專利名稱：用于去除飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的過濾介質及制法的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種去除飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的過濾介質及其制備方法，由該過濾介質構成的濾芯、凈水裝置和飲水機。
背景技術：
大環(huán)內酯類抗生素有紅霉素、麥迪霉素、螺旋霉素、こ酰螺旋霉素、阿奇霉素、羅紅霉素等，對革蘭氏陽性菌及支原體抑制活性較高。大環(huán)內酯類抗生素被長期大量的用于人和動物的疾病治療，但大部分抗生素不能完全被機體吸收，以原形或代謝物形式經由病人和畜禽排泄入環(huán)境；醫(yī)藥企業(yè)在生產過程中也會流失或排放大量抗生素，進入環(huán)境的抗生素會經不同途徑對土壌和水體造成污染。在ー些城市的城市廢水、農田土壌、地表水甚至飲用水中都檢測到了一定濃度的大環(huán)內酯類抗生素。水域中的抗生素會對細菌、動植物產生危害，誘發(fā)和傳播大量耐藥菌，對人類健康構成威脅。常規(guī)的水處理工藝很難將大環(huán)內酯類抗生素從飲用水中去除；氣浮法、氧化法等設備復雜，使用不便；反滲透成本較高，且浪費水，產生的濃縮液更不好處理，容易產生二次污染。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的技術問題是提供一種過濾介質及其制備方法，該過濾介質對飲用水中的大環(huán)內酯類抗生素的去除率高，還提供了由這種過濾介質構成的濾芯、凈水裝置以及飲水機。為解決上述問題，本發(fā)明采用以下技術方案一種用于去除飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的過濾介質的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭粉、超高分子量聚こ烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超高分子量聚こ烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的重量比為
60 200 150 400 100 300 80 200 50 150 ；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。作為優(yōu)選，所述活性炭粉、超高分子量聚こ烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的重量比為80 150 200 350 150 250 100 220 80 120。壓制壓カ為0. 4MPa I. OMPa，燒結溫度為200°C 300°C，燒結時間為120分鐘 150分鐘，燒結后冷卻至40°C 60°C脫摸。在此制作過程中，在發(fā)明人很多次的試驗之后，得出在燒結溫度范圍在200°C 300°C內制作出的過濾介質，過濾效果更好?；钚蕴渴签`種多孔性炭吸附劑，它具有如蜂窩狀豐富的孔隙結構、巨大的比表面積、特異的表面官能團、穩(wěn)定的物理和化學性能，是優(yōu)良的吸附齊U、催化劑或催化劑載體。根據原料來源不同活性炭可分為木質活性炭，如椰殼活性炭、杏殼活性炭、木質粉炭等；礦物質原料活性炭，如各種煤和石油及其加工產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物、重金屬、異色異味，尤其是醫(yī)用活性炭，作為通過國家相關藥品監(jiān)瞀標準的產品，雜質含量更低，表面積更大，吸附效果也更好，對顏色和氣味的吸附尤佳，選用醫(yī)用活性炭可以保證過濾介質直接用于飲用水的處理。 所述超高分子量聚こ烯為重均分子量大于100萬的聚こ烯，優(yōu)選的粒徑為89pm 104pm。超高分子量聚こ烯可從國內生產廠家得到，如北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠可提供M-I型(分子量為150 ±50萬)、M-II型(分子量為250 ±50萬)、M-III型(分子量為350 ±50萬)、M-IV型(分子量為大于400萬)等規(guī)格的產品。超高分子量聚こ烯的ー個作用是粘結和形成過濾介質骨架的作用，因為超高分子量聚こ烯的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流動，所以利用超高分子量聚こ烯通過壓制，燒結得到的過濾介質，容易形成微孔，可以起到吸附水中大環(huán)內酯類抗生素的作用。納米氧化硅是ー種白色、松散、無定形、無毒、無味、無嗅的非金屬氧化物，粒徑小，具有三維網狀結構，比表面積大，表面吸附能力強，表面能大，廣泛應用于石油化工、化妝品、噴涂材料、醫(yī)藥、催化、添加劑等各種領域。本發(fā)明將納米氧化硅用于吸附去除飲用水中的有毒金屬鉈，其龐大的比表面積具有很大的吸附容量，對鉈有很好的去除效果。由于SiO2表面存在硅醇基和吸附水，使其呈親水性，影響納米氧化硅對水中鉈的吸附去除能力，因此本發(fā)明優(yōu)選使用改性納米氧化硅粉。納米氧化硅的改性方法為將納米氧化硅浸入陽離子表面活性劑溶液中，表面活性劑溶液含陽離子表面活性劑的質量百分比為5% 15%，納米氧化硅與表面活性劑溶液質量比為I : 10 I : 80 ;將混合物在40°C 80°C下攪拌5h 20h，過濾，洗滌；將過濾的固體烘干，在105°C下活化Ih 5h，然后研磨至所需大小，制得改性納米氧化娃粉。本發(fā)明優(yōu)選使用粒徑為50nm 80nm的改性納米氧化硅粉。浮石是ー種多孔、輕質的有密集氣孔的玻璃質酸性火山噴出巖，由熔融的巖漿隨火山噴發(fā)冷凝而成，氣孔體積占巖石體積的50%以上，表面粗糙、孔隙多、質量輕、強度高、耐腐蝕、無污染、無放射性，具有很好的吸附性能。使用前浮石需要進行處理，處理方法為將浮石粉碎后放入爐中在400°C 600°C下煅燒Ih 3h，然后取出冷卻至室溫，研磨至所需大小。本發(fā)明所述發(fā)孔劑是ー類易分解產生大量氣體而引起發(fā)孔作用的物質，其中偶氮類化合物、碳酸氫鈉、碳酸氫銨、碳酸銨、磺酰腈類化合物、草酸等是其典型的代表。作為優(yōu)選，發(fā)孔劑為偶氮ニ甲酰胺、食品級碳酸氫銨、草酸中的至少ー種。其中，食品級碳酸氫銨也稱食用級碳酸氫銨，與エ業(yè)級碳酸氫銨相區(qū)別。雖然エ業(yè)級碳酸氫銨也有發(fā)孔的作用，但是它可能會含有對健康有害的雜質，不宣用作飲用水過濾介質的生產原料。本發(fā)明對于上述制備方法中步驟a)中所用的幾種原料進行了較為詳盡的描述，在這幾種原料的協同加合作用下，水中的大環(huán)內酯類抗生素可以被充分吸附。在本發(fā)明中，對于混合步驟，可以認為任何不會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，轉速要視混合器的類型而定，但以避免揚起粉塵為宜。
混合后的粉體填裝入預先設計好的模具中，通過加壓將其壓實，壓カ一般不大于2MPa，且與所用模具的材質相適應；模具可以由鋁、鑄鐵、鋼或任何適當的能承受相應壓カ和溫度的材料制造?？梢栽谀＞邇缺砻嫱糠竺撃?，可選用硅氧烷油或任何其他的幾乎不會吸附到過濾介質上的市售脫模劑，也可以使用脫模紙。本發(fā)明還提供了以下技術方案ー種由上述過濾介質構成的去除飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的濾芯。本發(fā)明還提供了以下技術方案一種凈水裝置，包括上述的過濾介質或者濾芯。
本發(fā)明還提供了 ー種包括上述浄水裝置的飲水機。相對于現有技術，本發(fā)明的優(yōu)點在于制備的過濾介質對水中大環(huán)內酯類抗生素的去除率高，適用于受其污染的飲用水，免除大環(huán)內酯類抗生素對人體產生的傷害，使用簡便，成本低，另外由于使用的是濾芯，不是粉體，所以無需后續(xù)處理，適合家庭終端飲水處理。經檢測該過濾介質對飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的去除率為95%以上。
具體實施例方式為了進一歩了解本發(fā)明，下面結合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進ー步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權利要求的限制。實施例I :(I)稱取醫(yī)用活性炭粉150g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74iim 104lim;(2)稱取超聞分子量聚こ烯粉250g,所述超聞分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-II型產品，其分子量為250萬；(3)將納米氧化硅浸入氯化十二烷基三甲基銨陽離子表面活性劑溶液中，表面活性劑溶液質量百分比濃度為8%，納米氧化硅與表面活性劑溶液質量比為I : 30;將混合物在40°C下攪拌20h，過濾，洗滌；將過濾的固體烘干，在105°C下活化lh，然后研磨至50nm 80nm，稱取所制的改性納米氧化硅粉120g ；(4)將浮石粉碎后放入爐中在500°C下煅燒lh，然后取出冷卻至室溫，研磨至61 ii m 89 ii m,稱取煅燒后的浮石粉IOOg ；(5)稱取食品級碳酸氫銨80g，純度達到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0. 9MPa的液壓壓カ下壓制，在250°C溫度下燒結130分鐘；(8)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。實施例2 (I)稱取醫(yī)用活性炭粉IOOg,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74ii m 104li m ;(2)稱取超聞分子量聚こ烯粉200g,所述超聞分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-III型產品，其分子量為350萬；(3)將納米氧化硅浸入溴化十六烷基三甲基銨(CTMAB)陽離子表面活性劑溶液中，表面活性劑溶液質量百分比濃度為10%，納米氧化硅與表面活性劑溶液質量比為I 20 ;將混合物在60°C下攪拌10h，過濾，洗滌；將過濾的固體烘干，在105°C下活化2h，然后研磨至50nm 80nm,稱取所制的改性納米氧化娃粉180g ；(4)將浮石粉碎后放入爐中在450°C下煅燒2h，然后取出冷卻至室溫，研磨至61 ii m 89 ii m,稱取煅燒后的浮石粉150g ； (5)稱取食品級碳酸氫銨100g，純度達到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0. 8MPa的液壓壓カ下壓制，在230°C溫度下燒結140分鐘；(8)自然冷卻至60°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。實施例3 (I)稱取醫(yī)用活性炭粉180g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74ii m 104li m ;(2)稱取超聞分子量聚こ烯粉400g,所述超聞分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-II型產品，其分子量為250萬；(3)將納米氧化硅浸入溴化十六烷基吡啶陽離子表面活性劑溶液中，表面活性劑溶液質量百分比濃度為5%，納米氧化硅與表面活性劑溶液質量比為I : 60;將混合物在70°C下攪拌15h，過濾，洗滌；將過濾的固體烘干，在105°C下活化3h，然后研磨至50nm 80nm，稱取所制的改性納米氧化硅粉220g ；(4)將浮石粉碎后放入爐中在550°C下煅燒2. 5h，然后取出冷卻至室溫，研磨至61 ii m 89 ii m,稱取煅燒后的浮石粉220g ；(5)稱取偶氮ニ甲酰胺120g，純度達到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0. 6MPa的液壓壓カ下壓制，在260°C溫度下燒結150分鐘；(8)自然冷卻至50°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。實施例4 (I)稱取醫(yī)用活性炭粉200g,所述醫(yī)用活性炭的粒徑為74ii m 104li m ;(2)稱取超聞分子量聚こ烯粉350g,所述超聞分子量聚こ烯為北京東方石油化工有限公司助劑ニ廠的M-I型產品，其分子量為150萬；(3)將納米氧化硅浸入氯化十六烷基吡啶(CPC)陽離子表面活性劑溶液中，表面活性劑溶液質量百分比濃度為12%，納米氧化硅與表面活性劑溶液質量比為I : 10;將混合物在80°C下攪拌8h，過濾，洗滌；將過濾的固體烘干，在105°C下活化lh，然后研磨至50nm 80nm,稱取所制的改性納米氧化娃粉280g ；(4)將浮石粉碎后放入爐中在600°C下煅燒lh，然后取出冷卻至室溫，研磨至
61ii m 89 ii m,稱取煅燒后的浮石粉120g ；(5)稱取草酸150g，純度達到99. 99%以上；(6)將上述五種粉末放入機械攪拌器中攪拌10分鐘混合均勻；(7)將混合后的粉末裝填入管狀模具中，在0. 5MPa的液壓壓カ下壓制，在300°C溫度下燒結120分鐘；(8)自然冷卻至40°C然后脫模，即得多微細孔的管狀濾芯。制備的濾芯的直徑為50mm,長度為200mm。實施例5 取實施例I 4所得多微細孔的管狀濾芯1，2，3，4，內襯兩層無紡布，外包兩層無紡布，再在外層裹上聚丙烯多孔網，濾芯兩端粘接上連接端蓋，放置于不銹鋼或塑料殼體內，用于處理飲用水，以紅霉素、麥迪霉素、こ酰螺旋霉素、阿奇霉素為例，經檢測，該結構濾芯對飲用水中的大環(huán)內酯類抗生素的去除效果好。以下是利用實施例I 4提供的濾芯對飲用水進行處理后，幾種大環(huán)內酯類抗生素的去除效果表I使用濾芯處理前后水中的紅霉素含量,單位ii g/L
權利要求
1.一種用于去除飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的過濾介質的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 a)將包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的重量比為60 200 150 400 100 300 80 200 50 150 ； b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的重量比為80 150 200 350 150 250 100 220 80 120。
3.根據權利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，所述活性炭粉為粒徑為74y m 104 的醫(yī)用活性炭粉。
4.根據權利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯粉的粒徑 89 u m ~ 104 u m。
5.根據權利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，所述納米氧化硅粉為粒徑為50nm 80nm的改性納米氧化娃粉。
6.根據權利要求I或2所述的制備方法，其特征在于，所述浮石粉的粒徑為61y m 89 u m0
7.根據權利要求I至6中任一項所述的制備方法得到的用于去除飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的過濾介質。
8.一種濾芯,其特征在于，由權利要求7所述的過濾介質構成。
9.一種凈水裝置，其特征在于，包括權利要求7所述的過濾介質或者權利要求8所述的濾芯。
10.一種飲水機，其特征在于，包括權利要求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飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的過濾介質的制備方法，包括如下步驟a)將包含活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的原料混合，所述活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、納米氧化硅粉、浮石粉和發(fā)孔劑的重量比為60～200∶150～400∶100～300∶80～200∶50～150；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制，燒結，冷卻。制備的過濾介質對水中大環(huán)內酯類抗生素的去除率高，適用于受其污染的飲用水，免除大環(huán)內酯類抗生素對人體產生的傷害，使用簡便，成本低，另外由于使用的是濾芯，不是粉體，所以無需后續(xù)處理，適合家庭終端飲水處理。經檢測該過濾介質對飲用水中大環(huán)內酯類抗生素的去除率為95%以上。
文檔編號B01D39/14GK102649592SQ20121013606
公開日2012年8月29日 申請日期2012年5月2日 優(yōu)先權日2012年5月2日
發(fā)明者欒云堂, 邱靖濤 申請人:平湖美嘉保溫容器工業(yè)有限公司