CN113301977B - 水处理过滤器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水处理过滤器及其制造方法。更具体地，本发明涉及一种水处理过滤器及其制造方法，该方法包括以下步骤：混合正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素、沸石粉末和水；以及模制所得混合物。

Description

水处理过滤器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种水处理过滤器及其制造方法，更具体地涉及这样一种水处理过滤器及其制造方法，所述水处理过滤器包括正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素和沸石以有效地去除水中的硬度物质以及各种污染物。

背景技术

水处理过滤器用于除去水中包含的各种污染物。在主要的去除机制中，污染物通过筛分效应去除，其中尺寸大于过滤器中的孔尺寸的材料不穿过过滤器，尺寸小于孔尺寸的材料穿过过滤器。

通常，水处理过滤器应用于净水厂、污水处理厂、各种工业场所以及办公室或家庭中使用的空气净化器。

过滤器可主要分为反渗透膜、纳滤膜、超滤膜和微滤膜。由于超滤膜和微滤膜各自的孔相对较大，因此超滤膜和微滤膜各自的透过性能优异而难以去除微小颗粒。反渗透膜和纳米过滤膜均能够除去非常微小颗粒。然而，反渗透膜和纳米过滤膜各自的透过性能相对较低，并且需要以高压供应水。结果，诸如功率比和安装成本的维护费用很高。

同时，由钙和镁表示的硬度诱导材料以溶解状态包含在水中。特别地，大量这种硬度材料溶解在地下水中。由于高硬度水在管道中形成水垢，在许多情况下，高硬度水不适合于工业用水以及饮用水。

可以注入化学品，可以进行使用离子交换树脂的吸附，或者可以进行使用反渗透膜或纳米过滤膜的过滤作为硬度去除方法。然而，如上所述，反渗透膜或纳米过滤膜的维护费用高，并且化学品或离子交换树脂需要额外的设备。因此，在应用于小规模水处理产品例如水净化器方面存在限制。

(现有技术文献)

(专利文献1)韩国专利申请公报2005-0126143

(专利文件2)韩国注册专利公报1470620

发明内容

技术问题

本发明是鉴于上述问题而完成的，并且本发明的一个目的是提供一种制造水处理过滤器的方法，该水处理过滤器能够有效地去除硬度诱导材料以及包含在水中的污染物。

本发明的另一个目的是提供一种能够同时去除水中包含的污染物和硬度诱导材料的过滤器。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的水处理过滤器的制造方法包括：将正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素、沸石粉末和水彼此混合的步骤；以及成形步骤。

将正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素、沸石粉末和水彼此混合的步骤可以包括以下步骤：i)将正电荷添加剂和水彼此混合以制备第一混合物的步骤；ii)将玻璃纤维、水和粘合纤维彼此混合以制备第二混合物的步骤；iii)将水和纤维素彼此混合以制备第三混合物的步骤；iv)将步骤i)中制备的第一混合物与步骤iii)中制备的第三混合物混合以制备第四混合物的步骤；v)将步骤iv)中制备的第四混合物与步骤ii)中制备的第二混合物混合以制备第五混合物的步骤；以及vi)将步骤v)中制备的第五混合物与沸石粉末混合以制备原材料浆料混合物的步骤，并且所述成形步骤可以包括：vii)将步骤vi)中制备的原材料浆料混合物层压在网带上的步骤；以及viii)将层压在所述网带上的所述原材料浆料混合物脱水的步骤。

所述方法可以进一步包括以下步骤：在步骤viii)之后，ix)使用压制辊压制脱水的原材料浆料混合物的步骤；以及x)使用热空气的干燥步骤。

步骤viii)可以包括以下步骤：初级脱水步骤，在步骤vii)中将所述原材料浆料混合物层压在所述网带上时所述初级脱水步骤将所述原材料浆料混合物减压；以及在所述初级脱水步骤之后进行二次脱水步骤。

所述正电荷添加剂可以是选自由聚乙烯胺、乙烯胺共聚物、乙烯胺三元共聚物和乙烯胺均聚物构成的组中的至少一种，所述玻璃纤维可以具有0.1μm至0.6μm的直径，所述粘合纤维可以是选自由聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的组中的至少一种；并且所述沸石可以具有2μm至10μm的直径。

步骤viii)的所述初级脱水步骤中的真空压力可以为50cmHg至80cmHg，并且所述二次脱水步骤中的真空压力可以为10cmHg至40cmHg。

在步骤ix)的压制步骤中，可以在3atm至7atm的压力下进行压制，并且步骤x)的使用热空气的干燥步骤可以在100℃至150℃的温度下进行。

在步骤i)中可以将15L至40L正电荷添加剂和400L至600L水彼此混合，在步骤ii)中可以将1800g至3000g玻璃纤维、400L至600L水和300g至600g粘合纤维彼此混合，在步骤iii)中可以将400L至600L水和4000g至6000g纤维素彼此混合，并且在步骤vi)中可以混合2400g至6000g沸石粉末。

此外，根据本发明的水处理过滤器包括：15L至40L至少一种正电荷添加剂，所述正电荷添加剂选自聚乙烯胺、乙烯胺共聚物、乙烯胺三元共聚物和乙烯胺均聚物构成的组；1800至3000g直径为0.1μm至0.6μm的玻璃纤维；300g至600g至少一种粘合纤维，所述粘合纤维选自聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的组；4000g至6000g纤维素；以及2400g至6000g直径为2μm至10μm的沸石粉末。

有利效果

具有上述结构的根据本发明的水处理过滤器的效果在于包括正电荷添加剂、纤维素和沸石，由此可以有效地去除水中的各种污染物，包括硬度诱导材料。

此外，根据本发明的制造水处理过滤器的方法的优点在于，首先将正电荷添加剂和纤维素彼此混合并搅拌，然后进行混合和搅拌粘合纤维的步骤，由此在纤维素的表面上充分形成正电荷，因此可以提高污染物去除效率。

此外，根据本发明的制造水处理过滤器的方法的优点在于，在将原材料浆料混合物层压在网带上时进行初级减压脱水，由此可以减小施加到网带上的载荷的大小，并且实现纤维之间的结合，由此可以制造具有均匀厚度的过滤器。

附图说明

图1是示出根据本发明一个实施方式的制造水处理过滤器的方法的流程图。

图2是示出根据本发明的一个实施方式的用于制造水处理过滤器的设备的构造的视图。

图3是根据本发明的一个实施方式的水处理过滤器的图片。

具体实施方式

在下文中，将参考本发明的优选实施方式和附图更详细地描述本发明。这意味着这些实施方式被详细描述到这样的程度，即本发明所属领域的普通技术人员可以容易地实现本发明而不限制本发明的技术思想和范畴。

除非另外定义，否则所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。通常使用的术语，例如在典型词典中定义的那些术语，应被解释为与相关技术的上下文含义一致，并且不应被解释为理想的或过于正式的意义，除非明确地相反定义。

图1是示出根据本发明的一个实施方式制造水处理过滤器的方法的流程图。如图1所示，根据本发明的水处理过滤器的制造方法包括将正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素、沸石粉末和水彼此混合的步骤和成形步骤。

将正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素、沸石粉末和水彼此混合的步骤包括：i)将正电荷添加剂和水彼此混合以制备第一混合物的步骤；ii)将玻璃纤维、水和粘合纤维彼此混合以制备第二混合物的步骤；iii)将水和纤维素彼此混合以制备第三混合物的步骤；iv)将步骤i)中制备的第一混合物与步骤iii)中制备的第三混合物混合以制备第四混合物的步骤；v)将步骤iv)中制备的第四混合物与步骤ii)中制备的第二混合物混合以制备第五混合物的步骤；以及vi)将步骤v)中制备的第五混合物与沸石粉末混合以制备原材料浆料混合物的步骤。

成形步骤包括：vii)将步骤vi)中制备的原材料浆料混合物层压在网带上的步骤；viii)将层压在网带上的原材料浆料混合物脱水的步骤；ix)使用压制辊压制脱水的原材料浆料混合物的步骤；以及x)使用热空气的干燥步骤。

将更详细地描述上述步骤。步骤i)是将正电荷添加剂和水彼此混合以制备第一混合物的步骤。此时，优选混合正电荷添加剂，使得基于600L水占15L-40L。在其中混合的正电荷添加剂的量小于15L的情况下，在纤维表面上形成的正电荷的量不足，由此污染物去除能力降低。另一方面，在混合的正电荷添加剂的量大于40L的情况下，纤维之间的耦合力太强，从而不能适当地进行脱水。因此，优选混合正电荷添加剂以具有上述百分比。

这里，作为正电荷添加剂，至少一种可以选自聚乙烯胺、乙烯胺共聚物、乙烯胺三元共聚物和乙烯胺均聚物。

将具有如上所述限定的混合比的第一混合物在搅拌器中以1300RPM至1800RPM的速度搅拌45分钟至75分钟。

步骤ii)是将玻璃纤维、水和粘合纤维彼此混合以制备第二混合物的步骤。

此时，优选的是，混合玻璃纤维使得基于600L水占1800g至3000g，并且混合粘合纤维使得基于600L水占300g至600g。

在其中混合的玻璃纤维的量小于1800g情况下，已经制造的过滤器的孔太大，并且沸石的保留率低。另一方面，在其中混合的玻璃纤维的量大于3000g情况下，纤维量增加，由此在制造过滤器时难以控制基重和孔。因此，优选将玻璃纤维混合以具有上述百分比。这里，优选的是玻璃纤维具有0.1μm至0.6μm的直径和5μm至50μm的长度。

此外，选自聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种可用作粘合纤维。在混合的粘合纤维的量小于300g情况下，纤维不缠结，因此纸强度低，从而难以移动到干燥炉中。另一方面，在混合的粘合纤维的量大于600g情况下，玻璃纤维和纤维素的含量相对较少，从而不足以表现出作为过滤器的功能。因此，优选混合粘合纤维以具有上述百分比。

将具有如上所述限定的混合比的第二混合物在搅拌器中以1300RPM至1800RPM的速度搅拌100至140分钟。

步骤iii)是将水和纤维素彼此混合以制备第三混合物的步骤。

此时，优选混合纤维素使得基于600L水占4000g至6000g。

在其中混合的纤维素的量小于4000g情况下，沸石的保留率低。另一方面，在其中混合的纤维素的量大于6000g情况下，由于孔控制和脱水力的降低，难以制造过滤器。因此，优选混合纤维素以具有上述百分比。这里，纤维素可以从各种草本植物或木本植物获得。例如，木纤维可以通过使用研磨机、高压均化器或微射流机的机械方法获得。

优选地，纤维素具有0.1μm至0.6μm的直径和3μm至10μm的长度。

将具有如上所述限定的混合比的第三混合物在搅拌器中以1300RPM至1800RPM的速度搅拌100至140分钟。

步骤iv)是将步骤i)中制备的第一混合物与步骤iii)中制备的第三混合物混合以制备第四混合物的步骤。优选在与步骤iii)相同的条件下进行搅拌。

步骤v)是将步骤iv)中制备的第四混合物与步骤ii)中制备的第二混合物混合以制备第五混合物的步骤。优选在与步骤i)相同的条件下进行搅拌。

在步骤i)至步骤iii)中制备的第一混合物、第二混合物和第三混合物不同时彼此混合而是在步骤iv)中首先将第一混合物和第三混合物彼此混合以制备第四混合物，然后将第四混合物与第二混合物混合以制备第五混合物，其原因在于必须在纤维素表面上最大程度地形成正电荷。也就是说，在包含正电荷添加剂的第一混合物和包含纤维素的第三混合物彼此混合并首先搅拌的情况下，在纤维素的表面上形成正电荷。然而，在第一混合物、第二混合物和第三混合物同时彼此混合的情况下或在第一混合物、第二混合物和第三混合物依次彼此混合的情况下，由于第二混合物中的粘合纤维，在纤维素表面上没有形成足够量的正电荷。

步骤vi)是将步骤v)中制备的第五混合物与沸石粉末混合以制备原材料浆料混合物的步骤。

此时，优选将沸石粉末与制备的第五混合物混合以占2400g至6000g。将原材料浆料混合物以1300RPM至1800RPM的速度搅拌20分钟至40分钟。

在其中混合的沸石粉末的量小于2400g情况下，除去硬度材料的能力降低。另一方面，在其中混合的沸石粉末的量大于6000g情况下，过滤器的基重和厚度不必要地增加。因此，优选混合沸石以具有上述百分比。这里，优选沸石具有2μm至10μm的直径。在沸石的直径小于2μm的情况下，沸石的直径太小，由此过滤器的孔变得太小。另一方面，在沸石的直径大于10μm的情况下，沸石的直径太大，由此硬度材料不能被充分去除。因此，优选沸石具有上述直径范围。

在制备原材料浆料混合物中最后混合沸石粉末的原因是必须防止沸石表面由于粘合纤维而堵塞。

步骤vii)是将步骤vi)中制备的原材料浆料混合物层压在网带上的步骤。作为实施例，可以使用图2所示的制造设备。

具体地，通过泵(未示出)将步骤vi)中制备的原材料浆料混合物转移到料斗100中，并且连接到料斗100一侧的喷嘴110将原材料浆料混合物喷射到以预定速度移动的网带200上。

这里，优选地，料斗100的喷嘴110位于与外部隔离的流浆箱300中，以便形成分离的空间。

步骤viii)是使层压在网带200上的原材料浆料混合物脱水的步骤，可以包括初级脱水步骤和二次脱水步骤。

具体地，初级脱水步骤可以通过位于网带200的下表面的第一减压脱水装置310来执行，该下表面是与在步骤vii)中原材料浆料混合物被层压在网带200上的时刻原材料浆料混合物被层压在其上的表面相对的表面。此时，优选真空压力为50cmHg至80cmHg。

如上所述，在原材料浆料混合物被层压在网带200上的时刻进行初级减压脱水的情况下，施加到网带200上的载荷大小可以降低，由此可以降低设备维护费用。特别地，由于纤维之间的结合是通过初级脱水实现的，即使网带200以稍微倾斜的状态移动，层压的原材料浆料混合物也保持不变，由此可以获得具有均匀厚度的过滤器。

可以通过位于第一减压脱水装置310后部的第二减压脱水装置400来执行二次脱水步骤，该二次脱水步骤是进一步减少初级脱水的原材料浆料混合物中的水分量并且同时引起纤维之间更致密的结合的步骤。优选使用10cmHg至40cmHg的真空压力进行减压脱水，尽管自然重力方法也是可能的。

步骤ix)是压制脱水的原材料浆料混合物的步骤。网带200上的脱水的原材料浆料混合物被传送到彼此隔开预定距离的一对压制辊500以便被压制。

步骤x)是使用热空气的干燥步骤。该步骤是在脱水步骤之后完全除去残留水分以获得过滤器的步骤。优选使用保持在100℃至150℃的温度下的干燥设备600进行热空气干燥。

随后，可以根据需要使用卷绕装置700进行卷绕。此外，可以重复地执行以下步骤中的至少一个步骤：将原材料浆料混合物进一步层压在网带上；脱水步骤；压制步骤；以及使用热空气的干燥步骤。

在下文中，将通过具体实施例更详细地描述根据本发明的水处理过滤器的制造方法。

<实施例>

将600L水和15L至40L聚乙烯胺彼此混合并搅拌以制备第一混合物，并且将600L水、2000g至3000g玻璃纤维和300g至600g聚乙烯彼此混合并搅拌以制备第二混合物。另外，将600L水和4000g至5500g纤维素彼此混合并搅拌以制备第三混合物，并且将第一混合物和第三混合物彼此混合并搅拌以制备第四混合物。

随后，将第四混合物和第二混合物彼此混合并搅拌以制备第五混合物，并将第五混合物与3000g至6000g沸石粉末混合以制备原材料浆料混合物。

将所制备的原材料浆料混合物注射至网带、脱水、压制，并使用图2的设备进行热空气干燥以制造过滤器。

[表1]

<实验例>

测量在上表1所示的实施方式的条件下制造的过滤器的流速，ζ电位，颗粒移除速率和硬度移除速率，以评价过滤器的性能。结果示于表2中。

[表2]

在制造具有基重的过滤器时使用的原材料量较大并且沸石含量较高的情况下，每个过滤器的性能高，并且在添加的沸石量较大的情况下，每个过滤器的厚度较小。

根据实施例4至6的过滤器的孔为0.81μm至0.84μm，其为最小的孔，并且根据实施例4至6的过滤器的ζ电位为15.9mV至18.5mV，其为相对较高的。

根据实施例7至12的过滤器的流速为2.23LPM至2.45LPM，这是相对较大量的水传输。然而，根据实施例7至12的过滤器的1μm尺寸的颗粒去除能力低于根据实施例1至6的过滤器的1μm尺寸的颗粒去除能力，并且根据实施例7至12的过滤器的厚度太大。特别地，根据实施例4至6的过滤器的硬度移除率为53％至55％，其为较高的，而在实施例7至9的条件下制造的过滤器的硬度移除率小于30％。

同时，图3是在本发明的实施例5的条件下制造的过滤器的图片。

以上基于本发明的优选实施方式描述了本发明。本发明所属领域的普通技术人员将理解，在不脱离本发明的固有特征的情况下，可以以修改形式实现本发明。因此，所公开的实施方式必须从说明性的观点来考虑，而不是从限制性的观点来考虑。应当理解，本发明的范围由所附权利要求而不是由以上描述来限定，并且本发明包括与其等同的范围。

(附图标记说明)

100：料斗

110：喷嘴

200：网带

300：流浆箱

310：第一减压脱水装置

400：第二减压脱水装置

500：按压制辊

600：干燥装置

700：卷绕装置

Claims (7)

1.一种制造水处理过滤器的方法，所述方法包括以下步骤：

将正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素、沸石粉末和水彼此混合的步骤；以及

成形步骤，

其中，将正电荷添加剂、玻璃纤维、粘合纤维、纤维素、沸石粉末和水彼此混合的步骤包括：

i)将正电荷添加剂和水彼此混合以制备第一混合物的步骤；

ii)将玻璃纤维、水和粘合纤维彼此混合以制备第二混合物的步骤；

iii)将水和纤维素彼此混合以制备第三混合物的步骤；

iv)将步骤i)中制备的第一混合物与步骤iii)中制备的第三混合物混合以制备第四混合物的步骤；

v)将步骤iv)中制备的第四混合物与步骤ii)中制备的第二混合物混合以制备第五混合物的步骤；以及

vi)将步骤v)中制备的第五混合物与沸石粉末混合以制备原材料浆料混合物的步骤，

所述成形步骤包括：

vii)将步骤vi)中制备的原材料浆料混合物层压在网带上的步骤；以及

viii)将层压在所述网带上的所述原材料浆料混合物脱水的步骤，

其中，所述正电荷添加剂是选自由聚乙烯胺、乙烯胺共聚物、乙烯胺三元共聚物和乙烯胺均聚物构成的组中的至少一种，所述玻璃纤维具有0.1μm至0.6μm的直径，所述粘合纤维是选自由聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的组中的至少一种，并且所述沸石具有2μm至10μm的直径。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：

在步骤viii)之后，

ix)使用压制辊压制脱水的原材料浆料混合物的步骤；以及

x)使用热空气的干燥步骤。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤viii)包括以下步骤：

初级脱水步骤，在步骤vii)中将所述原材料浆料混合物层压在所述网带上时所述初级脱水步骤将所述原材料浆料混合物减压；以及

在所述初级脱水步骤之后进行二次脱水步骤。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，

步骤viii)的所述初级脱水步骤中的真空压力是50cmHg至80cmHg，并且

所述二次脱水步骤中的真空压力为10cmHg至40cmHg。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，

在步骤ix)的压制步骤中，在3atm至7atm的压力下进行压制，并且

步骤x)的使用热空气的干燥步骤在100℃至150℃的温度下进行。

6.根据权利要求1所述的方法，其中

在步骤i)中将15L至40L正电荷添加剂和400L至600L水彼此混合，

在步骤ii)中将1800g至3000g玻璃纤维、400L至600L水和300g至600g粘合纤维彼此混合，

在步骤iii)中将400L至600L水和4000g至6000g纤维素彼此混合，并且

在步骤vi)中混合2400g至6000g沸石粉末。

7.一种由根据权利要求1至6中的任一项所述的方法制造的水处理过滤器，所述水处理过滤器包括：

15L至40L至少一种正电荷添加剂，所述正电荷添加剂选自聚乙烯胺、乙烯胺共聚物、乙烯胺三元共聚物和乙烯胺均聚物构成的组；

1800至3000g直径为0.1μm至0.6μm的玻璃纤维；

300g至600g至少一种粘合纤维，所述粘合纤维选自聚乙烯、聚丙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯构成的组；

4000g至6000g纤维素；以及

2400g至6000g直径为2μm至10μm的沸石粉末。

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