專(zhuān)利名稱(chēng)：用于去除飲用水中多溴代二苯醚的過(guò)濾介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種去除飲用水中多溴代二苯醚的過(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)：
多溴代二苯醚(PBDEs)是一種廣泛使用的含溴阻燃劑，廣泛用于電子電器、泡沫 塑料、涂料、紡織品、家具、汽車(chē)、飛機(jī)等領(lǐng)域。工業(yè)中用的PBDEs主要為五溴、六溴、八溴、十
溴代二苯醚。PBDEs是添加型的阻燃劑，易從聚合物中滲出，在環(huán)境中累積造成污染。在PBDEs 的生產(chǎn)、使用過(guò)程，以及含有PBDEs產(chǎn)品的使用、回收過(guò)程中都會(huì)向環(huán)境釋放PBDEs。由于大 量使用及其在環(huán)境中殘留的持久性與生物富集性，PBDEs在環(huán)境、生物、人體中的含量呈現(xiàn) 逐年增加的趨勢(shì)。在中國(guó)它也是普遍存在的污染物，如在珠江三角洲、黃浦江原水及武漢、 上海段、杭州地區(qū)、黃河蘭州段、青島、松花江哈爾濱段等。研究還發(fā)現(xiàn)，PBDEs還普遍存在 于母血和臍血中。中國(guó)疾控中心檢測(cè)證實(shí)，以母乳為唯一來(lái)源的嬰兒，從母乳中攝取的這幾 種阻燃劑成分明顯高于成人十余倍。PBDEs難于生物降解，化學(xué)穩(wěn)定性和脂溶性高，可沿食物鏈富集，低溴代二苯醚更 容易生物積累，歐盟已經(jīng)禁止使用這類(lèi)環(huán)境內(nèi)分泌干擾物。八溴代和十溴代二苯醚在環(huán)境 中可以分解為更加有害的低溴代衍生物，而所有的PBDEs產(chǎn)品都會(huì)破壞甲狀腺荷爾蒙的平 衡，與多氯聯(lián)苯有很多相似的誘導(dǎo)神經(jīng)作用，在行為、運(yùn)動(dòng)、活力和記憶力等方面自發(fā)引起 運(yùn)動(dòng)行為功能障礙。十溴代二苯醚已被檢測(cè)出具潛在致癌性，四、五、八溴代二苯醚與十溴 代相比，具有更強(qiáng)的甲狀腺荷爾蒙破壞和酶誘導(dǎo)潛能。目前采用一般的處理方法，如活性炭吸附、電解法、沉淀法等，去除PBDEs不能達(dá) 到理想的效果；反滲透裝置復(fù)雜，耗電且大量浪費(fèi)水資源。

發(fā)明內(nèi)容
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 中的多溴代二苯醚的去除率高，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)。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種用于去除飲用水中多溴代二苯醚的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉和發(fā)孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超 高分子量聚乙烯粉和發(fā)孔劑的重量比為100 300 200 400 80 160 ；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻后制得待用過(guò)濾介質(zhì)；c)用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為78% 85%的丙酮溶液溶解醋酸纖維素，加入添加劑高氯酸鎂 和三油酸甘油酯，將得到的混合液置于恒溫震蕩箱中混合均勻；d)將所述待用過(guò)濾介質(zhì)浸于所述混合液中，取出后使其中的丙酮揮發(fā)；
3
e)將上步得到的待用過(guò)濾介質(zhì)浸于28°C 32°C的恒溫水浴中；f)將待用過(guò)濾介質(zhì)烘干。作為優(yōu)選，步驟a)中所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉和發(fā)孔劑的重量比為 210 220 290 300 120 130。壓制壓力為0. 4 1. OMPa，燒結(jié)溫度為200°C 300°C，燒結(jié)時(shí)間為120 150分 鐘，燒結(jié)后冷卻至40°C 60°C脫模。在此制作過(guò)程中，在發(fā)明人很多次的試驗(yàn)之后，得出在 燒結(jié)溫度范圍在200 300°C內(nèi)制作出的過(guò)濾介質(zhì)，過(guò)濾效果更好?；钚蕴渴且环N多孔性炭吸附劑，它具有如蜂窩狀豐富的孔隙結(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。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?；钚蕴靠梢愿咝斤嬎械挠袡C(jī)物、重金屬、異色異味，尤其是醫(yī)用活性炭，作 為通過(guò)國(guó)家相關(guān)藥品監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，雜質(zhì)含量更低，表面積更大，吸附效果也更好，對(duì)顏 色和氣味的吸附尤佳，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。作為優(yōu)選，活性炭選用粒徑為74 104微米的醫(yī)用活性炭。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)選的粒徑為89 104微米。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公司助劑二 廠可提供M-I型(分子量為150士50萬(wàn))、M-II型(分子量為250士50萬(wàn))、M-III型(分 子量為350士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┑姆肿恿看?，熔?粘度非常高，熔融以后不能流動(dòng)，所以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，且其對(duì)親脂性物質(zhì)有較好的吸附力，而PBDEs具有高度親脂性，因此超高分 子量聚乙烯對(duì)PBDEs有良好的吸附作用。本發(fā)明所述發(fā)孔劑是一類(lèi)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(lèi)化合物、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、磺酰腈類(lèi)化合物、草酸等是其典型的代表。作為優(yōu) 選，發(fā)孔劑為偶氮二甲酰胺、食品級(jí)碳酸氫銨、草酸中的至少一種。其中，食品級(jí)碳酸氫銨也 稱(chēng)食用級(jí)碳酸氫銨，與工業(yè)級(jí)碳酸氫銨相區(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(guò)濾介質(zhì)的生產(chǎn)原料。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， 在這幾種原料的協(xié)同加合作用下，水中的PBDEs可以被充分吸附，并且對(duì)水中的細(xì)菌、微生 物、有機(jī)物、部分重金屬、濁度、色味都有很好的去除效果。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(lèi)型而定，但以避免揚(yáng)起粉塵為宜?；旌虾蟮姆垠w填裝入預(yù)先設(shè)計(jì)好的模具中，通過(guò)加壓將其壓實(shí)，壓力一般不大于 2MPa，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(guò)濾介質(zhì)上的市售脫模劑，也可以使用脫模紙。然后用丙酮、醋酸纖維素、高氯酸鎂和三油酸甘油酯配制混合液，混合液中各成分 的質(zhì)量百分比為丙酮78 % 85 %，醋酸纖維素8 % 12 %，高氯酸鎂1 % 5 %，三油酸甘 油酯 5%。配制的混合溶液置于恒溫震蕩箱中使三油酸甘油酯溶解并混合均勻，優(yōu)選 在45h 50h，溫度32°C 38°C，振速160r/min 175r/min的條件下震蕩。再將得到的待用過(guò)濾介質(zhì)浸于配制的混合溶液中Smin 15min，取出置于通風(fēng)廚 中，使丙酮揮發(fā)掉。然后將待用過(guò)濾介質(zhì)浸于28°C 32°C的恒溫水浴中，可浸泡15min 25min，優(yōu)選再用純水沖洗去除雜質(zhì)。最后將待用過(guò)濾介質(zhì)放入烘箱中烘干，優(yōu)選烘干溫度 為32V 40°C，2. 5h 3. 5h后即得到成品。三油酸甘油酯對(duì)水中低濃度親脂性化合物有很強(qiáng)的富集能力，可以選擇性富集水 中親脂性有機(jī)污染物，醋酸纖維素是一種常用的高分子聚合物制備材料，并且其表面親水 性還可促進(jìn)水體中傳質(zhì)過(guò)程。因此將三油酸甘油酯、醋酸纖維素等浸漬、包覆在待用過(guò)濾介 質(zhì)上，起到更好的協(xié)同加合作用本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案一種由上述過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成的去除飲用水中PBDEs 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(guò)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)在于制備的過(guò)濾介質(zhì)對(duì)水中的PBDEs的去除率 高，適用于受其污染的飲用水，免除PBDEs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PBDEs的去除率為95%以上。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一步了解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。實(shí)施例1 (1)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉120g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 104微米；(2)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉210g，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-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)；(3)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨80g，純度達(dá)到99. 99%以上；(4)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，將混合后的粉末裝 填入管狀模具中，在0. 9MPa的液壓壓力下壓制，在250°C溫度下燒結(jié)140分鐘；自然冷卻至 50°C然后脫模，得多微細(xì)孔的管狀濾芯；(5)將以下質(zhì)量百分比的成分配制成混合溶液丙酮82 %，醋酸纖維素9 %，高氯 酸鎂5%，三油酸甘油酯4%，置于恒溫震蕩箱中48h，溫度35°C，振速170r/min ；(6)將管狀濾芯浸入混合液中l(wèi)Omin，取出置于通風(fēng)廚中3min，然后再浸于30°C的 恒溫水浴中20min，用純水沖洗去除雜質(zhì)；(7)將待用過(guò)濾介質(zhì)放入烘箱中，溫度35°C，3h后取出即得到成品。
實(shí)施例2:(1)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉215g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 104微米；(2)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉300g，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-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)；(3)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨125g，純度達(dá)到99. 99%以上；(4)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，將混合后的粉末裝 填入管狀模具中，在0. SMPa的液壓壓力下壓制，在280°C溫度下燒結(jié)130分鐘；自然冷卻至 60°C然后脫模，得多微細(xì)孔的管狀濾芯；(5)將以下質(zhì)量百分比的成分配制成混合溶液丙酮85%，醋酸纖維素11%，高氯 酸鎂2%，三油酸甘油酯2%，置于恒溫震蕩箱中45h，溫度37°C，振速165r/min ；(6)將管狀濾芯浸入混合液中12min，取出置于通風(fēng)廚中4min，然后再浸于32°C的 恒溫水浴中18min，用純水沖洗去除雜質(zhì)；(7)將待用過(guò)濾介質(zhì)放入烘箱中，溫度32 °C，3. 5h后取出即得到成品。實(shí)施例3 (1)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉220g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 104微米；(2)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉295g，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-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)；(3)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨130g，純度達(dá)到99. 99%以上；(4)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，將混合后的粉末裝 填入管狀模具中，在0. 6MPa的液壓壓力下壓制，在220°C溫度下燒結(jié)150分鐘；自然冷卻至 40°C然后脫模，得多微細(xì)孔的管狀濾芯；(5)將以下質(zhì)量百分比的成分配制成混合溶液丙酮81%，醋酸纖維素10%，高氯 酸鎂4%，三油酸甘油酯5%，置于恒溫震蕩箱中46h，溫度34°C，振速175r/min ；(6)將管狀濾芯浸入混合液中9min，取出置于通風(fēng)廚中3min，然后再浸于28°C的 恒溫水浴中25min，用純水沖洗去除雜質(zhì)；(7)將待用過(guò)濾介質(zhì)放入烘箱中，溫度40°C，2. 5h后取出即得到成品。實(shí)施例4 (1)稱(chēng)取醫(yī)用活性炭粉300g，所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74 104微米；(2)稱(chēng)取超高分子量聚乙烯粉390g，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-II型產(chǎn)品，其分子量為250萬(wàn)；(3)稱(chēng)取食品級(jí)碳酸氫銨155g，純度達(dá)到99. 99%以上；(4)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，將混合后的粉末裝 填入管狀模具中，在0. 4MPa的液壓壓力下壓制，在300°C溫度下燒結(jié)120分鐘；自然冷卻至 40°C然后脫模，得多微細(xì)孔的管狀濾芯；(5)將以下質(zhì)量百分比的成分配制成混合溶液丙酮78%，醋酸纖維素12%，高氯 酸鎂5%，三油酸甘油酯5%，置于恒溫震蕩箱中50h，溫度32°C，振速160r/min ；(6)將管狀濾芯浸入混合液中15min，取出置于通風(fēng)廚中5min，然后再浸于31°C的 恒溫水浴中16min，用純水沖洗去除雜質(zhì)；(7)將待用過(guò)濾介質(zhì)放入烘箱中，溫度36°C，4h后取出即得到成品。
實(shí)施例5 取實(shí)施例1 4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PBDEs的去除效果好。如表1所示， 為采用實(shí)施例1 4提供的濾芯對(duì)飲用水處理前后的PBDEs的含量，結(jié)果表明本發(fā)明提供 的濾芯非常適合家庭終端飲用水處理的需要。表1使用濾芯處理前后水中的五溴代二苯醚含量，單位mg/L
權(quán)利要求
一種用于去除飲用水中多溴代二苯醚的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉和發(fā)孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉和發(fā)孔劑的重量比為100～300∶200～400∶80～160；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻后制得待用過(guò)濾介質(zhì)；c)用丙酮溶解醋酸纖維素，加入添加劑高氯酸鎂和三油酸甘油酯，將得到的混合液置于恒溫震蕩箱中混合均勻；d)將所述待用過(guò)濾介質(zhì)浸于所述混合液中，取出后使其中的丙酮揮發(fā)；e)將上步得到的待用過(guò)濾介質(zhì)浸于28℃～32℃的恒溫水浴中；f)將待用過(guò)濾介質(zhì)烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟a)中所述活性炭粉、超高分子量 聚乙烯粉和發(fā)孔劑的重量比為210 220 290 300 120 130。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭粉為粒徑74 104 微米的醫(yī)用活性炭粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述發(fā)孔劑為偶氮二甲酰胺、食 品級(jí)碳酸氫銨、草酸中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟c)得到的混合液中各成分 的質(zhì)量百分比為丙酮78% 85%醋酸纖維素8% 12%高氯酸鎂 5%三油酸甘油酯 5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，步驟f)中烘干溫度為32°C 40 V。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的制備方法得到的用于去除飲用水中多溴代二苯 醚的過(guò)濾介質(zhì)。
8.—種濾芯，其特征在于，由權(quán)利要求7所述的過(guò)濾介質(zhì)構(gòu)成。
9.一種凈水裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求7所述的過(guò)濾介質(zhì)或者權(quán)利要求8所述的 濾芯。
10.一種飲水機(jī)，其特征在于，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(kāi)了一種用于去除飲用水中多溴代二苯醚的過(guò)濾介質(zhì)的制備方法，包括如下步驟a)將重量比為100～300∶200～400∶80～160的包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉和發(fā)孔劑的原料混合；b)將所得的混合物在模具中壓制，燒結(jié)，冷卻后制得待用過(guò)濾介質(zhì)；c)用丙酮溶解醋酸纖維素，加入添加劑高氯酸鎂和三油酸甘油酯，將混合液置于恒溫震蕩箱中；d)將待用過(guò)濾介質(zhì)浸于混合液中，然后使其中的丙酮揮發(fā)；e)將待用過(guò)濾介質(zhì)浸于28℃～32℃的恒溫水浴中；f)將待用過(guò)濾介質(zhì)烘干。制備的過(guò)濾介質(zhì)對(duì)水中的PBDEs的去除率高，使用簡(jiǎn)便，成本低，適合家庭終端飲水處理，對(duì)飲用水中PBDEs的去除率為95％以上。
文檔編號(hào)C02F101/36GK101934171SQ201010247998
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者周奇迪, 欒云堂 申請(qǐng)人:周奇迪