為50～80μm的碳化粉末。
取75千克該碳化粉末與固態(tài)酚醛樹(shù)脂(可溶酚醛樹(shù)脂)25千克在100～150℃下邊加熱邊混煉，得到具有可塑性的均質(zhì)混合物-CRB陶瓷前驅(qū)體的可塑物。(凈水過(guò)濾器的成型)如圖2所示，制出與直徑為20.0cm，厚度為1.5cm的圓盤狀1相匹配的模具，將具可塑性的CRB陶瓷前驅(qū)體注入其中，在22Mpa壓力下加壓成型，此時(shí)模具的溫度為150℃。
從模具中取出加壓成型體，在氮?dú)鈿夥障路秩竭M(jìn)行加工。首先以1℃/分的速度升溫至500℃，然后在500℃保持60分鐘，再在950℃進(jìn)行120分鐘熱處理。
隨后，2～3℃/分的冷卻速度冷卻至500℃，然后進(jìn)行自然冷卻即可得到圖2所示的CRB陶瓷成型體1。(凈水過(guò)濾器的特性)CRB陶瓷成型體1的細(xì)孔平均直徑為350埃、細(xì)孔的容積為0.65cm3/g。
將混合物放入旋轉(zhuǎn)窯爐中，在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行60分鐘的一次燒成，燒成溫度為900℃。將碳化燒成產(chǎn)物用200目的篩子進(jìn)行篩選，得到粒徑為50～120μm的碳化粉末。
取75千克該碳化粉末與固態(tài)酚醛樹(shù)脂(可溶酚醛樹(shù)脂)25千克在100～150℃下邊加熱邊混煉，得到具有可塑性的均質(zhì)混合物-CRB陶瓷前驅(qū)體的可塑物。(凈水過(guò)濾器的成型)如圖2所示，制出與直徑為20.0cm，厚度為1.5cm的圓盤狀1相匹配的的模具，將具可塑性的CRB陶瓷前驅(qū)體注入其中，在25Mpa壓力下加壓成型，此時(shí)模具的溫度為150℃。
從模具中取出加壓成型體，在氮?dú)鈿夥障路秩竭M(jìn)行加工。首先以1℃/分的速度升溫至500℃，然后在500℃保持60分鐘，再在1000℃進(jìn)行150分鐘熱處理。
隨后，2～3℃/分的冷卻速度冷卻至500℃，然后進(jìn)行自然冷卻即可得到圖2所示的CRB陶瓷成型體2。(凈水過(guò)濾器的特性)CRB陶瓷成型體1的細(xì)孔平均直徑為450埃、細(xì)孔的容積為0.52cm3/g。
從模具中取出加壓成型體，在氮?dú)鈿夥障路秩竭M(jìn)行加工。首先以1℃/分的速度升溫至500℃，然后在800℃進(jìn)行120分鐘熱處理。
隨后，2～3℃/分的冷卻速度冷卻至500℃，然后進(jìn)行自然冷卻。(凈水過(guò)濾器的特性)CRB陶瓷成型體1的尺寸有所縮小，細(xì)孔平均直徑為500埃、細(xì)孔的容積為0.51cm3/g。
取78千克該碳化粉末與固態(tài)酚醛樹(shù)脂(可溶酚醛樹(shù)脂)22千克在100～150℃下邊加熱邊混煉，得到具有可塑性的均質(zhì)混合物-CRB陶瓷前驅(qū)體的可塑物。(凈水過(guò)濾器的成型)如圖3所示，制出與外徑為15cm，內(nèi)徑為14.0cm，長(zhǎng)度為30cm的圓筒3相匹配的模具，將具可塑性的CRB陶瓷前驅(qū)體注入其中，在22Mpa壓力下加壓成型，此時(shí)模具的溫度為150℃。
從模具中取出加壓成型體，在氮?dú)鈿夥障路秩竭M(jìn)行加工。首先以1℃/分的速度升溫至500℃，然后在500℃保持60分鐘，再在1000℃進(jìn)行120分鐘熱處理。
隨后，2～3℃/分的冷卻速度冷卻至500℃，然后進(jìn)行自然冷卻即可得到圖3所示的CRB陶瓷成型體2。(凈水過(guò)濾器的特性)CRB陶瓷成型體3的細(xì)孔平均直徑為550埃、細(xì)孔的容積為0.50cm3/g。
取75千克該碳化粉末與固態(tài)酚醛樹(shù)脂(可溶酚醛樹(shù)脂)25千克在100～150℃下邊加熱邊混煉，得到具有可塑性的均質(zhì)混合物。(粉末的制備)將具有可塑性的均質(zhì)混合物在20Mpa壓力下加壓成型成直徑為3cm的球體，此時(shí)模具的溫度為150℃。
從模具中取出加壓成型體，在氮?dú)鈿夥障路秩竭M(jìn)行加工。首先以1℃/分的速度升溫至500℃，然后在500℃保持60分鐘，再在950℃進(jìn)行120分鐘燒結(jié)處理。
隨后，2～3℃/分的冷卻速度冷卻至500℃，然后進(jìn)行自然冷卻。
用粉碎機(jī)粉碎直徑為3cm的球體，然后再用球磨機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步的粉碎即可得到平均粒徑為5～10μm的CRB陶瓷微粒。(凈水過(guò)濾器的成型)如圖4所示，將平均粒徑為7μm的CRB陶瓷微粒3置于用平均孔徑為5μm、最大孔徑為18μm、通氣量為6cm3/cm2.s、過(guò)濾流量為31L/m2.min.cmH2O的尼龍6制無(wú)紡織物4之間，并將上下兩端用聚酰胺膠粘劑5封合。(凈水過(guò)濾器的特性)平均粒徑為7μm的CRB陶瓷微粒的細(xì)孔容積為0.58cm3/g。
本發(fā)明凈水過(guò)濾器因采用RB陶瓷和CRB陶瓷，可以制造成各種不同的形狀，并保持原來(lái)的性能。另外確認(rèn)了RB陶瓷和CRB陶瓷粉末也具有適于凈水過(guò)濾器的性質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種凈水過(guò)濾器，其特征在于該凈水過(guò)濾器以RB陶瓷或/和CRB陶瓷作為吸附及過(guò)濾介質(zhì)，該RB陶瓷或/和CRB陶瓷的細(xì)孔直徑為10～2000埃，細(xì)孔容積為0.1～1.1cm3/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于由該RB陶瓷或/和CRB陶瓷制成的過(guò)濾器呈圓筒狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于由多個(gè)不同直徑的薄圓筒狀過(guò)濾器疊置而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于在薄圓筒狀過(guò)濾器之間填充有沸石粉末、活性碳粉末。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于由該RB陶瓷或/和CRB陶瓷制成的過(guò)濾器呈實(shí)心圓筒狀。
6.一種凈水過(guò)濾器，其特征在于以無(wú)紡織物作為載體承載RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末，該RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末的平均粒徑為1～500μm，細(xì)孔直徑為10～2000埃，細(xì)孔容積為0.1～1.1cm3/g。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于無(wú)紡織物或者毛氈載體上除了RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末外，還承載有常用的活性碳粉末。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于RB陶瓷或/和CRB陶瓷粉末與活性碳粉末的重量比為50～90∶50～10。
9.根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的凈水過(guò)濾器，其特征在于該無(wú)紡織物的平均孔徑為1～30μm，最大孔徑小于80μm，在壓差為1cm水柱時(shí)純水的過(guò)濾流量大于3L/m2.min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以制成各種不同形狀的凈水過(guò)濾器，其采用細(xì)孔直徑為10～2000埃、細(xì)孔的容積為0.1～1.1cm
文檔編號(hào)C02F1/44GK1390621SQ0212191
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月25日
發(fā)明者堀切川一男, 秋山元治, 吉村典之 申請(qǐng)人:美蓓亞株式會(huì)社