本實(shí)用新型涉及一種濾芯、過濾制品，特別是涉及一種3D打印的濾芯、過濾制品。

背景技術(shù)：

飲用水污染問題，特別是重金屬離子污染的威脅，越來(lái)越引起社會(huì)各界的高度重視。目前，一般的飲用水凈化裝置，存在凈化方式單一、凈化效果差的問題，濾芯作為飲用水凈化裝置的核心部件，濾芯的結(jié)構(gòu)、性能影響凈化裝置的使用效果，現(xiàn)有的濾芯主要是單一材料制成，如活性炭濾芯、單一外壓超濾膜等，其凈化效果不佳，而簡(jiǎn)單地將幾種濾芯串聯(lián)，雖然能夠提高飲水用的凈化效果，但存在占用空間大、組裝復(fù)雜、接頭數(shù)量多等問題。

而且目前的濾材、濾芯、過濾制品根據(jù)不的濾除物、應(yīng)用環(huán)境、過濾要求，其制備工藝也很復(fù)雜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種能提高過濾效果的3D打印濾芯。

本實(shí)用新型還提供一種能提高過濾效果的3D打印過濾制品。

為了達(dá)成上述目的，本實(shí)用新型的解決方案是：

3D打印濾芯，包括能使被濾介質(zhì)過濾的濾材，濾材選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的一種或多種濾材的組合，所述濾材為3D打印物料熱堆積而成的濾材，3D打印物料呈線料狀或粉料狀。

所述堆積的濾材堆積層之間設(shè)有纖維膠層；和/或所述3D打印物料裹有纖維膠層；和/或所述3D打印物料混合有纖維膠。

所述纖維膠選自有機(jī)纖維膠層、無(wú)機(jī)纖維膠層中的一種或多種的組合；和/或所述纖維膠選自線料、粉料、液料中的一種或多種的組合。

3D打印濾芯的制備工藝通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：將3D打印物料熱堆積而成，3D打印物料選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的一種或多種濾材的組合。

所述堆積的濾材堆積層之間通過纖維膠粘結(jié)在一起；和/或

將裹有纖維膠的所述3D打印物料熱堆積在一起；和/或

將混合有纖維膠的所述3D打印物料熱堆積在一起。

所述纖維膠為3-5重量份，所述濾材或所述3D打印物料為100重量份；和/或

所述熱堆積溫度分為：低溫堆積為100—200℃，中溫堆積為200—500℃，高溫堆積為500℃以上；和/或

纖維濾材或者含有纖維的濾材用低溫堆積，高分子濾材或者含有高分子的濾材用中溫堆積，金屬類濾材、礦物濾材或者含有金屬、礦物的濾材用高溫堆積；和/或

低溫堆積時(shí)，所述濾材或所述3D打印物料采用線料；中溫堆積和高溫堆積時(shí)，所述濾材或所述3D打印物料采用粉料；和/或

堆積鄰近的位置時(shí)，先堆積需高溫堆積的濾材，后堆積低溫堆積的濾材；和/或。

所述濾材選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的兩種或兩種以上濾材復(fù)合而成的復(fù)合濾材；和/或所述濾材包括有SGS聚合物；和/或所述多功能濾芯的形態(tài)選自片狀、U型、膜狀、膜絲狀、纖維狀、顆粒狀中的一種或多種的組合。

所述吸附濾材選自主動(dòng)吸附濾材和被動(dòng)吸附濾材中的一種或兩種的組合；主動(dòng)吸附濾材選自陽(yáng)電荷膜、負(fù)離子膜、負(fù)離子顆粒層和極性離子篩中的一種或多種的組合；被動(dòng)吸附濾材選自活性炭纖維膜、活性炭纖維層、炭陶瓷和炭陶管中的一種或多種的組合；

所述交換濾材選自離子交換纖維膜、離子交換活性炭纖維膜和離子交換樹脂膜中的一種或多種的組合；

所述反應(yīng)濾材選自亞硫酸鈣顆粒層、離子篩顆粒、溴樹脂、多聚碘樹脂、金屬顆粒、銅鋅合金濾料和KDF銅合金濾料中的一種或多種的組合；

所述攔截濾材濾材選自過濾網(wǎng)、核孔膜、無(wú)紡布、PP膜、PE超濾物、超濾膜和PVDF超濾膜中的一種或多種的組合。

3D打印過濾制品，如前所述的任一種濾芯由過濾制品替代。

3D打印過濾制品的制備工藝采用如前所述任一種工藝制備，所述濾芯由過濾制品替代。

采用上述方案后，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

一、由于多種濾材選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的兩種濾材或兩種以上濾材的組合，且相鄰的兩種濾材為異種濾材；過濾時(shí)，被濾介質(zhì)依次經(jīng)具有不同過濾原理的濾材進(jìn)行過濾，在同等尺寸、規(guī)格條件下，能成倍提高過濾功效，實(shí)現(xiàn)多種過濾功效；也就是說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)同等過濾功效的前提下，可大大縮小濾芯的外形尺寸、節(jié)省濾材。

二、采用3D打印物料熱堆積成所需的各種濾材、濾芯、過濾制品，與現(xiàn)有的制備工藝相比，既可省去燒結(jié)、壓制等設(shè)備，又環(huán)保，還可根據(jù)需要設(shè)計(jì)任意形狀、結(jié)構(gòu)的濾材、濾芯、過濾制品，并通過3D打印方式制備而成，在確保過濾效果的同時(shí)，還能有效提高制備的效率和品質(zhì)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

3D打印濾芯1

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。

實(shí)施例一

如圖1所示，本實(shí)用新型的3D打印濾芯主要包括能使被濾介質(zhì)過濾的濾材，濾材選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的一種或多種濾材的組合。

濾材為3D打印物料熱堆積而成的濾材，3D打印物料呈線料狀或粉料狀。

堆積的濾材堆積層之間設(shè)有纖維膠層；和/或3D打印物料裹有纖維膠層；和/或3D打印物料混合有纖維膠。

纖維膠可選自現(xiàn)有的纖維膠，也可選自有機(jī)纖維膠層、無(wú)機(jī)纖維膠層中的一種或多種的組合；和/或纖維膠選自線料、粉料、液料中的一種或多種的組合。另外，纖維膠在以下文獻(xiàn)中也有提及：專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410667480.7的“一種玉米纖維膠-淀粉凝膠及其制備方法”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410260690.4的“一種大豆蛋白纖維膠組合物增稠劑”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410541138.2的“一種玉米纖維膠-蛋白質(zhì)乳化劑及其制備方法”。

實(shí)施例二

本實(shí)施例中，3D打印濾芯的制備工藝主要通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：可借鑒現(xiàn)有的3D打印機(jī)，將3D打印物料熱堆積而成。

熱堆積過程中可通過纖維膠將濾材、3D打印物料粘結(jié)成型。纖維膠為3±1—5±1.5重量份，所使用的濾材為100重量份；或者纖維膠為3±1—5±1.5重量份，3D打印物料為100重量份。較佳地，纖維膠為3-5重量份，所使用的濾材為60、70、80、90、100、110、120重量份；或者纖維膠為3-5重量份，3D打印物料為100重量份，或者如上所述濾材的重量份。本實(shí)施例如上添加纖維膠，能使3D打印物料具有較好的粘性，在熱熔狀態(tài)下，3D打印物料能夠較為理想地粘結(jié)成型，且纖維膠不會(huì)對(duì)3D打印物料、濾材上原有的孔徑造成較大的影響。也就是說(shuō)，纖維膠不會(huì)大量堵塞涂有纖維膠的濾材對(duì)應(yīng)位置上原有的孔徑，這就不會(huì)影響到濾材的濾通率、濾通量等，也不會(huì)改變或影響到各類濾材的過濾原理，更不會(huì)顯著影響到各類濾材的過濾效果。較佳地，中堆積時(shí)使用的纖維膠少于低溫堆積用量，高溫堆積時(shí)用量少于中溫堆積用量。低溫堆積時(shí)，纖維膠使用量為4.5、5重量份。

熱堆積溫度可分為低溫堆積、中溫堆積、高溫堆積。熱堆積溫度主要是根據(jù)濾材、3D打印物料的特性、它們的熱熔特性而定，甚至也考慮對(duì)纖維膠的影響。

在制備3D打印濾芯的過程中，可以采用低溫堆積、中溫堆積和高溫堆積中的任一種或兩種以上的組合。也就是說(shuō)，在熱堆積成型過程中，只采用低溫堆積，或者只采用中溫堆積和高溫堆積?；蛘咴跓岫逊e成型過程中，先采用中溫堆積，再采用低溫堆積。另外，即使采用中溫堆積，也可采用中溫堆積的不同溫度段，將熱堆積成型過程分成若干個(gè)溫度段。以此類推，不再贅述。

較佳地，熱堆積成型過程中，堆積相鄰近的位置時(shí)，先堆積較高溫的濾材再堆積較低溫的濾材，也就是說(shuō)，溫度段由高溫向低溫變化較為適宜，這樣不致于影響到已堆積成型的結(jié)構(gòu)，熱堆積成型的成品率高、品質(zhì)也高。

較佳地，纖維濾材或者含有纖維的濾材適宜低溫堆積。低溫堆積為100—200℃，較佳地，100—140℃，100—160℃。

高分子濾材或者含有高分子的濾材適宜中溫堆積。中溫堆積為200—500℃，較佳地，200—300℃，或者300℃左右。當(dāng)然，熱堆積過程中或?yàn)V材、3D打印物料的制備過程中，還可加入改性助劑，增強(qiáng)熱堆積成型效果、過濾效果。

金屬類濾材、礦物濾材或者含有金屬、礦物的濾材適宜高溫堆積。高溫堆積為500℃以上，較佳地，接近相應(yīng)金屬濾材的冶煉溫度，或者500—800℃。

較佳地，根據(jù)上述熱堆積溫度，相應(yīng)地選取濾材、3D打印物料的形態(tài)：低溫堆積時(shí)，濾材、3D打印物料制成線料狀；中溫堆積、高溫堆積時(shí)，濾材、3D打印物料制成粉料狀。

熱堆積成型的3D打印濾芯，還可通過現(xiàn)有方式消除熱堆積中產(chǎn)生的應(yīng)力，例如成型后停留設(shè)定時(shí)間、向熱成型的3D打印濾芯輸送冷卻定型介質(zhì)等，使3D打印濾芯成型更穩(wěn)定、耐用。

具體實(shí)施方式有以下幾種：

1、堆積的濾材堆積層之間通過纖維膠粘結(jié)在一起：可以采用分別送料方式，通過3D打印機(jī)的一個(gè)多個(gè)3D打印頭一邊輸送濾材、3D打印物料，一邊輸送纖維膠，然后兩者在熱熔狀態(tài)下堆積制成3D打印濾芯；從微觀上看，3D打印濾芯即由一層濾材、3D打印物料，一層纖維膠層堆積而成，這樣纖維膠會(huì)較多地存留在相鄰的兩層堆積層的接觸面之間，而在相鄰的兩層堆積層的沒有的接觸面之間，則不會(huì)過多地存留纖維膠，甚至只會(huì)存留較少的些許纖維膠；這樣濾通量、過濾效果也更為理想；而且纖維膠的用量也會(huì)減少；和/或

2、將裹有纖維膠的3D打印物料熱堆積在一起：濾材、3D打印物料采用如后所述的內(nèi)外包芯的方式與纖維膠復(fù)合在一起，從而對(duì)應(yīng)制成自粘濾材、自粘復(fù)合濾材、自粘3D打印物料這類自粘物料；通過3D打印頭輸送上述自粘物料，經(jīng)堆積即可制成3D打印濾芯；從微觀上看，每層的濾材、3D打印物料的堆積層的各個(gè)面上都會(huì)涂有纖維膠，結(jié)合力較強(qiáng)，這樣成型的3D打印濾芯更結(jié)實(shí)，不易變形、、損耗、損壞等；這樣就更適合強(qiáng)度高、抗壓、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、過濾路徑復(fù)雜、曲折的過濾器；和/或

3、將混合有纖維膠的3D打印物料熱堆積在一起：3D打印物料與纖維膠混合制成自粘3D打印物料，通過3D打印頭輸送自粘3D打印物料，經(jīng)堆積即可制成3D打印濾芯；由于濾材、3D打印物料與纖維膠充分混合，結(jié)合力分布均勻、。

3D打印物料選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的一種或多種濾材的組合。

另外，濾材還可選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的兩種或兩種以上濾材復(fù)合而成的復(fù)合濾材；和/或?yàn)V材包括有SGS聚合物；和/或多功能濾芯的形態(tài)選自片狀、U型、膜狀、膜絲狀、纖維狀、顆粒狀中的一種或多種的組合。

具體而言，多種濾材中的每種濾材還可分別為選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的單一的一種濾材?；蛘叨喾N濾材中的每種濾材由選自吸附濾材、交換濾材、反應(yīng)濾材和攔截濾材中的兩種或兩種以上濾材復(fù)合而成的復(fù)合濾材替代。例如，離子交換活性炭纖維膜是由離子交換纖維和活性炭纖維這兩種濾材進(jìn)行復(fù)合，從而制成這種復(fù)合濾材，也就是說(shuō)，離子交換活性炭纖維膜中的離子交換纖維和活性炭纖維，完全復(fù)合在一起且無(wú)法將兩者分離開來(lái)。當(dāng)然，復(fù)合濾材也可以是2層濾材上下疊設(shè)在一起，其中上面一層是一種濾材，下面一層是另一種濾材。除了上述這種由兩種或兩種以上濾材以層疊方式復(fù)合而成的復(fù)合濾材外，復(fù)合濾材還可以由兩種或兩種以上濾材以內(nèi)外包芯的方式復(fù)合在一起。總之，復(fù)合濾材可以采用各種方式復(fù)合在一起。

上述各種濾材可如下選用：

1、吸附濾材選自主動(dòng)吸附濾材和被動(dòng)吸附濾材中的一種或兩種的組合。主動(dòng)吸附濾材選自陽(yáng)電荷膜、負(fù)離子膜、負(fù)離子顆粒層和極性離子篩中的一種或多種的組合。被動(dòng)吸附濾材選自活性炭纖維膜、活性炭纖維層、炭陶瓷和炭陶管中的一種或多種的組合。吸附濾材的過濾原理主要以吸附為主，同時(shí)上述各種吸附濾材本身對(duì)一定的分子團(tuán)也具有一定的攔截功能。這些濾材均可采用低溫堆積成型。

2、交換濾材選自離子交換纖維膜、離子交換活性炭纖維膜、離子交換樹脂膜中的一種或多種的組合。交換濾材的過濾原理主要以交換為主，上述各種交換濾材本身對(duì)一定的分子團(tuán)也具有一定的攔截功能。這些濾材均可采用低溫堆積成型。

3、反應(yīng)濾材選自亞硫酸鈣顆粒層、離子篩顆粒、溴樹脂、多聚碘樹脂、金屬顆粒、銅鋅合金濾料和KDF銅合金濾料中的一種或多種的組合。反應(yīng)濾材的過濾原理主要以反應(yīng)為主，同時(shí)上述各種反應(yīng)濾材本身對(duì)一定的分子團(tuán)也具有一定的攔截功能。其中金屬顆粒、銅鋅合金濾料和KDF銅合金這類金屬類濾材，適宜采用高溫堆積成型。

4、攔截濾材濾材選自過濾網(wǎng)、核孔膜、無(wú)紡布、PP膜、PE超濾物、超濾膜和PVDF超濾膜中的一種或多種的組合。攔截濾材的過濾原理主要以攔截為主，設(shè)定攔截濾材上的微孔徑，即可攔截相應(yīng)的介質(zhì)，同時(shí)無(wú)紡布等上述濾材本身也具有一定的吸附功能。其中核孔膜、無(wú)紡布、PP膜、PE超濾物、超濾膜和PVDF超濾膜這類高分子濾材，適宜采用中溫堆積成型。

5、濾材包括有SGS聚合物，目前的SGS聚合物也有用于制作SGS聚合物改性瀝青，其網(wǎng)址如下：

http://b2b.hc360.com/viewPics/supplyself_pics/455644029.html。

SGS聚合物也可稱之為SGS-聚合物、sgs聚合物、sgs-聚合物。SGS聚合物屬于一種離子交換樹脂，具有空間球狀結(jié)構(gòu)，可采用Geyser材料制成。SGS聚合物這種大分子化合物，可由多種單體合成，例如，間苯二酚、鄰苯二酚、對(duì)苯二酚、三聚氰胺、尿素等。SGS聚合物在合成過程中產(chǎn)生微球，微球是卷曲在油里的聚合物長(zhǎng)鏈，這些微球被聚合后形成具有多孔和高機(jī)械強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)。微球具有巨大的比表面積，可達(dá)500m2/g，它表面自身覆蓋活性基團(tuán)，離子交換過程就在這些基因上進(jìn)行。除去的離子直接和有化學(xué)活性的聚合物表面離去的典型離子(Na+)進(jìn)行交換，向離子交換樹脂顆粒內(nèi)部擴(kuò)散。因此，SGS聚合物過濾體積比率比普通的顆粒狀離子交換樹脂高出10-20倍。

SGS聚合物主要包括三種過濾原理：機(jī)械過濾、吸附過濾、離子交換過濾。機(jī)械雜質(zhì)也可以稱之為攔截過濾，機(jī)械雜質(zhì)的除去主要在聚合物的表面層進(jìn)行。所有大于濾材外孔尺寸的粒子的機(jī)械過濾在表面進(jìn)行。過濾通道是復(fù)雜而曲折的且孔徑是漸變的，阻止被過濾的雜質(zhì)流出來(lái)進(jìn)入純水，這些雜質(zhì)在有壓力降時(shí)容易流入純水。ARAGON復(fù)雜的內(nèi)表面充當(dāng)著微生物障礙物的作用。大多數(shù)細(xì)菌病毒都是橢圓形(從0.5至20.0mkm)，因此會(huì)被困在濾材彎曲的通道中。為了阻止聚合物中吸附的微生物生長(zhǎng)，在濾材中還可嵌入完全阻止它們流入純水中的銀。濾材孔徑可在0.01-3.5mKm(1mkm＝0.001mm)范圍內(nèi)任意變動(dòng)。

而且，SGS聚合物還可同時(shí)具有陰離子、陽(yáng)離子交換功能。例如：類型為ARAGON，單體為間苯二酚，再覆蓋化合物為重金屬、含氯有機(jī)化合物。溶解了的化學(xué)元素以及它們的化合物通過離子交換和吸附機(jī)制從水中除去。另外，ARAGON2是一種塊狀混合材料，由ARAGON聚合物、抑制細(xì)菌的銀和離子交換樹脂顆?；旌隙伞Ｓ阐}、溶解的離子、膠離子、重金屬及其化合物均因樹脂和聚合物的離子交換性質(zhì)被除去。離子交換樹脂使ARAGON2除去硬鹽的能力比ARAGON增強(qiáng)了12-15倍，能夠除去活性氯、含氯化合物和有機(jī)化合物。

擬軟化也是ARAGON材料獨(dú)特的特征。水流過過濾材料時(shí)，硬鹽的結(jié)構(gòu)被改變了。因?yàn)椋兯袥]有沉淀形成，軟水獲得了有利于生物生存的性質(zhì)。

6、上述任一種濾材或多種材復(fù)合而成的復(fù)合濾材，在復(fù)合過程中還可添加纖維膠，從而復(fù)合成具有自粘性的復(fù)合濾材。以此類推，上述濾材、復(fù)合濾材、3D打印物料對(duì)應(yīng)添加纖維膠之后，可對(duì)應(yīng)可稱之為自粘濾材、自粘復(fù)合濾材、自粘3D打印物料等。

實(shí)施例三

本實(shí)施例中，3D打印過濾制品可采用如前的任一種實(shí)施例，其中濾芯由過濾制品替代。

實(shí)施例四

本實(shí)施例中，3D打印過濾制品的制備工藝可采用前的任一種工藝制備，濾芯由過濾制品替代。

上述實(shí)施例和附圖并非限定本實(shí)用新型的產(chǎn)品形態(tài)和式樣，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其所做的適當(dāng)變化或修飾，皆應(yīng)視為不脫離本實(shí)用新型的專利范疇。