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CN102131560A - 微粒过滤器 - Google Patents

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CN102131560A CN2009801326424A CN200980132642A CN102131560A CN 102131560 A CN102131560 A CN 102131560A CN 2009801326424 A CN2009801326424 A CN 2009801326424A CN 200980132642 A CN200980132642 A CN 200980132642A CN 102131560 A CN102131560 A CN 102131560A
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J·查特杰
S·K·古普塔
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Unilever Nederland BV
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Abstract

本发明涉及一种用于过滤微粒污染物的半球形或准球形微粒过滤器块，所述污染物包括微生物－例如包囊、细菌和病毒，在过滤的同时该过滤器块长时间地提供相对较高的流动速率。本发明特别适用于设置在通过重力作用过滤水的水过滤器中，该过滤器去除上述污染物和化学污染物。在本领域公知的方法中，过滤的使用是最广泛的，因为它比较便宜而且不需要持续供电。然而，过滤器具有下述问题：或者是不能够去除水中的所有杂质，或者是很快堵塞并需要更换。本发明旨在解决该问题。因此，本发明提供一种半球形或准球形微粒过滤器块，其包括用粘合剂整体粘合在一起的第一层和第二层，该第一层的颗粒的网目尺寸是30至60，而该第二层的颗粒的网目尺寸是60至200。

Description

微粒过滤器
技术领域
本发明涉及一种用于过滤微粒污染物的半球形或准球形微粒过滤器块，所述微粒污染物包括微生物－例如包囊、细菌和病毒，在过滤的同时该过滤器长时间地提供相对较高的流动速率。本发明特别适用于设置在水过滤器中，用于在重力作用下过滤水，该水过滤器去除上述污染物以及化学污染物。
背景技术
水是人类生活的必需品之一。水在饮用、烹调食品和制备饮料方面都有重要的作用。水还在清洗家庭用品－例如衣物、器皿和住宅内的其他表面中有着非常重要的作用，所述住宅内的其他表面例如是地板和桌面。进一步，在浴室和厕所中使用大量的水进行个人清洁。上述每种用途所需的水的品质都不同。人类消费的水品质必须是最佳的。这种水必须大体上去除有害微生物和其他污染物－例如灰尘、有机和无机杂质以及过溶解盐，以确保这种水的使用者的生命健康。
现代城镇家庭通过管网从大的湖泊获得水，然而在某些农村地区村民直接从水源－例如井、湖泊、河流以及钻井中取水。直接从上述表面水源和地下水源取得的水同管道供水比较起来通常不是很纯净，管道供水是经过市政当局处理过的。然而，市政当局处理过的水由于给水管线的渗漏有时也是受过污染的。因此，如果食用以前没有在家经过某种形式的过滤或净化，大多数人对城市供水系统提供的饮用水有所顾虑。目前，将水煮沸被认为是最佳的净化手段。然而，将水煮沸的费用是昂贵的而且需要使用燃料－例如煤、燃气、木柴或电。这些燃料正变得日益紧缺。
还可使用其他方式来过滤水－例如通过使用滤布／滤网过滤以及通过使用常规滤水器，该常规滤水器也称为具有过滤元件的烛式过滤器。这些方法以去除悬浮微粒污染物为目标。另一方面，水的各种化学净化方法已为人们所知，其包括氯处理方法和树脂处理方法－特别是用碘化离子交换树脂的处理方法。其他处理方法使用具有紫外线灯的装置，而且最近还使用膜式过滤器。这些方法帮助去除和消除或杀死存在于水中的微生物。
在上述方法中，过滤是一种非常方便的方法，因为过滤相对便宜而且不需要持续供电。然而，过滤器具有下述问题：或者不能够去除水中的所有杂质或者很快就堵塞并需要更换。因此，人们一直坚持不懈地改进过滤器的品质和类型，改进后的过滤器能够去除越来越多的杂质而且最终过滤的水能够达到期望的品质。有些更高效的过滤器是过滤器块，其使用粘合剂将微粒物质模制到滤块中。通常使用的微粒物质的示例有：砂子、粘土、活性炭、硅藻土或陶瓷。常见的粘合剂的示例有：聚合物、无机粘合剂－例如白水泥和树脂。碳基过滤元件净化水的效率是最高的。
通常在家庭中用于过滤水的方法和装置可基于下述情形被分类：水能否在一定压力下－例如来自高位水箱的高水头下获得，或者水能否以少量－例如几升水的方式获得，在后一种情况下可用的压头接近于重力。
在前一种情况下，水的过滤被分类为联机系统，该联机系统具有水流的压力能提供过滤动力的优点，因此在满足了有效过滤的基本需要的同时，在实现期望的流动速率方面通常不会出现困难。
后一种情况被分类为独立系统，该独立系统在低重力压头下成批处理水。在确保高流动速率的同时，确保在这种低重力压头下通过过滤来对不希望有的污染物进行必要去除是很困难的。因此，当为联机系统设计的过滤器被应用于重力给料系统时，随着时间的推移这些过滤器不能持续地产生期望的流动速率，并且经常在几升水流过以后发生堵塞，从而导致过滤器需要更换或清洗。
因此为在接近重力压头下运转的独立系统的确是很困难的，所提供的过滤器一方面持续地在长时间段内供给期望的流动速率并且同时满足大量去除微粒污染物的需求，所述微粒污染物包括生物污染物－例如原生动物的包囊－如隐孢子虫以及更小的有机体－如细菌和病毒，还有溶解的化学物－如氯、有机物和农药残留。
解决上述困难的一种方式是使用所谓的阶梯过滤器，该阶梯过滤器的外层具有用于捕获较大颗粒的较大粒度／孔隙率，而且其内层具有用于捕获较小颗粒的较小粒度／孔隙率。US4753728（安利，1988）描述了这样一种碳颗粒过滤器，其包含80至400美制网孔碳颗粒彼此粘合成的内壳以及20至80美制网孔碳颗粒彼此粘合成的外壳，而且所述外壳粘合至内壳，由此获得一种整体式一体化双壳碳过滤器。上述阶梯过滤器是圆柱型的。该阶梯过滤器通过使用圆柱形模具来制备，该圆柱形模具用分离器套管分成两个环形圆筒。所需粒度的碳颗粒和所需粒度的聚合粘合剂被注入相应的圆筒中。然后在加热阶段以前去除分离器套管，在该加热阶段所述块被烧结成单个模制碳块。
US4753728的专利公报局限于双壳过滤器，该双壳过滤器的外部环形圆筒与内部环形圆筒整体重叠。本申请的发明人确定，对于在接近重力压头下过滤水而言，这种构造／形状不能提供所有期望的特性。他们还发现，非常细小的颗粒（80至400网目）的使用进一步使这个问题复杂化，而且US4753728中公开的过滤器会在非常短的时间内堵塞。
本申请的发明人现经过多年的大量工作已理解了过滤背后的科学。在研究的过程中，他们认识到，如果必须制备改进的过滤器，需要满足几个因素。首先，需要做大量的实验以确定在增加过滤寿命的同时，第一层和第二层中的颗粒的粒度的更具选择性的组合必须获得更好的过滤效率。进一步，本申请的发明人发现，过滤器的第一层的外表面面积必须比第二层的外表面面积大以使过滤介质得到最佳利用。本申请的发明人所领会的另一个非常重要的准则是，在改进过滤器性能的过程中，从过滤器入口的任意点至出口水将流经的最短路径的长度必须保持大体上相等。只有当满足所有上述准则时，对过滤器性能的任何改进－在过滤效率和过滤器寿命方面的改进才可能实现。这涉及过滤器的形状、构造、第一层的碳粒度和第二层的碳粒度以及它们的相对数量的数百种可能的组合，实现本发明以前必须将上述每种要素都加以优化。在头几年里，通过上述发明的研究过程，发明人已在一些方面改进了该技术并提交了专利申请，该专利申请以申请号WO2005094966公布。该专利申请要求保护一种用于重力给料过滤器的碳块过滤器介质，该碳块过滤器介质包含（a）粉状活性炭(PAC)和（b）熔化流动阻力(MFR)小于5的粘合材料,该粉状活性炭具有下述粒度：95%重量百分比的颗粒可穿过50网目，而不超过12%重量百分比的颗粒可穿过200网目。在该发明中，过滤器介质优选地具有55%至80%重量百分比的粉状活性炭(PAC)颗粒，其粒度在100网目至200网目的范围内，而其体积小于碳块过滤器体积的50%。通过采用整个粒度范围内的碳颗粒并且在制造过程中振动模具以使更细小的颗粒在某种程度上分离至过滤器介质的下半底部，上述配置便得以实现。WO2005094966的发明人认为，振动引起的颗粒分离将导致某种程度的粒度阶梯。但是在后几年的研究过程中，发明人意识到，尽管他们已经在过滤器的最佳形状（半球形）以及大致整体粒度范围中的一个方面做出改进，但是他们不能得到在去除颗粒和过滤器寿命方面期望的效率。在US4753728教导的方法中，使用分离器套管将不同的粒度范围分开，分离器套管就在加热以前去除，该方法不适用于半球形或准球形过滤器。任何三维物体都有三个互相正交的剖面。在圆柱形阶梯过滤器中有至少一个这种剖面，该剖面由直线（非曲线）限定。在半球形或准球形过滤器中所有剖面都由曲线限定而并非由直线限定。因此，US4753728教导的方法包含在不干扰所装填的微粒形状的情况下去除分离器套管，该方法不适用于开发半球形或准球形阶梯过滤器。本申请的发明人相信，这就是在US4753728公布后的几年里没有开发出半球形或准球形阶梯过滤器的原因。仅仅在本发明中首次开发出一种阶梯过滤器，该过滤器用以解决现有技术的上述缺点并且提供改进。
因此，本发明的一个目的是改善或克服至少一个过滤器块的上述已知缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种过滤器块，该过滤器块在长时间段内持续地确保包囊去除率保持在3（3 log）。
本发明的又一个目的是提供一种制备分层式过滤器块的方法，该方法简单、便宜、方便而且还能提供耐用的过滤器性能。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种半球形或准球形微粒过滤器块，该过滤器块包括：
(a) 第一层，第一层中的30至60网目尺寸的颗粒通过粘合剂粘合在一起，所述第一层整体粘合至第二层；
(b) 第二层，第二层中的60至200网目尺寸的颗粒通过粘合剂粘合在一起；
其中，所述第一层中包含的尺寸小于60网目的颗粒的重量百分比小于20%，并且第二层中包含的尺寸大于60网目的颗粒的重量百分比小于20%。
优选的是，所述颗粒是活性炭颗粒。
优选的是，粘合剂是聚合粘合剂。
特别优选的是，聚合粘合剂具有小于5克／10分钟的熔化流动率。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于制备半球形或准球形微粒过滤器块的方法，其包括以下步骤：
(a) 将30至60网目尺寸的颗粒与粘合剂加水混合以制备湿润的第一层混合物；
(b) 将60至200网目尺寸的颗粒与粘合剂独立地混合以制备第二层混合物；
(c) 将湿润的第一层混合物加入到模具中，该模具具有期望的尺寸和期望的半球形或准球形形状；
(d) 用曲面冲头冲压模具中的第一层混合物的暴露面以产生暴露曲面；
(e) 将第二层混合物加入到模具中，位于所述暴露曲面上；
(f) 将所述模具加热到150℃至350℃的温度范围；以及
(g) 使所述过滤器块冷却并且脱模。
特别优选的是，制备湿润的第一层混合物的水与颗粒的重量比率小于4。
附图说明
图1是根据本发明的碳块的示意图，图1A是主视图，而图1B是过滤器的底部立体图。
具体实施方式
本发明提供一种过滤器块，当用于在重力压头下过滤水时，与过去类似的过滤器相比其具有改善的过滤特性。
由于多种因素的组合，这种过滤器能够获得这些改善的过滤特性。首先，该过滤器块的形状是半球形或准球形。这些形状提供期望的均匀路径长度和期望的第一层的入口表面面积和第二层的表面面积的比率，上述两者与第一层和第二层的颗粒的选择性粒度结合以在确保过滤器在耐用的同时还能提供改善的过滤特性。
第一层意味着：水首先通过该层，然后通过第二层。
第一层优选地包含超过80%的网目尺寸为30至60的颗粒。第二层优选地包含超过80%的网目尺寸为60至200的活性炭颗粒。
这些颗粒优选地由活性炭、硅藻土、砂子、粘土或陶瓷制成。更适当的颗粒是砂子或活性炭，而最为优选的是活性炭。
活性炭颗粒优选地选自下列各项中的一种或多种：烟煤、椰子壳、木料和石油沥青。活性炭颗粒的表面积优选地超过500m2／g，更优选地超过1000 m2／g。优选地，活性炭的尺寸均匀性系数小于2，更优选地小于1.5，四氯化碳数量超过50%，更优选地超过60%。活性炭优选地具有超过800的碘值，更优选地超过1000。
第一层中的颗粒和第二层中的颗粒可以是相同的材料或不同的材料，例如第一层可以是砂子而第二层可以是活性炭。可选地，第一层和第二层可以都是活性炭。
过滤器块的第一层中的颗粒和过滤器块的第二层中的颗粒使用粘合剂彼此粘合。聚合物、无机粘合剂－例如白水泥和树脂是适当的粘合剂。聚合粘合剂是最优选的。进一步更优选的聚合粘合剂具有小于5克／10分钟的熔化流动速率(MFR)。根据本发明，第一层和第二层还使用一种粘合剂材料整体地彼此粘合，该粘合剂材料优选地是具有小于5克／10分钟的熔化流动速率的聚合物。粘合剂材料优选地具有小于2克／10分钟的熔化流动速率，更优选地小于1克／10分钟。最佳的熔化流动速率是接近零。
使用ASTM D 1238(ISO 1133)来测量熔化流动速率(MFR)。该测试通过挤压式塑性计测量在特定温度和负荷情况下的熔化聚合物的流动。挤压式塑性计包括立式气缸，其底部具有2mm的小模具，而其顶部具有可移动活塞。装载的材料放置在气缸内并被预热几分钟。活塞放置在熔化聚合物的顶部，而且活塞的重力迫使聚合物通过模具到达收集板上。测试的时间间隔范围从15秒钟至15分钟以适应不同的塑料粘度。使用的温度是190℃、220℃、250℃和300℃(428℉、482℉和572℉)。使用的负荷是1.2kg、5kg、10kg和15kg。根据本发明，测试是在温度190℃负荷15kg时做的。
在特定间隔后收集的聚合物的量被称重和标准化成在10分钟内挤出的克数：熔化流动速率以单位参考时间内的克数表示。
粘合剂优选地是上述具有低熔化流动速率值的热塑性聚合物。适当的示例包括超高分子量聚合物，其优选地是聚乙烯、聚丙烯以及它们的组合，三者都具有这种低熔化流动速率值。分子量优选地在106至109克／摩尔的范围内。这类粘合剂可从Tycona GMBH以商品牌号为HOSTALEN而商购、从GUR商购、 从Sunfine(日本的Asahi)商购、从Hizex(从三菱)商购以及从Brasken Corp(巴西)商购。其他适当的粘合剂包括以Lupolen(来自巴塞尔的Polyolefins)出售的低密度聚乙烯LDPE以及来自Qunos(澳大利亚)的线型低密度聚乙烯LLPDE。
根据本发明，所使用粘合剂的堆积密度优选地小于或等于0.6g／cm3，更优选地小于或等于0.5g／cm3，进一步更优选地小于或等于0.25g／cm3。粘合剂含量可以用所知的任何方法测量，而且优选地通过热重量分析来测量。
第一层的厚度与第二层的厚度的比率范围优选地在10:1至1:10之间，更优选地该范围在5:1至1:5之间。第二层与第一层的重量比率范围优选地在1:3至1:10之间，更优选地该范围在1:4至1:8之间。
优选的是，第一层和第二层两者中的粘合剂与颗粒的重量比率是大概相同的。粘合剂材料与颗粒的重量比率范围优选地在1:1至1:20之间，更优选地该范围在1:2至1:10之间。
尽管提供期望的改进性能的本发明的过滤器块的形状是半球形或准球形，但是优选的形状是半球形。
上面公开的本发明的模制过滤器适于进行化学污染物的去除，而且更重要的是提供至少为3（3-log）的有效去除率－即去除99.9%的包囊，该包囊例如是－肠兰伯式鞭毛虫、微小隐孢子虫以及痢疾内变形虫。也就是说，如果输入的水含有1000个包囊，输出的水最多仅含有1个包囊。
根据本发明的优选方面，提供一种用于重力给料应用中的水过滤器，其包括：(a)本发明第一方面的过滤器块，以及(b)具有出水漏孔的底板，过滤器块粘附至该底板。该水过滤器构造成可选择地包括可洗的或可更换的沉淀物过滤器，该沉淀物过滤器用于去除细粉尘和其他碳块过滤器上游的通常大于3微米的微粒。该水过滤器还可包括可拆卸的盖以将该水过滤器保持为一个整体单元。
根据本发明的一个优选方面，提供一种用于制备半球形或准球形微粒过滤器块的方法，该方法包括以下步骤：(a) 将30至60网目尺寸的颗粒与粘合剂加水混合以制备湿润的第一层混合物；(b) 将60至200网目尺寸的颗粒与粘合剂独立地混合以制备第二层混合物；(c) 将湿润的第一层混合物加入到模具中，该模具具有期望的尺寸和期望的半球形或准球形形状；(d) 用曲面冲头冲压模具中的第一层混合物的暴露面以产生暴露曲面；(e) 将第二层混合物加入到模具中，位于所述暴露曲面上；(f) 将所述模具加热到150℃至350℃的温度范围；以及(g) 使所述过滤器块冷却并且脱模。
在实施上述公开的方法时，第一层优选地包含的尺寸小于60网目的颗粒的重量百分比小于20%，并且第二层优选地包含的尺寸大于60网目的颗粒的重量百分比小于20%。
上面描述的方法可以用于制备本发明第一方面的过滤器块。因此，在上面描述的方法中，适当的颗粒是活性炭、硅藻土、砂子、粘土或陶瓷。更适当的颗粒是砂子或活性炭，最优选的颗粒是活性炭。在上面描述的方法中，用于第一层和第二层中的适当粘合剂是聚合物、无机粘合剂－例如白水泥和树脂。聚合粘合剂是最优选的。优选的聚合粘合剂具有小于5克／10分钟的熔化流动速率(MFR),进一步更优选的熔化流动速率值小于2克／10分钟，再进一步更优选的熔化流动速率值小于1克／10分钟。因此，用于上述方法的优选的粘合剂是超高分子量聚合物，该超高分子量聚合物优选地是聚乙烯、聚丙烯以及它们的组合，三者都具有这种低熔化流动速率值。分子量范围优选地是106至109克／摩尔。
颗粒、粘合剂和水(有水时)的混合优选地在容器中完成，该容器包括搅拌器、具有磨钝的叶轮片的混合器、螺条混合器、滚筒搅拌机、弓形混合机或任何其他不显著地改变粒度分布的低剪切混合器。执行该混合以制备过滤介质的均匀混合物。混合时间优选地是0.5分钟至30分钟。优选地，所述用于制备湿润的第一层的水的量不超过颗粒量的4倍，更优选地不超过颗粒量的3倍。最佳地，所使用的水的量是颗粒重量的0.5至1.5倍。然后，粘合剂被加入到上面的混合物中并且进一步混合。最优选的混合器是弓形混合器。
选择性地，在加入到模具以前，第二层还可与若干量的水混合。当添加时，用于制备湿润的第二层的水的量不超过颗粒量的4倍，优选地不超过颗粒量的3倍。最佳地,用水量是颗粒重量的0.5至1.5倍。在此情况下，在加热所述模具以前，还可用第二曲面冲头冲压湿润的第二层以在第二层上产生曲面。该方法的优选方面包括：当加热模具时第二冲头与过滤器块在一起，而且仅在已通过加热步骤形成过滤器块时第二冲头才被脱模。优选地，暴露曲面的形状对应于模具的曲面形状。因此，当半球形是过滤器块的优选形状时，模具和曲面冲头以及优选地第二曲面冲头都具有半球形状。
优选地，第一层和第二层中的粘合剂与活性炭颗粒的重量比率范围是1:1至1:20。第一层的入口表面的面积与第二层的入口表面的面积的优选比率范围是1:1至100:1。
优选地，模具中的材料在加热以前被压实。压实压力可以是0至15kg／cm2。适当的压实压力是不超过12kg／cm2，优选地是3至10kg／cm2，而且最优选地是4至8kg／cm2。优选地，该压力是使用液压压力机或气动压力机施加的，更优选地是液压压力机。
模具由铝、铸铁、钢或任何能够承受超过400℃的温度的材料制成。
脱模剂优选地涂覆在模具的内表面上。该脱模剂优选地从硅油、铝箔中选择，或者模具可以被涂覆以适当的材料－例如聚四氟乙烯或任何其他极少或不会吸附至过滤器介质的商购脱模剂。
然后，模具被加热至150℃至350℃的温度，温度范围优选地是200℃至300℃。模具被持续加热超过60分钟，优选地持续加热90至300分钟。模具优选地使用非对流炉、强制气流炉或强制惰性气体对流炉而在火炉中被加热。
然后，模具被冷却并且模制的过滤器从模具中脱开。
当他们开发出本发明的方法时，发明人发现，该方法有惊人的优点。一方面，制备湿润的第一层时加入的水使颗粒和粘合剂均匀混合，从而提供过滤器块的均匀孔隙度；另一方面，湿润的第一层的湿度有助于在冲压阶段后保持形状，在添加第二层混合物以前形状的保持是必须的。
通过本发明的过滤器块，在重力作用下10cm的平均水头下，可以获得的过滤水的平均流动速率范围在10至500毫升／分钟之间，而无需在去除微粒的要求方面受到限制，所述微粒包括微生物和化学污染物。然而，范围在50至200毫升／分钟之间的平均流动速率也是可以接受的。
本发明进一步的细节、其目的和优点将在下文参照下面的非限制性示例更加详细地阐述。所属领域技术人员能够清楚的是，许多这种示例都是可行的并且下面给出的示例仅用于说明的目的。这些示例不应该被理解成以任何方式限制本发明的范围。
附图的详细说明
图1A是根据本发明的碳块的主视图。该碳块包括彼此整体粘合的第一层(FL)和第二层(SL)。该碳块还可以粘合至具有喷嘴(N)的底板(BP)，该喷嘴用于引导来自碳块的过滤水流。
当使用时，水沿着图1A中示出的方向(入)进入碳块过滤器，首先流过第一层(FL)，然后流过第二层(SL)，并且沿图1A中示出的方向(出)通过设置在底板上的喷嘴(N)流出。
示例
示例－1：
136克30至60网目尺寸的活性炭金颗粒以及28克具有将近0克／10分钟）的熔化流动速率的超高分子量聚乙烯粘合剂(GUR 2122)与136克水混合以制备湿润的第一层混合物。第一层混合物中尺寸小于60网目的碳颗粒的百分比是11.5%。25g 60至200网目尺寸的活性炭颗粒与水混合，而且所使用的聚合粘合剂及其比率与湿润的第一层均相同，以独立于所述湿润的第一层混合物而制备第二层混合物。在第二层混合物中尺寸大于60网目的碳颗粒百分比是14%。湿润的第一层混合物被加入到模具中，该模具具有期望的尺寸和期望的半球形形状。冲压这些湿润的混合物以产生暴露曲面。然后，第二层混合物加入到模具中，位于所述暴露曲面上面。将模具加热到150℃至350℃的温度范围内并且冷却，随后成形的过滤器被脱模。图1A和图1B中示出了如此制备而成的过滤器的视图。
示例－2：
用于外层和内层的活性炭以及如示例－1中使用的相同量的粘合剂被混合以制备单个混合物。这些被用于通过公报WO2005094966中描述的方法来制备碳过滤器。该方法包括放置材料于半球形模具内的步骤，该模具以如WO200509466中公开的方式被闭合以及振动。模具以和示例－1中制作过滤器所用的相同方式被加热，之后模具被冷却并且过滤器被脱模。
在重力压头条件下，按照示例1和示例2制造的过滤器用于过滤按照表格－1给出的成分制备的测试水。
表格－1
材料 浓度，ppm
氯化钙 392
氯化镁 173
硫酸钠 80
硫酸镁 119
硫酸亚铁 3
硫酸铝 6
碳酸氢钠 826
黑腐酸 2.5
灰尘 15
两种碳块都确保测试水的过滤产生具有总悬浮物（TSS）小于0.1NTU的输出水，开始供给的水的总悬浮物为6－9NTU。过滤水的流动速率的数据在图2中作为曲线示出。图2中的图表描绘了流动速率的下降达到特定点(～100 毫升／分钟)，在该特定点以后流动速率再次向上倾斜。这种回折起因于人工干预，在此处过滤器被去除和洗涤以使过滤器再生，并且安装回系统中从而继续过滤操作。从图2中可以看到，在前300L中示例－2的碳块需要4次干预，而示例－1的根据本发明制备的碳块仅需要一次干预。这清楚地表明了使用根据本发明的碳块与现有技术样品相比的优点。

Claims (11)

1. 一种半球形或准球形微粒过滤器块，包括：
(a) 第一层，所述第一层中的30至60网目尺寸的颗粒与粘合剂粘合在一起，所述第一层整体地粘合至第二层；
(b) 所述第二层，所述第二层中的60至200网目尺寸的颗粒与粘合剂粘合在一起；
其中所述第一层包含的尺寸小于60网目的颗粒的重量百分比小于20%；并且所述第二层包含的尺寸大于60网目的颗粒的重量百分比小于20%。
2. 如权利要求1所述的过滤器块，其中所述颗粒是活性炭颗粒。
3. 如权利要求1或2所述的过滤器块，其中所述粘合剂是聚合粘合剂。
4. 如权利要求3所述的过滤器块，其中所述聚合粘合剂具有小于5克／10分钟的熔化流动速率。
5. 如前述任一项权利要求所述的过滤器块，其中所述第一层的厚度与所述第二层的厚度的比率在10：1至1：10的范围内。
6. 如前述任一项权利要求所述的过滤器块，其中所述第二层与所述第一层的重量比率在1：3至1：10的范围内。
7. 如前述任一项权利要求所述的过滤器块，其中粘合剂材料与颗粒的重量比率在1：1至1：20的范围内。
8. 一种用于重力给料应用中的水过滤器，包括：
(a) 如前述任一项权利要求所述的过滤器块;以及
(b) 具有出水漏孔的底板，所述过滤器粘附至该底板。
9. 一种用于制备如前述权利要求1至7中任一项所述的半球形或准球形微粒过滤器块的方法，该方法包括下述步骤：
(a) 将30至60网目尺寸的颗粒与粘合剂加水混合以制备湿润的第一层混合物；
(b) 将60至200网目尺寸的颗粒与粘合剂独立地混合以制备第二层混合物;
(c) 将湿润的第一层混合物加入到模具中，该模具具有期望的尺寸和期望的半球形或准球形形状；
(d) 用曲面冲头冲压模具中的第一层混合物的暴露面以产生暴露曲面；
(e) 将所述第二层混合物加入到模具中，放置在所述暴露曲面上；
(f) 将所述模具加热到150℃至350℃的温度范围内；以及
(g) 使所述过滤器块冷却并脱模。
10. 如权利要求9所述的方法，其中水与所述颗粒的重量比率小于4。
11. 如权利要求10所述的方法，其中所述暴露曲面的形状对应于模具的曲面形状。
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