TWI720695B

TWI720695B - 濾材、濾水裝置、淨水系統及生物用水組成

Info

Publication number: TWI720695B
Application number: TW108141991A
Authority: TW
Inventors: 李東峯; 徐盟貴; 楊俊良
Original assignee: 友達晶材股份有限公司
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2021-03-01
Also published as: TW202021652A

Abstract

本發明提供一種濾材，用於淨水並產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成。濾材包含一載體及一活性矽材，活性矽材附著於載體上，其中，濾材的尺寸介於50微米(μm)~10毫米(mm)。

Description

濾材、濾水裝置、淨水系統及生物用水組成

本發明是有關於一種濾材、濾水裝置、淨水系統及生物用水組成，特別是指一種濾材，可以用以產製含有矽酸(可溶解性矽)與氫氣的生物用水組成。

有鑑於溶氫飲用水於人體飲用後有利於與存在於體內之致病性活性氧或自由基團中和，以減緩器官損害。因此，溶氫飲用水的相關研究已成為近幾年來的熱門研究主題。

坊間常見的溶氫飲用水多半是將高純度氫氣直接溶於水中，或是以鎂粉或鎂錠來與純水反應生成氫氣，並以此稱為溶氫飲用水。然而，前者之方法，存在著高純度氫氣取得不易、氫氣溶解困難以及安全性之問題。後者之方法，則因為殘留在純水中的氫氧化鎂是被歸類為藥品，其與部分心血管疾病的藥品會產生衝突，一旦含量過高時，也容易引發急性藥物中毒、急性腎衰竭或高血鎂症等問題。

經上述說明可知，使飲用水可以溶氫並提供安全的溶氫飲用水，是本發明相關技術領域的技術人員所待突破的課題。

因此，本發明的第一目的，即在提供一種濾材或濾材總成，用於淨水並產製含有矽酸(溶解性矽)及氫氣的生物用水組成。因本發明濾材一詞的數量單位涵蓋一個或複數個，為了更清楚理解，於本文中，當數量單位為一個濾材時，仍稱為「濾材」；當數量單位為複數個濾材時，則總稱為「濾材總成」。

於是，本發明濾材包含一載體及一活性矽材，該活性矽材附著於該載體上，其中，該濾材的尺寸介於50μm~10mm。

本發明濾材的尺寸可包含介於50μm~10mm、75.5μm~8mm、300μm~6mm、600μm~5mm與900μm~4mm的其中任一種。濾材的尺寸若太小，有可能容易塞住濾水裝置裡的不織布或是纖維濾網(例如具有5μm~40μm孔隙的海綿)，使得進出水不通順。再者，濾材的尺寸若太小，濾材與水反應的整體表面積變太大，氫氣產生的速度過快可能會導致出現氣塞的現象，阻礙水在濾材內部的流動，且含有的活性矽材與水反應很快就消耗完畢，使得濾材的使用壽命變短；另一方面，濾材的尺寸若太大，與水反應的表面積變小，降低氫氣與矽酸的濃度，而且濾材造粒時間拉長，製作成本提高，因此濾材的尺寸控制於50μm~10mm是較好的，75.5μm~8mm更佳，300μm~5mm為最佳。

本發明濾材的活性矽材附著於該載體上，其態樣例如但不限於該活性矽材覆蓋載體的表面50%以上的表面積、或者該活性矽材覆蓋載體的表面80%以上的表面積、或甚至完全覆蓋載體的表面。覆蓋面積愈大，活性矽材之間的結合愈緊密，比較不容易因水流的沖刷而與載體分離，因此濾材的使用壽命愈長。該顆粒材料的顆粒形狀不限於球狀、片狀或不規則狀。

本發明以該濾材的重量百分比計，活性矽材的含量是大於10wt%，較佳地，活性矽材的含量是介於40wt%~95wt%之間。活性矽材例如是複數矽奈米微粒的聚集(agglomeration)，當活性矽材含量大於40wt%以上，即可在有限的空間內填充使用壽命足夠長的濾材，也就是經濟效益更為明顯。

本發明濾材的載體可以是一選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合。

本發明濾材的載體可以是包含有複數子載體，每一個子載體是獨立地選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合。此時，每個濾材是由複數子載體與複數奈米矽微粒所團聚而成。

本發明濾材的至少部分該些子載體的每個子載體尺寸介於0.2μm~2.5mm，較佳為25μm~2.5mm。

本發明的濾材總成包含複數濾材，換句話說，濾材總成包含至少一載體與附著在該些載體表面上的一活性矽材(例如含複數矽奈米微粒的奈米矽材)。其中該載體可以是選自下列群組：一單顆主載體、複數子載體、一矽顆粒及一纖維材料，其中前三種是歸類為顆粒材料。例如一濾材總成含有三種濾材，第一種是含單顆載體(稱為主載體)的濾材，第二種是含複數載體(稱為子載體)的濾材，第三種是含矽顆粒的濾材，但本發明不以此為限。

濾材總成也可以是二種或四種濾材的集合體。例如，該些濾材包含複數第一濾材與複數第二濾材，該些第一濾材的尺寸大於該些第二濾材的尺寸，以該濾材總成的重量百分比計，該些第一濾材的含量不同於該些第二濾材的含量。

當每一濾材中的該載體是選自該主載體、該些子載體或該矽顆粒時，主載體的尺寸可介於25μm~2.5mm或是至少部分該些子載體的每個子載體的尺寸可介於0.2μm~2.5mm。當每一濾材中的載體是選自主載體、多個子載體或矽顆粒時，該些濾材的尺寸可介於50μm~10mm。

本發明的活性矽材含有奈米等級的複數奈米矽微粒，各該等奈米矽微粒的尺寸可介於50奈米(nm)至800奈米(nm)、100nm至400nm、150nm至350nm、或200nm至300nm。

當本發明濾材的一載體(如前述的一單顆主載體、複數子載體、一矽顆粒、或一纖維材料)被活性矽材完全覆蓋並形成一活性層(active layer)時，活性層的厚度可介於200奈米(nm)~3毫米(mm)。活性層愈厚，活性矽材之間結合愈緊密且量愈多，可使濾材的使用壽命較長。

本發明濾材總成包含複數濾材與使該等濾材相互黏結的一黏結材，該等濾材係由複數載體與一附著於該等載體的表面並含有複數奈米矽微粒的奈米矽材所形成。該奈米矽材覆蓋每一載體的表面10%以上的表面積。亦即，奈米矽材可以完全覆蓋一個載體的表面或是裸露出一個載體的部分表面，各有優點。前者的好處是奈米矽微粒之間是緊密的結合，可使濾材的使用壽命較長，後者的好處是相鄰的濾材之間黏著性提升，比較不會因為水流的沖刷或壓力而剝離，可以依照使用者的需求而調整奈米矽材的使用量。

該黏結材是選自由下列所構成之群組：聚醚、丙烯酸樹脂、苯乙烯、聚醯胺、聚酯、聚烯烴、纖維素、聚乙烯，甘油、聚乙烯乙二醇、聚乙烯醇及前述的一組合。

本發明濾材總成包含複數濾材以及複數輔助濾材，每一個輔助濾材是選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合。

每一個輔助濾材的表面附著有複數銀奈米微粒或是複數鋅奈米微粒。

本發明的第二目的，即在提供一種濾水裝置，採用前述第一目的所述的濾材或濾材總成。

於是，本發明濾水裝置包含一第一載座與置於其內的一濾材或濾材總成，第一載座界定出一第一容置空間，並包括與該第一容置空間相通的一第一進水口及一第一出水口，濾材或濾材總成位於該第一容置空間中，水流由第一進水口進入後，經過濾材或濾材總成的過濾，再從第一出水口流出含有矽酸及氫氣的水。

本發明濾水裝置可進一步包含一抑菌濾材總成，位於第一載座的該第一容置空間中，抑菌濾材總成包括複數抑菌載體及一承載或吸附於該些抑菌載體上的抑菌成份，該抑菌載體選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維、可溶性玻璃，及前述的一組合。上述的抑菌成份可為複數銀奈米微粒(silver nano particles)或是複數鋅奈米微粒(zinc nano particles)。

本發明濾水裝置可進一步包含一中空纖維膜(或稱中空絲膜)濾芯，位於第一載座的第一容置空間中，用以使濾材或濾材總成過濾的所產生的水，在流經過中空纖維膜濾芯過濾後，可以確保細菌進一步被篩除。

本發明濾水裝置更包含一具有複數孔隙的彈性體，位於該第一容置空間中且以水流方向為基準，該彈性體設置於該濾材總成的一上游位置，其中每個孔隙的尺寸介於5μm~40μm。

本發明濾水裝置更包含一隔件，用以將該第一容置空間區分成一第一子容置空間與一第二子容置空間，其中該濾材總成位於該第一子容置空間中且該第一子容置空間連通該進水口；及一中空纖維膜濾芯，位於該第二子容置空間中且該第二子容置空間連通該出水口；其中，該隔件具有一開口，以讓生物用水組成由該第一子容置空間進入該第二子容置空間。

本發明的第三目的，即在提供一種淨水系統，採用前述第一目的所述的濾材或濾材總成以及前述第二目的所述的濾水裝置。

於是，本發明淨水系統包含至少一使用前述濾水裝置的第一濾水裝置及一管路單元，該管路單元含有一連接該第一進水口與該第一出水口的管路。

本發明淨水系統可進一步包含一第二濾水裝置及一中空纖維膜濾芯。該第二濾水裝置設置於第一濾水裝置的一下游位置，第二濾水裝置包括界定出一第二容置空間的一第二載座以及與該第二容置空間相通的一第二進水口及一第二出水口。該中空纖維膜濾芯位於第二容置空間中，用以使經過濾材或濾材總成過濾後所產生的水，在流經中空纖維膜濾芯後，細菌進一步被篩除。該管路單元具有至少一連接第一出水口及第二進水口的第一輸送管路。該淨水系統可進一步包含一抑菌濾材總成，位於該第二載座的該第二容置空間中，且以水流方向為基準，是位於該中空纖維膜濾芯的一上游位置。

本發明淨水系統可進一步包含一第三濾水裝置，設置於第一濾水裝置的一側，第三濾水裝置包含界定出一第三容置空間的一第三載座以及與該第三容置空間相通的一第三進水口及一第三出水口。並且，第三濾水裝置的第三容置空間內容置有一如上述的抑菌濾材總成。

本發明淨水系統可進一步包含一紫外光殺菌單元，設置於第一濾水裝置的一上游位置或是位於第二濾水裝置的一下游位置。當設置於第一濾水裝置的一上游位置時，可以用以事先減少進入第一濾水裝置的細菌量，這樣可以有效減少細菌在第一濾水裝置快速滋生，避免造成位於下游位置的第二濾水裝置中的中空纖維膜濾芯的過度負荷。當設置於第二濾水裝置的一下游位置時，可以進一步滅菌以確保產製的生物用水組成的安全衛生。

本發明淨水系統可進一步包含一排出單元，設置於前述管路單元上且位於第一濾水裝置的下游位置，或是位於第二濾水裝置之後。排出單元連通管路單元並用以排出液體、氣體，或液體與氣體的一組合。其中，排出單元可以設定為每隔一第一預定時間排放一預定量的該液體、氣體，或液體與氣體的一組合。例如每三小時排水2公升，可以依照實際需求而設定，並不予以限制，例如也可以每2小時排氣1分鐘。排水的過程可以順便排氣(氫氣)，好處是可以避免前述管路單元的輸送管路內的壓力過大而爆管，以及將已有滋生細菌的水排出，維持第一濾水裝置或是第二濾水裝置內的水質穩定。

本發明的第四目的，即在提供一種生物用水組成，係採用如前述第一目的所述的濾材或濾材總成所產製而成。

於是，本發明生物用水組成，採用比色法測得的溶解性矽含量於該生物用水組成內的濃度是介於8mg/L至90mg/L之間，較佳為10mg/L至50mg/L之間，該生物用水組成的氧化還原電位是不高於-100mV，較佳為不高於-300mV，更佳為不高於-500mV，不高於-650mV為理想狀況。

本發明的第五目的，即在提供一種濾材總成的製造方法，該濾材總成用於淨水並產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成，其步驟包含：(a)提供複數載體於一容器中；及(b)將複數奈米矽微粒加入該容器中，以與該些載體進行聚集後形成一含有複數濾材的濾材總成，每個濾材含有一載體及複數奈米矽微粒。上述步驟(b)例如藉由一攪拌器對容器內的該等載體與該活性矽材進行攪拌混合，使該活性矽材與該些載體聚集以形成複數濾材，其中，以該濾材總成的重量百分比計，該活性矽材的含量是介於40wt%~95wt%之間。

本發明之濾材(或濾材總成)、濾水裝置、淨水系統與生物用水組成，是以高活性的活性矽材與生物用水反應生成含矽酸(溶解性矽)與氫氣的生物用水組成，使生物用水內的溶氫量及溶矽量兩者均獲得提升並提供安全的生物用水組成。

10:濾材

102:載體

104:表面

106:活性矽材

11:濾材

112:載體

114:表面

116:活性矽材

12:濾材

121:子載體

122:載體

123:子載體

124:表面

125:表面

126:活性矽材

13:濾材

131:子載體

132:載體

133:子載體

134:表面

500:水處理系統

501:供水系統

502:淨水系統

503:水溫控制系統

60:濾水裝置

601:載座

6011:隔件

6012:開口

602:容置空間

6021:第一子容置空間

6022:第二子容置空間

603:進水口

604:出水口

605:濾材總成

606:中空纖維膜濾芯

607:抑菌濾材總成

62:濾水裝置

621:載座

6211:隔件

6212:開口

135:表面

136:活性矽材

14:濾材

142:矽顆粒

144:表面

146:活性矽材

15:濾材

152:高分子纖維

154:表面

156:活性矽材

16:濾材

162:載體

164:表面

166:活性矽材

17:輔助濾材

18:輔助濾材

19:輔助濾材

20:第一濾水裝置

201:第一載座

202:第一容置空間

203:第一進水口

204:第一出水口

205:初濾單元

206:濾材總成

622:容置空間

6221:第一子容置空間

6222:第二子容置空間

623:進水口

624:出水口

625:濾材總成

626:中空纖維膜濾芯

627:抑菌濾材總成

64:濾水裝置

641:載座

6411:隔件

6412:開口

642:容置空間

6421:第一子容置空間

6422:第二子容置空間

643:進水口

644:出水口

645:濾材總成

646:中空纖維膜濾芯

647:抑菌濾材總成

66:濾水裝置

661:載座

6611:隔件

6612:開口

207:水流通道

208:抑菌濾材總成

22:第一濾水裝置

30:第一濾水裝置

301:第一載座

302:第一容置空間

303:第一進水口

304:第一出水口

305:初濾單元

306:濾材總成

307:水流通道

308:抑菌濾材總成

309:內管壁

32:第一濾水裝置

40:淨水系統

401:第一濾水裝置

4011:第一載座

4012:第一容置空間

4013:第一進水口

4014:第一出水口

4015:濾材總成

402:第二濾水裝置

4021:第二載座

4022:第二容置空間

662:容置空間

6621:第一子容置空間

6622:第二子容置空間

663:進水口

664:出水口

665:濾材總成

666:中空纖維膜濾芯

667:抑菌濾材總成

68:濾水裝置

681:載座

6811:隔件

6812:開口

682:容置空間

6821:第一子容置空間

6822:第二子容置空間

683:進水口

684:出水口

685:濾材總成

686:中空纖維膜濾芯

687:抑菌濾材總成

688:初濾單元

70:濾水裝置

701:載座

7011:隔件

4023:第二進水口

4024:第二出水口

4025:中空纖維膜濾芯

403:管路單元

4031:輸送管路

4032:輸送管路

4033:輸送管路

4034:輸送管路

4035:輸送管路

4036:輸送管路

404:第三濾水裝置

4041:第三載座

4042:第三容置空間

4043:第三進水口

4044:第三出水口

4045:抑菌濾材總成

405:紫外光殺菌單元

407:排出單元

408:排出單元

409:總溶解固體量量測單元

410:總溶解固體量量測單元

7012:開口

7013:隔件

7014:進水流道

702:容置空間

7021:第一子容置空間

7022:第二子容置空間

703:進水口

704:出水口

705:濾材總成

706:中空纖維膜濾芯

707:抑菌濾材總成

72:濾水裝置

721:載座

722:容置空間

723:進水口

724:出水口

725:濾材總成

726:中空纖維膜濾芯

727:抑菌濾材總成

8(8'):黏結材

9:濾材

F:水流方向

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1A是一濾材的示意圖，說明本發明濾材的一第一實施例；圖1B是一濾材的示意圖，說明本發明濾材的一第二實施例；圖1C是一濾材的示意圖，說明本發明濾材的一第三實施例；圖1D是一濾材的示意圖，說明本發明濾材的一第四實施例；圖1E是一濾材的示意圖，說明本發明濾材的一第五實施例；圖1F是一濾材的示意圖，說明本發明濾材的一第六實施例；圖1G是一濾材於掃描式電子顯微鏡下的局部放大照片，說明本發明濾材的一第七實施例(未含黏結材)，其中，圖式可代表活性矽材覆蓋載體表面10%~80%的表面積；圖1H是一濾材於顯微鏡下的局部放大照片，說明本發明濾材的第二實施例，其中，圖式可代表活性矽材覆蓋載體表面100%的表面積；圖2A是一示意圖，說明本發明濾材總成是由多個第一實施例濾材所組成；圖2B是一示意圖，說明本發明濾材總成是由多個第二實施例濾材所組成；圖2C是一示意圖，說明本發明濾材總成是由多個第一實施例濾材與多個第二實施例濾材所組成；圖2D是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第二實施例濾材、第三實施例濾材與第四實施例濾材的三種濾材所組成；圖2E是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第二實施例濾材、第三實施例濾材與第五實施例濾材的三種濾材所組成；圖2F是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第二實施例濾材與第八實施例濾材的兩種濾材所組成；圖2G是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第二實施例濾材、第三實施例濾材與輔助濾材所組成；圖2H是一示意圖，說明本發明濾材總成是包含第二實施例濾材、第三實施例濾材、第四實施例濾材與第五實施例濾材的四種濾材所組成；圖2I是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第一實施例濾材與輔助濾材的兩種濾材所組成；圖2J是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第二實施例濾材與表面附著有奈米銀或奈米鋅的輔助濾材的兩種濾材所組成；圖2K是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第一實施例濾材、第二實施例濾材、輔助濾材與一個表面附著有奈米銀或奈米鋅的輔助濾材的四種濾材所組成；圖2L是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第二實施例濾材、第五實施例濾材、輔助濾材與表面附著有奈米銀或奈米鋅的輔助濾材的四種濾材所組成；圖2M是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第二實施例濾材、第三實施例濾材、輔助濾材的三種濾材所組成；圖2N是一示意圖，說明本發明濾材總成是由包含第六實施例所組成；圖2O是一容器的示意圖，顯示一攪拌器混合攪拌漿料以形成本發明濾材總成；圖3是一示意圖，說明本發明濾材總成是由複數第七實施例濾材、第三實施例濾材、第五實施例濾材、輔助濾材與黏結材所組成；圖4A是一濾水裝置示意圖，說明本發明濾水裝置(第一濾水裝置)的一第一實施例；圖4B是一濾水裝置示意圖，說明本發明濾水裝置(第一濾水裝置)的一第二實施例；圖4C是一濾材表現圖，說明採用本發明濾水裝置的第一實施例的出水量、溶解性矽含量與氧化還原電位的實驗值；圖4D是一濾水裝置示意圖，說明本發明濾水裝置(第一濾水裝置)的一第三實施例；圖4E是一濾材於掃描式電子顯微鏡下的照片，顯示本發明單顆濾材的尺寸與外觀；圖4F是圖4E的局部區域放大照片，顯示濾材的表面有多數的奈米矽微粒聚集；圖4G是一濾材表現圖，說明採用本發明濾水裝置的第三實施例的出水量、溶解性矽含量與氧化還原電位的實驗值；圖5A是一濾水裝置示意圖，說明本發明濾水裝置(第一濾水裝置)的一第四實施例；圖5B是一濾材示意圖，說明本發明濾材整體為成型塊狀的一實施例；圖6A是一濾水裝置示意圖，說明本發明濾水裝置(第一濾水裝置)的一第五實施例；圖6B是一濾材示意圖，說明本發明濾材整體為成型塊狀且包含抑菌濾材的另一實施例；圖7是一淨水系統示意圖，說明本發明淨水系統的一第一實施例；圖8是一淨水系統示意圖，說明本發明淨水系統的一第二實施例；圖9是一淨水系統示意圖，說明本發明淨水系統的一第三實施例；圖10是一水處理系統示意圖，說明本發明水處理系統的一實施例；圖11是一濾水裝置示意圖；說明本發明整合式濾水裝置的一第一實施例；圖12是一濾水裝置示意圖；說明本發明整合式濾水裝置的一第二實施例；圖13是一濾水裝置示意圖；說明本發明整合式濾水裝置的一第三實施例；圖14是一濾水裝置示意圖；說明本發明整合式濾水裝置的一第四實施例；圖15是一濾水裝置示意圖；說明本發明整合式濾水裝置的一第五實施例；圖16是一濾水裝置示意圖；說明本發明整合式濾水裝置的一第六實施例；及圖17是一濾水裝置示意圖；說明本發明整合式濾水裝置的一第七實施例。

在本發明被詳細描述的前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。另外，濾材一詞的數量單位涵蓋一個或複數個，為了更清楚理解，於下文中，濾材/抑菌濾材的數量單位為一個；而濾材總成/抑菌濾材總成的數量單位為複數個濾材的集合體。

參閱圖1A，本發明濾材10(第一實施例)包含有一載體102，活性矽材106附著於此載體102的表面104，且活性矽材106覆蓋載體102的表面104達50%以上的表面積，較佳為活性矽材106覆蓋載體102的表面104達80%以上的表面積。因為活性矽材106 的覆蓋面積愈大，活性矽材106之間的結合也愈緊密，比較不容易因水流的沖刷而與載體102分離，因此濾材10的使用壽命可以愈長。若是活性矽材106(例如，含有奈米等級的複數奈米矽微粒)是鬆散地分布於載體102表面上，容易因為水流沖刷而被剝離開載體102，降低濾材10的使用壽命。

參閱圖1B，本發明濾材11(第二實施例)包含有一載體112(或稱主載體)，活性矽材116附著於此載體112的表面114，且活性矽材116(例如，含有奈米等級的複數奈米矽微粒)完全包覆載體112，也就是載體112的表面114的表面積100%皆被活性矽材116所覆蓋，且活性矽材116形成一活性層。

參閱圖1C，本發明濾材12(第三實施例)的載體122包含子載體121、123，也就是載體可以是由兩個以上的子載體所構成，且這些子載體的材質是相同種類的材質，例如都是椰殼活性碳。活性矽材126形成的一活性層完全包覆子載體121的表面124與子載體123的表面125。子載體121、123是一選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維。一般而言，濾材12(第三實施例)的尺寸會大於濾材11(第二實施例)的尺寸。在一實施例中，子載體可以是在本發明濾材的製造過程中由主載體分裂而成，例如在濾材造粒的過程中由前述濾材11的載體112(主載體)進一步分裂為尺寸比較小的複數個子載體121、123而形成濾材12。舉例來說，主載體為25μm~2.5mm的活性碳再分裂為2μm~1.4mm的活性碳以作為子載體。相對於只包含單個載體(主載體)的濾材11，濾材12包含多個子載體的優點是多個子載體具有的表面積或是比表面積更大，可以承載或吸附更多量的活性矽材(例如，更多數量的奈米矽微粒)，因此可以持續釋放氫氣與矽酸的時間拉長。還有，製程上可更容易地製作出相對比較大尺寸的濾材，濾材12的整體穩固性也獲得提昇，所以濾材12的使用壽命相比於濾材11得以延長。

參閱圖1D，本發明濾材13(第四實施例)的載體132包含子載體131、133，也就是載體可以是由兩個以上的子載體所構成，且這些子載體的材質包含有不相同的種類，例如子載體131是活性碳而子載體133是礦石。活性矽材136形成的一活性層完全包覆子載體131的表面134與子載體133的表面135。

參閱圖1E，本發明濾材14(第五實施例)包含有作為載體的一矽顆粒142以及覆蓋於其上的活性矽材146。其中，活性矽材146可以是複數奈米矽微粒且完全包覆矽顆粒142的表面144。本實施例的矽顆粒142可以是一顆單獨粒子，也可以是由眾多奈米等級的奈米矽微粒聚集而成的矽聚集體，矽顆粒142的尺寸可介於0.2毫米(mm)~2毫米(mm)，屬於奈米等級的奈米矽微粒的尺寸不大於800奈米。在本實施例中，濾材14的矽的含量可達到99wt% ~100wt%。

參閱圖1F，本發明濾材15(第六實施例)包含至少一條高分子纖維152以及覆蓋於其表面154上的活性矽材156，高分子纖維152可例如是靜電紡絲或例如是由熔噴製程所製得的纖維，其斷面直徑介於0.5微米(μm)~100微米(μm)。

前述第一實施例至第六實施例中所提到的活性矽材106、116、126、136、146、156，可以分別含有奈米等級的複數奈米矽微粒，其粒徑介於50nm至800nm間，較佳為100nm至400nm、更佳為150nm至350nm或200nm至300nm。例如可利用雷射粒徑分析儀(HORIBA LA950V2)測量平均粒徑D50。需進一步說明的是，一般奈米矽微粒的粒徑越小，活性越大，奈米矽微粒與生物用水兩者間的反應速率通常就越快，反應生成矽酸與氫氣的速度也就越快。但是，反應速度太快會造成奈米矽微粒很快就被消耗光，因此本發明奈米矽微粒的粒徑也不宜太小，比較適合的是50nm以上，較佳為100nm以上至400nm。在此範圍內的粒徑，生成矽酸與氫氣的反應速率適中，不會太快或太慢。但是，本發明前述實施例中的活性矽材也可以是尺寸介於800nm~1.5μm的矽微粒，雖然粒徑尺寸比較大會導致活性矽材與水反應產生氫氣與矽酸的速度變得遲緩，仍在本發明的所屬範圍內。

當前述第一實施例至第六實施例中所提到的活性矽材 (奈米矽微粒)106~156分別完全覆蓋載體102~152的表面並形成一活性層(active layer)時，該活性層的平均厚度為介於200奈米(nm)~3毫米(mm)，較佳為500奈米(nm)~2.5毫米(mm)，這樣的厚度所含有的奈米矽微粒含量可以使濾材的使用壽命達到預定的時間，例如三個月或是半年。當活性層愈厚，活性矽材所含的複數矽奈米微粒之間的團聚結合愈緊密且量愈多，可使濾材的使用壽命較長。活性層的厚度太薄在短時間內很快就失去了產生足量氫氣與矽酸的能力，濾材的耐用性不足。但活性層的厚度也不宜太厚，否則單位體積的活性矽材表面積變小，導致單位時間內氫氣與矽酸的產量過低。若以濾材的重量百分比計，活性矽材的含量大於10wt%以上是比較適量的設計，太少會使得濾材的壽命不足。除了第五實施例之外，較佳地，活性矽材的含量是介於40wt%~95wt%之間。量測方式可以將濾材或濾材總成以有機溶劑(例如TMAH)或鹼液(例如KOH、NaOH)將奈米矽微粒蝕刻掉，以分離載體與奈米矽微粒，然後過濾或乾燥後量測載體的重量，即可得知活性矽材的含量。

本發明前述第一實施例至第六實施例的濾材的尺寸可以是介於50微米(μm)~10毫米(mm)、75.5μm~8mm與300μm~6mm的其中任一種範圍，較佳為600μm~5mm，更佳為1mm~4mm；其中，載體(主載體)及子載體可以獨立地選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合，且載體(主載體)及及子載體的尺寸可分別介於25μm~2.5mm，較佳為75μm~2mm，更佳為125μm~1.5mm，最佳為150μm~1.2mm。當子載體是由主載體分裂而成時，子載體的尺寸可介於0.2μm~2mm，較佳為2μm~2mm。

舉例來說，前述濾材10、11的載體102、112及濾材12、13的子載體121、123、131，可以分別是表面分布有複數微孔洞的活性碳，例如Haycarb公司出產的等級RWAP 1074(12×40mesh)的活性碳，附著於各個活性碳表面的多數活性矽材有部分是位於該等微孔洞中。

本發明前述第一實施例至第六實施例的濾材的具體製法，以載體為活性碳為例來說明，製作濾材的步驟包含：於一具有攪拌功能的容器內加入由溶劑(例如：酒精)與前述實施例所述的活性矽材(例如：奈米矽微粒)所形成的一奈米矽漿料(slurry)，並於該奈米矽漿料內混入適量的活性碳(例如Jacobi 60×100mesh或是Haycarb RWAP 1074 12×40mesh)予以均勻攪拌，令該等活性矽材得以透過該奈米矽漿料於攪拌時所造成的擾流嵌入活性碳的微孔洞中以吸附於活性碳的表面。待活性碳均勻攪拌至奈米矽漿料後進行烘乾以移除酒精，從而製得本發明前述第一實施例至第六實施例的濾材。

參閱圖1G，顯示一濾材於掃描式電子顯微鏡下的局部放大照片，是濾材10的一第七實施例(未含黏結材)，其中，載體為活性碳的多孔性顆粒材料，由圖中可見多個微孔洞(如箭頭處所示)，且活性矽材(淺色部分)是部分覆蓋載體的表面，此圖可以用以說明活性矽材覆蓋載體介於10%~80%的表面積的任一實施例。藉由該等微孔洞使溶有氫氣的生物用水組成在濾材中流動時有更多的接觸面積。

參閱圖1H，顯示一濾材於掃描式電子顯微鏡下的局部放大照片，由圖中可見活性矽材(眾多奈米等級的奈米矽微粒)，是緻密地覆蓋在活性碳載體上，以致於看不到活性碳上的微孔洞，藉此圖式可用以代表活性矽材覆蓋載體表面100%表面積的一實施例。由此亦可知，當奈米矽微粒緻密地覆蓋在載體上，奈米矽微粒之間的結合力會比當奈米矽微粒鬆散地覆蓋在載體上來得好，而且每個面對水流衝擊的奈米矽微粒的表面積可以降低，因此可以附著在載體上比較長的時間，增加濾材的壽命。

本發明的濾材總成包含複數濾材，可以採用前述的第一實施例至第七實施例的其中任一種或是多種實施例予以任意的組合，甚至可以再額外搭配一種或多種輔助濾材進行進一步的組合。第一實施例至第七實施例以及輔助濾材在數量上或重量上的混合比例可以依照所需而設計，不以圖式為限。以下圖2A~圖2N、圖3僅為舉例說明，其他未列舉的實施例，在不脫離本發明的發明概念下，皆為本發明的範圍所涵蓋。再者，若以濾材總成的重量百分比計，活性矽材的含量大於10wt%以上是比較適量的設計，較佳地，活性矽材的含量是介於40wt%~95wt%之間。

參閱圖2A，顯示由多個第一實施例的濾材10所組成的一種濾材總成，其中濾材10例如是以複數活性碳作為載體，複數奈米矽微粒作為活性矽材所構成。

參閱圖2B，顯示由多個第二實施例的濾材11所組成的一種濾材總成。相對於上述圖2A的濾材總成，不同之處在於圖2B的複數奈米矽微粒完全包覆每個載體並構成具有一定厚度的一活性層，因此圖2B的濾材總成的使用壽命會比較長。

參閱圖2C，顯示由多個第一實施例濾材與多個第二實施例濾材所組成的一種濾材總成，藉由多個濾材10與多個濾材11相互混合可以對整體濾材總成的使用壽命進行調整，例如當濾材10的活性矽材含量偏低，此時可加入濾材11以提高整體濾材的活性矽材含量。

參閱圖2D，顯示一種濾材總成，是由包含濾材11、濾材12與濾材13的三種濾材所組成。實際上，本發明濾材總成也可以是由多個濾材11、多個濾材12、多個濾材13所組成，數量與比例可以任意組合，並不予以限制。

參閱圖2E，顯示一種濾材總成，是由包含濾材11、濾材12與濾材14的三種濾材所組成。本發明濾材總成可以是由多個濾材11、多個濾材12、多個濾材14所組成，數量與比例可以任意組合，並不予以限制。舉例來說，以濾材11為主要材料，此時濾材14與濾材12可能同時存在，也可能只出現其中一種，甚至兩者都不存在，要視濾材的造粒製程結果而定。另一例子是以濾材12為主要材料，濾材14與濾材11可能同時存在，也可能只出現其中一種，甚至兩者都不存在。

參閱圖2F，顯示一種濾材總成，是由包含濾材11與濾材16的兩種濾材所混合組成。濾材16所代表的第八實施例，其載體162的表面164被活性矽材166所部分包覆或是完全包覆，其中，載體162的材質種類是不同於濾材11的載體的材質種類。例如濾材11的載體是活性碳，濾材16的載體162是礦石，其中礦石可提供額外的功能，例如能發出遠紅外線，藉由分子振動造成共振進而切割水分子團，使水分子團變得更小易於吸收。

參閱圖2G，顯示一種濾材總成，是由包含濾材11、濾材12與輔助濾材17的三種濾材所組成，其中，輔助濾材17可以選自活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維。實際上，本發明濾材也可以是由多個濾材11、多個濾材12與多個輔助濾材17所組成，數量與比例可以任意組合，並不予以限制。加入輔助濾材17的目的在於調配濾材的比例或是提供額外的功能。例如麥飯石，具有強離子交換能力，且含有豐富的礦物質，如鐵、鈣、鋅、鉀、矽、鋁等。因此麥飯石除能吸附水中有害物質外，同時可調整水中的酸鹼值，增加水中含氧量，以及溶出適量的礦物質。其他可釋放微量元素(例如：碘、硒)的上述材料亦可作為輔助濾材17。

參閱圖2H，本實施例的濾材總成與圖2E揭露的實施例的差別僅在於多了濾材13，其他相同之處不再贅述。

參閱圖2I，本實施例的濾材總成與圖2A揭露的實施例的差別僅在於多了輔助濾材18，其選用比照前述的輔助濾材17，其他相同之處不再贅述。另外，輔助濾材18可以例如是活性碳，作為調整濾材總成中的活性矽材含量的一種方式。再者，輔助濾材18的平均尺寸可不同於濾材10的載體的平均尺寸。

參閱圖2J，顯示一種濾材總成，是由濾材11與表面附著有複數銀奈米微粒或鋅奈米微粒的輔助濾材19的兩種濾材所混合組成。輔助濾材19是作為抑菌濾材，可以有效防止濾材11或其產製的生物用水組成中滋生大量的細菌。輔助濾材19中用以附著該等銀奈米微粒或鋅奈米微粒的載體(亦稱為抑菌載體)可以選用上述輔助濾材18作為載體。

參閱圖2K~圖2M，再列舉其他幾種可能的濾材總成的態樣，其餘與前述實施例相同的部份不再贅述。

參閱圖2N，顯示一種濾材總成，由濾材15所組成，濾材15的載體152是由靜電紡絲製程所製得的高分子纖維。活性矽材(例如：複數奈米矽微粒)156是附著於各高分子纖維的表面154。製法是令活性矽材156混於紡絲溶液中(例如含有聚合物但不限於聚丙烯腈的N,N-二甲基甲醯胺溶劑)，並進行攪拌與分散，以得到含有複數奈米矽微粒的靜電紡絲溶液，接著進行靜電紡絲製程，可製得附著有複數奈米矽微粒的高分子纖維。進一步地，可以再將上述附著有奈米矽微粒的高分子纖維預氧化之後再進行碳化，可製得附著有奈米矽微粒的碳纖維。另一提的是，上述高分子纖維之尺寸並不限於奈米等級，在其它實施例中，也可以是微米等級的纖維。

同樣參閱圖2N，本發明濾材另一實施例，大致上相同於該前述實施例，其不同處在於，載體152是由熔噴製程所製得的纖維。製法是令活性矽材156混於樹脂中(例如包括但不限於PP、PET、PBT與PLA)，之後置入螺桿擠出機，接著經過熔體過濾器、計量泵等，再由熔噴噴頭噴出，即可製得附著有複數奈米矽微粒的高分子纖維。

參閱圖2O，此為本發明一容器的示意圖，顯示一攪拌器混合攪拌漿料以形成本發明濾材總成。其製造步驟包含：首先提供複數載體於一容器1中，該些載體可選自前述實施例所列舉的任一種，在此實施例中是採用活性碳(例如Jacobi 60×100mesh或是Haycarb RWAP 1074 12×40mesh)。接著提供一活性矽材以與該些載體進行混合，可由溶劑(例如：酒精)與活性矽材(例如：複數奈米矽微粒)所形成的一奈米矽漿料2作為活性矽材的來源，然後藉由一攪拌器3對容器1內的活性碳與奈米矽漿料2進行攪拌混合，使奈米矽微粒附著於各該活性碳的一表面以形成複數濾材(亦即濾材總成4)，待活性碳與奈米矽漿料均勻攪拌後進行烘乾以利溶劑的快速移除，烘乾時容器1內的溫度升至攝氏50~300度之間。活性矽材的合適含量，以該濾材總成4或單個濾材的重量百分比計，該活性矽材的含量是介於40wt%~95wt%之間。以該奈米矽漿料2的重量百分比計，該活性矽材的含量是介於10wt%~40wt%之間。攪拌器3可包括一攪拌葉片(Impeller)，主要功能在提供活性矽材與活性碳適當的剪力，以利其碰撞凝聚成二次粒子。攪拌葉片的轉速可以調變，以及可以選擇性地連續攪拌或不連續攪拌。

參閱圖3，本發明濾材總成是由複數的濾材9、濾材12、濾材14、輔助濾材18與一黏結材8(8')所組成，其中黏結材8是示意經高溫熔化後的形狀，黏結材(8')是示意尚未熔化或是熔化不完全的形狀。圖3僅作為舉例，實務上黏結材8(8')可以與前述的第一實施例至第七實施例進行任意的組合，甚至可以再額外添加一種或多種輔助濾材進行進一步的組合，例如以圖2A至圖2M的濾材總成加入黏結材8(8')。黏結材8(8')可以是一選自由下列所構成之群組：聚醚(polyether)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)、苯乙烯(styrene)、聚醯胺(polyamide)、聚酯(polyester)、聚烯烴(polyolefin)、纖維素(cellulose)、聚乙烯(polyethylene)、甘油(Glycerol)、聚乙烯乙二醇(PEG)、聚乙烯醇，及前述的一組合。

在一實施例中，以複數奈米矽微粒作為活性矽材，活性碳作為載體。黏結材結合複數奈米矽微粒與複數活性碳令部分活性矽材附著於該等活性碳(載體)上形成濾材9或濾材12，且黏結材8(8')與濾材9、12共同構成一燒結活性碳(sintered activated carbon)或是壓縮活性碳(compressed activated carbon)，從外觀來看亦即為所謂的成型活性碳(molding active carbon)。換言之，含有複數奈米矽微粒的一奈米矽材附著於該等載體的表面，且該奈米矽材覆蓋每一載體的表面10%以上的表面積，以共同形成複數濾材。較佳地，該奈米矽材覆蓋每一載體的表面40%以上的表面積。詳細地來說，此實施例之濾材總成是將活性碳、奈米矽微粒與黏結材8(8')混合後，再透過一模具熱壓以形成一生胚(green body)，最後對該生胚施以一預定溫度之處理以形成該濾材。在其他實施例中，亦可將前述實施例(如圖1A~圖3所示)的濾材或濾材總成與黏結材混合後再壓合燒結。在另一衍生實施例中，也可以將前述濾材9、活性碳與黏結材混合後再熱壓成型。值得一提的是，上述熱壓後的黏結材會形成多個孔道供生物用水流過。換句話說，以附著有奈米矽微粒的活性碳作為濾材9並以此為主要材料，此時具有多個子載體的濾材12以及具有矽顆粒的濾材14有可能存在也可能不存在，而活性碳作為輔助濾材18可以選擇性地添加入濾材11，用以提升整體濾材的強度。

參閱圖4A，此為本發明一第一濾水裝置20之一第一實施例示意圖，是用於淨水並產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成。第一濾水裝置20具有一第一載座201，於其內界定出一第一容置空間202，且具有與第一容置空間202相通的一第一進水口203及一第一出水口204。本實施例的第一進水口203及第一出水口204位於第一載座201的同一側(頂側)，並且於第一進水口203及第一出水口204之間形成一個位於第一容置空間202內的水流通道207。在水流通道207內還設有一個或多個初濾單元205，例如是不織布或是纖維濾網，以初步先過濾掉粒徑較大的水中雜質。填充一濾材總成206於第一容置空間202中，並位於上下兩個初濾單元205之間。本實施例可以採用圖1A至1H所示例的濾材、圖2A至圖2N所示例的濾材總成、或上述的任意組合，其中前述第一實施例至第七實施例的濾材以及輔助濾材在數量上或重量上的混合比例可以依照所需而設計，不以本發明圖式為限。生物用水沿著一水流方向F從第一進水口203流入一預定量的生物用水，該預定量的生物用水依序經過初濾單元205、濾材總成206，再從第一出水口204流出一所需量的含有矽酸(溶解性矽)與氫氣的生物用水組成。另一提的是，雖然圖4A所示濾材總成206在上下兩個初濾單元205之間是填滿的，但實際上並不一定如此；具體而言，在一衍生實施例中，可以將該第一實施例所述的濾材總成206僅部分填充於該第一載座201的第一容置空間202中，例如圖4A中的上下兩個初濾單元205之間的空間內僅40%~70%的空間填充有濾材總成206，使得當生物用水流進入第一容置空間202時，可以帶動該濾材總成206擾動，換言之，第一容置空間202能夠有額外的空間供濾材總成206在其中隨水流翻動，從而增加生物用水與濾材總成206的接觸面積，其結果可以在更短的時間內產製更多的矽酸與氫氣。進一步地，在另一衍生實施例中，也可以將一中空纖維膜濾芯(圖未示)設於第一載座201的第一容置空間202中，例如靠近出水口204的水流通道207內。

參閱圖4B，此為本發明第一濾水裝置22之一第二實施例示意圖。第二實施例大致上與第一實施例相同，不同之處在第一容置空間202內還多了抑菌濾材總成208。該抑菌濾材總成208包含複數抑菌載體，用以承載或吸附例如是複數銀奈米微粒或鋅奈米微粒的抑菌成份，且該等抑菌載體是一選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維、可溶性玻璃(例如是矽酸鈉Na₂SiO₃)，及前述的一組合。抑菌濾材總成208例如是以活性碳吸附有鋅奈米微粒，或是承載有鋅奈米微粒的可溶性玻璃與活性碳的混合物。抑菌濾材總成208與水反應後可釋放出銀離子或鋅離子，用以抑制第一載座201中的濾材總成206以及生物用水組成滋生細菌。圖4B中所示的抑菌濾材總成208夾在兩層濾材總成206之間，但本發明不以此為限，在另一衍生實施例中，抑菌濾材總成208也可以與濾材總成206充分地混合，平均分布於濾材總成206中。

參閱圖4C，此濾材表現圖說明採用本發明第一濾水裝置的第一實施例的出水量、溶解性矽含量與氧化還原電位的實驗數據。在配合圖4C的第一實施例中，濾材總成採用Haycarb公司的型號RWAP 1074 12×40mesh(1.7mm~0.425mm)的活性碳作為載體，總重4,587.5公克，以濾材總成的重量百分比計，矽含量為78.2wt%。由圖4C中可知一開始的溶解性矽含量與氧化還原電位分別有30mg/L以及-677mV，隨著生物用水組成的出水量增加到477公升時，溶解性矽含量大約降到12mg/L，氧化還原電位僅些微上升到-574mV。

參閱圖4D，此為本發明第一濾水裝置24之一第三實施例示意圖。第三實施例的設計精神大致上與前述實施例相同，不同之處在濾材總成206的放置位置改變，使得生物用水在接觸到濾材總成206之前要走更長的水流通道207路程，且水流要經過轉彎180度以及還得通過2層初濾單元205’(例如具有10~20μm孔徑的泡綿)才會進入濾材總成206，這樣的設計可以有效緩衝水流的直接沖刷濾材總成206，避免濾材總成206的活性矽材大量脫落而使得產出的生物用水組成呈現明顯混濁，甚至阻塞靠近出水口204的初濾單元205’(例如具有5μm孔徑的不織布)，進而濾材總成206的使用壽命得以延長。另外，如圖所示，還可額外設置一個彈性元件209(例如彈簧)對初濾單元205’施力，以壓緊濾材總成206。

參閱圖4E，此為一濾材於掃描式電子顯微鏡(例如Hitachi S-400 SEM)下的尺寸與外觀的照片，照片中只看到濾材尺寸大約為1mm ＊ 1.3mm，表面是由活性矽材(奈米矽微粒)所構成，也就是載體或絕大部分的子載體應該被活性矽材所包覆。另參考圖4F，此為圖4E的局部區域放大照片，更清楚顯示濾材的表面有許多的奈米矽微粒聚集，尺寸大約介於75nm~450nm之間。前述濾材或是奈米矽微粒的尺寸量測也可以使用雷射粒徑分析例如HORIBA LA-950 V2，可量測10nm~3mm的大小。對於微米或是毫米等級的尺寸，也可以用一般常見的網篩(mesh screen)得知尺寸大小以及篩選出所要的濾材尺寸。

參閱圖4G，此濾材表現圖說明採用上述第三實施例的出水量、溶解性矽含量與氧化還原電位的實驗數據。在配合圖4E的第一實施例中，濾材總成採用Haycarb公司的型號RWAP 1074 12×40mesh(1.7mm~0.425mm)的活性碳作為載體，並且採用如圖2O所示的設備進行製作濾材總成。接著利用篩網將製作完成的濾材總成分成三組，分別是濾材粒徑小於30mesh(<0.55mm)的第一組、8~30mesh(0.55~2mm)的第二組、5~8mesh(2~4mm)的第三組。經過實驗證實，由上述三組濾材總成以預定比例所混合而成的的混合濾料，其表現會比單獨組的表現來得佳。舉例來說，以重量百分比計，一混合濾材總成包含第一組14.3wt%，第二組47.6wt%，第三組38.1wt%，其表現如圖4G所示。由圖4G中可知溶解性矽含量最高有90mg/L以及氧化還原電位最低有-715mV左右，隨著生物用水組成的出水量增加到3212公升時，溶解性矽含量仍維持在38mg/L，且氧化還原電位仍有-587mV，採樣方式是每小時取水3分鐘，每天取水90公升。這是因為調控不同粒徑的濾材的比重可以最佳化濾材總成與生物用水的接觸面積，比起僅有偏小、偏大、或隨機的粒徑的濾材總成會有更好的表現。換言之，只要是符合下列條件：濾材總成的組成是至少二組分別含有複數第一濾材與複數第二濾材的混料，且該些第一濾材的平均尺寸大於該些第二濾材的平均尺寸，以該濾材總成的重量百分比計，該些第一濾材的預設含量不同於該些第二濾材的預設含量，如此對產出的生物用水組成應該就會有明顯的效果提昇。

參閱圖5A及5B，此為本發明第一濾水裝置30之一第四實施例示意圖。此實施例具有一第一載座301，第一載座301界定出一第一容置空間302，且具有與第一容置空間302相通的一第一進水口303及一第一出水口304。本實施例的第一進水口303及第一出水口304位於第一載座301的同一側(頂側)，並且於第一進水口303及第一出水口304之間形成一個位於第一容置空間302內的水流通道307。在水流通道307內還設有初濾單元305，例如是不織布或是纖維濾網。一濾材總成306位於第一容置空間302中，並沿一水流方向F位於初濾單元305之後。參考圖3及其說明，濾材總成306可以選用前述實施例所提到的所有種類濾材做成的成型塊狀的濾材總成，例如以燒結活性碳或是壓縮活性碳作為濾材，黏結材可以選擇性加入或不加入。如圖5B所示的濾材總成306為使用二個中空圓柱狀的燒結活性碳塊，但也可以只使用一個長度較長的中空圓柱狀的燒結活性碳塊。生物用水沿著一水流方向F從第一進水口303流入一預定量的生物用水，該預定量的生物用水依序經過初濾單元305、濾材總成306，再從第一出水口流304出一所需量的生物用水組成。生物用水的水流方向是從燒結活性碳塊的外側穿過濾材總成306後產製出含有矽酸(溶解性矽)與氫氣的生物用水組成，並往第一載座301中央處流動，該生物用水組成穿過第一載座301 的一內管壁309上的複數孔洞(圖未示)後，再經由中央處的水流通道307向第一出水口304流出。進一步地，在另一衍生實施例中，也可以將一中空纖維膜濾芯(圖未示)設於第一載座301的第一容置空間302中，例如靠近出水口304的水流通道307內。

參閱圖6A及6B，此為本發明第一濾水裝置32之一第五實施例示意圖。此實施例大致上與第三實施例相同，不同之處在於濾材(中空圓柱狀的燒結活性碳塊)總成306還包含有一抑菌濾材總成308，其中抑菌濾材總成308所使用的輔助濾材可以參考上述第二實施例所述的輔助濾材。圖6B中所示的抑菌濾材總成308是獨立的一層濾材，位於濾材總成306內側，但本發明不以此為限，在另一衍生實施例中，抑菌濾材總成308也可以與濾材總成306充分地混合，平均分布於濾材總成306中。

參閱圖7，此為本發明淨水系統的一第一實施例示意圖。淨水系統40包含一第一濾水裝置401、一第二濾水裝置402與一管路單元403。第一濾水裝置401可以採用前述任一實施例所提到的第一濾水裝置。本實施例的第一濾水裝置401具有一第一載座4011，第一載座4011界定出一第一容置空間4012，且具有與該第一容置空間4012相通的一第一進水口4013及一第一出水口4014。第一進水口4013及第一出水口4014位於第一載座201的同一側(頂側)，但本發明不以此為限，在其他實施例中，第一進水口4013及第一出水口4014也可以皆位於第一載座4011的底側，或是第一進水口4013及第一出水口4014分別位於相反側，也就是分別位於第一載座4011的頂側及底側，或是分別位於第一載座4011的底側及頂側。第一容置空間4012中容置有一濾材總成4015，而此濾材總成4015可以使用前述實施例所提到的各種濾材總成。

沿一水流方向F(如箭頭所示)，第二濾水裝置402設置於第一濾水裝置401的一下游位置，第二濾水裝置402包括一第二載座4021並界定出一第二容置空間4022。第二載座4021具有與第二容置空間4022相通的一第二進水口4023及一第二出水口4024。一中空纖維膜濾芯4025位於第二容置空間4022中，且一管路單元403包含一沿水流方向F依序連接第一濾水裝置401的第一出水口4014及第二濾水裝置402的第二進水口4023的第一輸送管路4031。圖7所示的第二進水口4023及第二出水口4024位於第二載座4021的同一側(頂側)，但本發明不以此為限，在其他實施例中，第二進水口4023及第二出水口4024也可以皆位於第二載座4021的底側，或是第二進水口4023及第二出水口4024分別位於相反側，也就是分別位於第二載座4021的頂側及底側，或是分別位於第二載座4021的底側及頂側。在另一實施例中，可加設一抑菌濾材總成(未繪示)於第二容置空間4022中，且以水流方向為基準，該抑菌濾材總成位於中空纖維膜濾芯4025的上游位置。好處是生物用水組成可以先經過抑菌濾材總成進行殺菌，之後中空纖維膜濾芯可以將抑菌濾材所含有的部份抑菌成份(例如銀或鋅奈米微粒)予以攔截。

由管路單元403輸送的生物用水先由第一進水口4013引入第一濾水裝置401中，並順著生物用水的流動方向F流經過濾材總成4015並與活性矽材反應生成矽酸與氫氣，在形成溶出有矽酸與氫氣的生物用水組成後，再順著生物用水組成的流動方向由第一出水口4014流入輸送管路4031，之後由第二進水口4023引入第二濾水裝置402中。經由中空纖維膜4025的微孔洞過濾後，再由第二出水口4024流出。中空纖維膜4025濾芯是由許多管狀結構所組成，並具有貫穿其管狀結構之微孔洞，且該等微孔洞的尺寸是介於10nm至200nm間。大於此尺寸範圍的細菌、活性矽材(例如：複數奈米矽微粒)、銀/鋅奈米微粒會被吸附並阻擋於該等管狀結構的表面，避免隨著生物用水組成從第二出水口4024流出。

第一實施例之淨水裝置40可選擇性地包括至少一紫外光殺菌單元405。較佳地是沿該水流方向F於第一濾水裝置401的一上游位置設置一個殺菌單元405，但也可以於第二濾水裝置402的一下游位置的輸送管路4033上加設一個殺菌單元405，第一濾水裝置401與第二濾水裝置402之間的第一輸送管路4031上也可以設置一個殺菌單元405(圖未示)；如圖7所示，是在第一濾水裝置401的上游位置的輸送管路4032上與第二濾水裝置402的一下游位置的輸送管路4033上各設置一個殺菌單元405。紫外光殺菌單元405是用以對生物用水或是生物用水組成進行殺菌。紫外光殺菌單元405較佳是設置於第一濾水裝置401的上游位置，好處是進入第一濾水裝置401的細菌即已大幅減少，可以有效避免在第一濾水裝置401中因為活性矽材的存在而滋生細菌，再者，更可避免造成生物用水組成中的矽酸的發生聚合。

第一實施例之淨水裝置40還可選擇性地包含至少一排出單元，本實施例中是於管路單元403上設置兩個排出單元407、408，更確切地是分別是設置在輸送管路4031與輸送管路4033上。具體來說，排出單元是一種洩壓閥門(valve)，用以連通該管路單元403的輸送管路並用以排出液體、氣體，或液體與氣體的一組合。例如排出單元407作為排氣用途、排出單元408作為排水兼排氣用途。需補充說明的是，由於第一濾水裝置401會不斷地產生氫氣而使輸送管路4031持續累積氣體，使得輸送管路4031內的壓力值過高從而影響液體流量甚至使得輸送管路4031爆裂。因此，該第一實施例之淨水系統40中的排出單元(即，洩壓閥門)407主要是用於排除在輸送管路4031內因累積過多的氣體所增加的壓力值，以藉此提升液體的流量與避免管路爆裂。排出單元408主要是用於排除累積在第二濾水裝置402中的生物用水組成與氫氣，這樣可以避免細菌在第二濾水裝置中持續滋生以及避免管路爆裂。

第一實施例之淨水系統40還可包含兩個總溶解固體量(total dissolved solids；簡稱TDS)量測單元410、409，分別是沿該水流方向F設置於該第一濾水裝置401的上游位置與下游位置，更確切地說，總溶解固體量量測單元409是設置於第二濾水裝置402的下游位置。在其他實施例中，可以選擇性地僅在第一濾水裝置401的一上游位置設置總溶解固體量量測單元410，或是選擇性地僅在第二濾水裝置402的下游位置設置總溶解固體量量測單元409。具體來說，位在上游位置處的該總溶解固體量量測單元410是設置在連接一供水系統501(參考圖10)與本發明第一濾水裝置401之間的輸送管路4032上，且位在下游位置處的該總溶解固體量量測單元409是設置在連接該第二濾水裝置402與該紫外光殺菌單元405之間的輸送管路4033上。須說明的是，位在下游位置處的該總溶解固體量量測單元409所測得的總溶解固體量(V_t)，會大於位在上游位置處的該總溶解固體量量測單元410所測得的總溶解固體量(V₀)，其兩者間具有一總溶解固體量差值(△V)。因此，本發明該第一實施例之淨水系統40增設該等總溶解固體量量測單元409、410的目的在於，利用該等總溶解固體量量測單元409、410來取得總溶解固體量差值(△V)，一旦總溶解固體量差值 (△V)小於使用者所設定的預定數值時，代表該生物用水組成內可溶出矽酸與氫氣氣泡的量已明顯下降，有更換該第一濾水裝置401之濾材總成4015的需求。總溶解固體量量測單元409、410測得的電導率數值差值(總溶解固體量差值)控制在介於10~150μS/cm為正常操作狀態，較佳為控制在20~120μS/cm之間，更佳為控制在30~90μS/cm之間。通常1ppm(TDS)=1mg/L=2μS/cm，但此線性關係會視實際溶解物質而有些微偏差，也就是說，長時間的平均值，本發明的溶解性矽(矽酸)的含量約當是控制在8~90mg/L為正常操作狀態，較佳是介於10mg/L至50mg/L之間。數值大小的控制則與本發明的濾材的尺寸、活性矽材的含量、奈米矽微粒的尺寸、活性層的厚度…等有相關性。

參閱圖8，此為本發明淨水系統的一第二實施例示意圖。該第二實施例之淨水系統42與第一實施例大致相同，不同之處在於增設一個第三濾水裝置404，位於第一濾水裝置401的一上游位置，但本發明不予以限制，在其他實施例中，第三濾水裝置404也可設於第一濾水裝置401的一下游位置(圖未示)。本實施例的第三濾水裝置404具有一第三載座4041，該第三載座4041界定出一第三容置空間4042的並具有與該第三容置空間4042相通的一第三進水口4043及一第三出水口4044。該第三濾水裝置404的該第三容置空間4042內容置有一抑菌濾材總成4045，其中，該抑菌濾材總成4045所具有的抑菌成份可例如包含複數銀奈米微粒或是複數鋅奈米微粒(例如氧化鋅奈米微粒)，且抑菌濾材總成4045可以採用本發明前述所有實施例所提到的任一種抑菌濾材，不再贅述。管路單元403具有一沿該水流方向F依序連接第三濾水裝置404及第一濾水裝置401的一輸送管路(第二輸送管路)4034，以及連接第一濾水裝置401及第二濾水裝置402的一輸送管路(第一輸送管路)4031。生物用水由第三進水口4043進入第三濾水裝置404並經過該抑菌濾材總成4045的過濾後，再從第三出水口4044流出到輸送管路4034，接著由第一進水口4013進入第一濾水裝置401並經過濾材總成4015的過濾後轉化成生物用水組成，再從第一出水口4014流出到輸送管路4031。其餘與第一實施例相同之處不再贅述。圖8所示的第三進水口4043及第三出水口4044位於第三載座4041的同一側(頂側)，但本發明不以此為限，在其他實施例中，第三進水口4043及第三出水口4044也可以皆位於第三載座4041的底側，或是第三進水口4043及第三出水口4044分別位於相反側，也就是分別位於第三載座4041的頂側及底側，或是分別位於第三載座4041的底側及頂側。

參閱圖9，此為本發明淨水系統的一第三實施例示意圖。第三實施例之淨水系統44大致上是相同於第二實施例，不同處是在於管路單元403的部分段的輸送管路是採並聯的設計。亦即使用兩個第一濾水裝置401取代一個第一濾水裝置401及一個第三濾水裝置403，且一預定量的生物用水藉由共用的輸送管路4035由第一進水口4013與第三進水口4043進入該等第一濾水裝置401，之後再分別由第一出水口4014與第三出水口4044排出一所需量的生物用水組成並流入共用的輸送管路4036。好處是同時並聯二個或二個以上的第一濾水裝置401，可以應付用水量大時的需求，讓相同量的生物用水可以在相同時間內與更多的濾材反應，避免濾材的活性矽材還來不及與生物用水充分反應即被排出第一濾水裝置401，避免產製的生物用水組成的矽酸與氫氣含量偏低，解決可能導致不符合需求的問題。再者，在管路單元403的任意位置都可以串接一個或多個第三濾水裝置(圖未示)，本發明並不予以限制。

參閱圖10，本發明的水處理系統500之一實施例包含一供水系統501、一淨水系統502以及一水溫控制系統503。供水系統501可以是市售的奈過濾或是逆滲透(reverse osmosis；以下簡稱R.O.)純水機或是其他淨水設備。當然，亦可直接取用自然水、礦泉水、地下水等其他未經過濾處理的生物用水。淨水系統502可以採用前述實施例所提及的淨水系統的可能實施方式，水溫控制系統503則是可以選擇性地加裝，這樣就可以得到冷、熱或常溫的生物用水組成(亦稱矽氫水)。另外，也可以額外設置一條輸送管路繞過該淨水系統502，這樣可以直接得到冷、熱生物用水。具體來說，本發明之淨水系統502於適當條件下(如，以R.O.純水機作為該供水系統501)，僅需單一個第一濾水裝置401即可產製所需的生物用水組成。再者，也可以於淨水系統502中增設一離子交換樹脂濾水裝置或是多價陽離子的氧化物或氫氧化物來除去/吸附矽酸，以得到氫水。

參閱圖11，此為說明一個整合式的濾水裝置之一第一實施例的示意圖，濾水裝置60包含一載座601以及分別位於載座601底側與頂側的一進水口603與一出水口604。載座601界定出一容置空間602，且此容置空間602區分為兩個子容置空間，分別為一第一子容置空間6021與一第二子容置空間6022。第一子容置空間6021連通進水口603，而第二子容置空間6022連通出水口604。填充一濾材總成605使之位於該第一子容置空間6021中，並設置一中空纖維膜濾芯606使之位於該第二子容置空間6022中。該第一子容置空間6021還包含有一抑菌濾材總成607，如圖11所示，該抑菌濾材總成607被濾材總成605夾在中間。第一子容置空間6021與第二子容置空間6022之間設有一隔件6011，此隔件6011具有至少一開口6012，用以連通第一子容置空間6021與第二子容置空間6022以讓生物用水組成通過，其中開口6012的尺寸大小並不予以限制。一預定量的生物用水沿著一水流方向F(箭頭所示)由進水口603進入第一容置空間6021，通過濾材總成605產製出含有矽酸與氫氣的生物用水組成，然後生物用水組成進入第二子容置空間6022，經過中空纖維膜濾芯606的篩濾，最後由出水口604流出。

值得一提的是，在一衍生實施例中，抑菌濾材總成607可以是選擇性的選項，亦即濾水裝置60不需要有抑菌濾材總成607。或是，在另外的一衍生實施例中，抑菌濾材總成607是與濾材總成605充分混合並分散於第一子容置空間6021中(圖未示)，並不需要如圖11所示將抑菌濾材總成607夾在濾材總成605中間。

參閱圖12，此為說明一個整合式的濾水裝置之一第二實施例的示意圖，濾水裝置62包含一載座621以及位於載座621底側的一進水口623與一出水口624。載座621界定出一容置空間622，且此容置空間622區分為兩個子容置空間，分別為一第一子容置空間6221與一第二子容置空間6222。第一子容置空間6221連通進水口623，而第二子容置空間6222連通出水口624。填充一濾材總成625使之位於該第一子容置空間6221中，並設置一中空纖維膜濾芯626使之位於該第二子容置空間6222中。該第一子容置空間6221還包含有一抑菌濾材總成627，如圖12所示，該抑菌濾材總成627被濾材總成625夾在中間。第一子容置空間6221與第二子容置空間6222之間設有一隔件6211，藉由此隔件6211界定出該第二子容置空間6222，僅留位於靠近載座621頂側的至少一開口6212作為連通第一子容置空間6221與第二子容置空間6222的渠道以讓生物用水組成通過，其中開口6212大小並不予以限制。由於隔件6211所界定的第二子容置空間6222沿著載座621的長度方向配置，因此本第二實施例的中空纖維膜濾芯626比第一實施例中的中空纖維膜濾芯606來得長，致使生物用水組成必須在中空纖維膜濾芯626中沿著一水流方向F(箭頭所示)走比較長的距離，因此可以篩濾細菌或雜質的效果會比較好。至於抑菌濾材總成627的選用與配置可以比照前述第一實施例，不再贅述。

參閱圖13，此為說明一個整合式的濾水裝置之一第三實施例的示意圖，濾水裝置64包含一載座641以及位於載座641頂側的一進水口643與底側的一出水口644。載座641界定出一容置空間642，且此容置空間642區分為兩個子容置空間，分別為一第一子容置空間6421與一第二子容置空間6422。第一子容置空間6421連通進水口643，而第二子容置空間6422連通出水口644。該第一子容置空間6421中填充有一濾材總成645，並將一中空纖維膜濾芯646設置於該第二子容置空間6422中。該第一子容置空間6421中還設置有一抑菌濾材總成647，如圖13所示，該抑菌濾材總成647被濾材總成645夾在中間。第一子容置空間6421與第二子容置空間6422之間設有一隔件6411，藉由此隔件6411界定出該第二子容置空間6422，此隔件6411在靠近載座641底側之處具有至少一開口6412，用以連通第一子容置空間6421與第二子容置空間6422以讓生物用水組成通過，其中開口6412的尺寸大小並不予以限制。生物用水組成沿著一水流方向F(箭頭所示)進入開口6412後，在中空纖維膜濾芯646內先往上行進到頂，接著再反轉向下行進到出水口644。這樣的設計可以讓生物用水組成在中空纖維膜濾芯646內行進更長的路徑，因此相對於前述第二實施例，本第三實施例的可以篩濾細菌或雜質的效果更好。至於抑菌濾材總成647的選用與配置可以比照前述第一實施例，不再贅述。

參閱圖14，此為說明一個整合式的濾水裝置之一第四實施例的示意圖，此實施例之濾水裝置66包含一載座661以及位於載座661底側的一進水口663與頂側的一出水口664。載座661界定出一容置空間662，且此容置空間662區分為兩個子容置空間，分別為一第一子容置空間6621與一第二子容置空間6622。第一子容置空間6621連通進水口663，而第二子容置空間6622連通出水口664。該第一子容置空間6621中填充有一濾材總成665，並將一中空纖維膜濾芯666設置於該第二子容置空間6622中。該第一子容置空間6621中還設置有一抑菌濾材總成667，如圖14所示，該抑菌濾材總成667被濾材總成665夾在中間。第一子容置空間6621與第二子容置空間6622之間設有一隔件6611，藉由此隔件6611界定出該第二子容置空間6622，此隔件6611在靠近載座661頂側之處具有至少一開口6612，開口6612非常靠近出水口664，用以連通第一子容置空間6621與第二子容置空間6622，致使生物用水組成在中空纖維膜濾芯646內由開口6612到出水口664之間行進更長的路徑，其中開口6412的尺寸大小並不予以限制。至於抑菌濾材總成667的選用與配置可以比照前述第一實施例，不再贅述。

參閱圖15，此為說明一個整合式的濾水裝置之一第五實施例的示意圖，濾水裝置68包含一載座681以及同樣位於載座681底側的至少一進水口683與一出水口684。載座681界定出一容置空間682，且此容置空間682區分為兩個子容置空間，分別為一第一子容置空間6821與一第二子容置空間6822。第一子容置空間6821連通進水口683，而第二子容置空間6822連通出水口684。填充一濾材總成685使之位於該第一子容置空間6821中，並設置一中空纖維膜濾芯686使之位於該第二子容置空間6822中，且一初濾單元688位於濾材總成685與中空纖維膜濾芯686之間，用以再過濾掉顆粒較大的雜質。該第一子容置空間6821還包含有一抑菌濾材總成687，如圖15所示，該抑菌濾材總成687被濾材總成685夾在中間。第一子容置空間6821與第二子容置空間6822之間設有一隔件6811，此隔件6811具有靠近載座681頂側的至少一開口6812，並形成一出水流道6813。開口6812用以連通第一子容置空間6821與第二子容置空間6822，出水流道6813連通第二子容置空間6822與出水口684，其中開口6812的尺寸大小並不予以限制。至於抑菌濾材總成687的選用與配置可以比照前述第一實施例，不再贅述。

前述整合式濾水裝置之第一實施例至第五實施例所使用的濾材，可以採用本發明濾材的第一實施例至第七實施例的其中任一種或是多種實施例任意的組合，甚至可以再額外搭配一種或多種輔助濾材進行進一步的組合。在其他衍生實施例中，可以將上述實施例所述的濾材總成605、625、645、665、685分別僅部分填充於載座601、621、641、661、681的第一容置空間6021、6221、6421、6621、6821中，例如僅佔第一容置空間的40%~80%空間，不需要完全將第一容置空間填充滿。再者，前述圖11~圖15實施例都可以在進水口處設置初濾單元以過濾雜質或是作為緩衝水流的流速，在此予以省略並未繪示。

參閱圖16，此為說明一個整合式的濾水裝置之一第六實施例的示意圖，濾水裝置70包含一載座701以及分別位於載座701底側與頂側的一進水口703與一出水口704。載座701界定出一容置空間702，且此容置空間702區分為兩個子容置空間，分別為一第一子容置空間7021與一第二子容置空間7022。第一子容置空間7021連通進水口703，而第二子容置空間7022連通出水口704。如圖5B或圖6B所示的一中空柱狀濾材總成705位於第一子容置空間7021中，並將一中空纖維膜濾芯706設置於第二子容置空間7022中。中空柱狀濾材總成705可以是採用本發明前述實施例所提到的成型塊狀濾材(如圖3)以及可能的實施方式，例如成型活性碳，從製程上又可分為燒結活性碳或是壓縮活性碳。如圖16所示，一抑菌濾材總成707位於濾材總成705的內側，但本發明不予以限制，抑菌濾材總成707也可以平均分散於濾材總成705內，也可以不使用抑菌濾材總成707。第一子容置空間7021與第二子容置空間7022之間設有一隔件7011，此隔件7011具有連通第一子容置空間7021與第二子容置空間7022的至少一開口7012，其中開口7012的尺寸大小並不予以限制。另一隔件7013配置在靠近進水口703的位置，並使濾材總成705夾在隔件7011與隔件7013之間，並使得第一子容置空間7021形成一進水流道7014。生物用水沿著進水流道7014從濾材總成705的側邊往中央處行進(箭頭所示方向)，轉化成生物用水組成後，再由開口7012進入中空纖維膜濾芯706中。

參閱圖17，此為說明一個整合式的濾水裝置之一第七實施例的示意圖，濾水裝置72包含一載座721以及同樣位於載座721頂側的一進水口723與一出水口724。採用一類似於前述第六實施例所述的中空圓柱狀濾材總成705的中空圓柱狀濾材總成725並配置於載座721所界定出的容置空間722內，再將一個配合該中空圓柱狀濾材總成725中空處形狀的中空纖維膜濾芯726設置在該濾材總成725的中空處。生物用水沿著水流行進方向F從濾材總成725的側邊往中央處行進(箭頭所示方向)，轉化成生物用水組成後，再進入中空纖維膜濾芯726中，最後從出水口724流出。至於抑菌濾材總成727的選用與配置可以比照前述第六實施例的抑菌濾材總成707，不再贅述。

前述如圖11至圖17所示的整合式的濾水裝置之第一實施例至第七實施例也可以套用取代如圖7至圖9所述的淨水系統中的第一濾水裝置401，此時第三濾水裝置403可以省略。

本發明前述任何一個實施例中所得到的生物用水組成，若採用比色法測得的溶解性矽含量於該生物用水組成內的濃度可以是介於8mg/L至90mg/L之間，較佳的濃度是控制在介於10mg/L至50mg/L之間，該生物用水組成的氧化還原電位(ORP)是不高於-100mV，較佳地不高於-300mV，更佳地不高於-550mV，不高於-650mV是更理想的狀況。該生物用水組成的氫氣濃度可以是介於0.6~1.6mg/L(ppm)，較佳的濃度是控制在介於0.8mg/L至1.6mg/L之間，更佳的濃度是控制在介於1mg/L至1.6mg/L之間。氧化還原電位是以電極(廠商：JAQUA；型號：EO221)與氧化還原電位分析主機(廠商：Horiba)量測，矽酸(溶解性矽)含量是以Merck比色法藥品量測。

本發明前述實施例所產製的生物用水組成的用途除了可以拿來做為飲用水之外，是可添加於一物品或一動物(統稱：對象)中，用以減緩該物品的氧化速度，或利於該動物之結締組織的形成 (此處需說明的是，上述生物用水組成可直接添加於該動物上，或是該動物可透過使用該物品而間接吸收該生物用水組成)。該物品例如是選自一皮膚保養品或一飲料，該動物可以是一脊椎動物，但本發明不限於此。舉凡生物體的內、外用物均可。

該皮膚保養品可以是化妝水、保濕液、精華液、化妝乳、美白乳、美白霜、或保濕霜。該生物用水組成可搭配現有的上述保養品既有成分。另值得一提的是，亦可結合面膜使用，具體而言，可直接將生物用水組成潤濕一面膜(例如不織布)，並可選擇性地搭配其他已知的面膜成分(例如：左旋C、果酸、胎盤素、各類植物萃取物等)；更佳地，生物用水組成可取代已知面膜成分中的眾多抗氧化成分與保濕成分的至少其中之一者；其中，抗氧化成分例如是維他命C、維他命E、肌肽、CoQ₁₀等，保濕成分例如是玻尿酸、甘油等多元醇類、膠原蛋白。濕潤後的面膜可以氣密的方式包裝，以避免氫氣逸失。在其他實施例中，亦可提供一面膜套組，其包括一填充有生物用水組成的瓶裝罐(較佳為玻璃瓶)，以及一乾式面膜或是一具有其它已知成分(例如：美白劑、植物萃取物、及酵素等)的面膜；實際要使用時，才以該生物用水潤濕該面膜。

此外，舉凡是容易氧化的飲料，果汁(例如蘋果汁)，皆可以做為該飲料，且偏酸性的果汁更適合生物用水組成中矽酸的存在。此外，又例如是氣泡水、啤酒、咖啡、茶飲、優酪乳、機能飲等，均可藉由其氫氣與矽酸來增添其風味。上述飲料較佳是以氣密的方式包裝，較佳是以玻璃瓶封裝。以啤酒為例，生物用水組成係可用來調整其原本矽酸含量來改變其風味，氫氣也能夠增添口感。以優酪乳為例，生物用水組成的低氧化還原電位係可活化兼性或專性厭氧菌種，例如：乳酸菌。以氣泡水為例，生物用水組成的氫氣可以與氣泡水的氣體協同產生不同層次的氣泡口感，此外並使氣泡水多了啤酒中的重要營養成分(即矽酸)，使用者可以不攝取酒精，就享有啤酒對人體的益處。以咖啡為例，生物用水組成中的矽酸，其溶於咖啡中的矽酸根離子，會與咖啡的酸性分子中和，使其失去酸性。咖啡中的酸味通常來自於乳酸及蘋果酸，甜味通常來自檸檬酸，刺鼻味通常來自奎寧酸與綠原酸，香氣通常來自丁香酚；此外尚有酒石酸等。因此，矽酸濃度介於10mg/L~20mg/L時，可以適度的淡化咖啡的酸味，若需要更進一步去除更多的酸味，可使用矽酸濃度介於20mg/L~40mg/L的生物用水組成。生物用水還可擴及到任何需要用到水的應用領域，除了該應用必須是不能含有氫氣及/或矽酸成分者外，其他均可為本發明應用之領域。舉例來說，本發明之生物用水組成還可用於啤酒的釀造，具體而言，啤酒的製造流程大致上包括：步驟a)搗碎麥芽加水並糖化、步驟b)過濾、步驟c)加入啤酒花並煮沸、步驟d)冷卻、步驟e)加入酵母進行發酵(一般包括前發酵與後發酵)、步驟f)無菌過濾，以及步驟g)充填包裝；其中，該生物用水組成可以於步驟a)、步驟c)與步驟e)中的至少一步驟中添加，如此可以調整原本來自於麥芽的矽酸濃度，且能確保發酵過程是在厭氧下進行。類似的，在其他實施例中，本發明之生物用水組成還可用於優酪乳、乳酸菌飲料等發酵飲品的製造，具體而言，優酪乳的製造流程大致上包括：步驟a)乳品滅菌、步驟b)投入菌種進行發酵、步驟c)均勻攪拌、步驟d)過濾，以及步驟e)充填包裝；其中，該生物用水組成可以於步驟a)與步驟b)中的至少一步驟中添加，如此可有助於菌種的發酵。

此外，在農漁牧領域中，亦能夠使用本發明之生物用水組成；舉例而言，在養殖池中，有些藻類，例如矽藻，若使用該生物用水組成，當中的矽酸可有利於矽藻的成長；此外，還有利於微生物繁殖，或是提高代謝量。再者，該生物用水組成還可提供低氧化還原電位的初始環境，以利於部分兼性或專性厭氧菌的生長，不過因為是在大氣環境下，所以生物用水組成的氧化還原電位仍會逐漸上升，因此養殖池並不會是以厭氧菌為主。使用者可以依據養殖池想要的環境，加入對應量及所需次數的生物用水組成。又舉例而言，在農業領域中，本發明之生物用水組成能夠用於提供與農作物內之細胞相近的氧化還原電位，以及農作物生長所需的矽，藉此提高作物的病害抵抗性及產量。例如，使用者可將生物用水注入土壤，並使其覆蓋滿水，使得土壤呈低氧化還原電位，且可以藉此吸收該生物用水組成內的矽酸(可溶解性矽)，藉此達到上述目的。

另值得一提的是，在保健領域中，包括但不限於氧化壓力衍生的疾病、神經系統疾病，以及骨骼系統疾病等的保健，本發明的生物用水組成中的可溶解性矽(矽酸)與氫氣(低氧化還原電位的主要貢獻成分)，能夠循不同的機制協同保健病灶部位。舉例而言，目前已知與氧化壓力相關的疾病包括老化、慢性發炎、癌症、神經退化性疾病、心血管疾病、關節炎、糖尿病、痛風、過敏、自體免疫疾病、與腎臟病等。因此，監測氧化壓力與避免氧化壓力升高是延緩老化、預防疾病很重要的關鍵。其中，生物用水組成中的可溶解性矽，可以用來調節細胞內的金屬離子的生成與作用，此舉對保持氧化壓力的平衡是相當重要的，具體而言，矽酸可以與無機離子形成錯合物，以安全隔離組織中的鐵，降低其產生活性氧的能力。至於生物用水組成中的氫氣，則能夠中和包括活性氧在內的自由基，因此，本發明的生物用水組成可以協同保健氧化壓力衍生的疾病。

又例如對於骨骼系統而言，本發明之生物用水組成中的矽酸，有助於人體對鈣及維他命D的吸收，從而可以預防骨質流失，而生物用水組成中的氫氣，則能夠治療關節的發炎及抑制破骨細胞(osteoclast)的分化。因此，本發明的生物用水組成可以協同保健骨骼系統。再例如對於神經系統而言，本發明之生物用水組成中的可溶解性矽與氫氣，能夠分別循不同的機制，對鋁引起的神經細胞毒性有抑制的作用，譬如降低罹患阿茲海默症的風險。

另值得一提的是，上述各淨水系統的實施例中，其第一濾水裝置401的下游處，可以增設一個循環回流裝置(圖未示)，使得水流能夠再次回流到該第一濾水裝置401，再次與活性矽材反應，進而可更迅速及/或產出矽酸與氫氣濃度更高的生物用水組成。藉此，使用者可透過控制該循環回流裝置的回流次數來決定生物用水組成的所需濃度。在一衍生實施例中，亦可增設一開關，該開關可控制水流流過不同數量的第一濾水裝置401，藉此可以用來調控濃度，亦即，流過越多第一濾水裝置401，則可更迅速及/或產出矽酸與氫氣濃度更高的生物用水組成。具體而言例如：欲製得濃度較淡者則可透過該開關只流過一個第一濾水裝置401，欲製得濃度中等者則可透過該開關流過一個第一濾水裝置401並搭配控制該循環回流裝置使該水流於該第一濾水裝置401循環多次，欲製得濃度較高者則可透過該開關控制水流流過二個第一濾水裝置401並搭配控制該循環回流裝置使該水流於該第一濾水裝置401循環多次。在其他衍生實施例中，使用者還可以透過控制面板選擇所需濃度，微電腦除了可控制該循環回流裝置的回流次數外，也可單獨或搭配控制對應流量的一般飲用水來與生物用水組成進行混合，以製造選定濃度的生物用水組成。

另外，上述各淨水系統的實施例中，可於淨水系統設置四個出水口，其出水供飲用的生物用水組成分別是純水、同時含有矽酸與氫氣的生物用水組成(下稱矽氫水)、含有矽酸但不含氫氣的生物用水組成(下稱矽水)、含有氫氣但不含矽酸的生物用水組成(下稱氫水)。其中，製得矽水的方式是，於淨水系統中增設除氣裝置/濾水裝置來除去氫氣；製得氫水的方式是，於淨水系統中增設離子交換樹脂濾水裝置或是多價陽離子的氧化物或氫氧化物來除去/吸附矽酸，因此，使用者可透過控制面板或開關閥，控制生物用水是否要流經上述第一濾水裝置401、第二濾水裝置402、除氣濾水裝置與交換樹脂濾水裝置，以因應使用者的不同需求提供不同的生物用水組成。值得一提的是，本發明的矽氫水濃度還可以進一步搭配使用前段所述的方式來調整其出水濃度。

綜上所述，本發明之濾材(或濾材總成)、濾水裝置、淨水系統與生物用水組成，是以高活性的活性矽材與生物用水反應生成含矽酸(溶解性矽)與氫氣的生物用水組成，使生物用水內的溶氫量及溶矽量兩者均獲得提升並提供安全的生物用水組成，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

11:濾材

112:載體

114:表面

116:活性矽材

Claims

一種濾材，用於淨水並產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成，其包含：一載體；及一活性矽材，附著於該載體上；其中，該濾材的尺寸介於50 μm～10 mm。
如請求項1所述的濾材，其中，該載體是一選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合。
如請求項2所述的濾材，其中，該載體包含複數子載體，每一子載體是獨立地選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合。
如請求項3所述的濾材，其中，至少部分該些子載體的每個子載體尺寸介於0.2 μm～2.5 mm。
如請求項2所述的濾材，其中，該載體是表面分布有複數微孔洞的活性碳，該活性矽材為複數奈米矽微粒且完全覆蓋該活性碳的表面。
如請求項2所述的濾材，其中，該載體是由複數奈米矽微粒聚集所形成的一矽顆粒，該活性矽材為複數奈米矽微粒且完全包覆該矽顆粒。
如請求項1所述的濾材，其中，該活性矽材含有複數奈米矽微粒，各該等奈米矽微粒的尺寸介於50 nm至800 nm之間。
如請求項1所述的濾材，其中，以該濾材的重量百分比計，該活性矽材的含量是介於40 wt%～95 wt%之間。
如請求項1所述的濾材，其中，該載體選自一顆粒材料、一纖維材料或前述的一組合，該活性矽材包覆該載體並形成一活性層，該活性層的厚度介於200 nm～3 mm。
一種濾材總成，包含複數如請求項1所述的濾材，其中，該些濾材包含複數第一濾材與複數第二濾材，該些第一濾材的尺寸大於該些第二濾材的尺寸，以該濾材總成的重量百分比計，該些第一濾材的含量不同於該些第二濾材的含量。
一種濾材總成，包含複數如請求項1所述的濾材以及複數輔助濾材，每一個輔助濾材是選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合。
一種濾材總成，包含複數如請求項1所述的濾材以及一黏結材，該黏結材用以使該些濾材相互黏結，其中該活性矽材包含有複數奈米矽微粒。
如請求項12所述的濾材總成，其中，該黏結材是選自由下列所構成之群組：聚醚、丙烯酸樹脂、苯乙烯、聚醯胺、聚酯、聚烯烴、纖維素、聚乙烯，甘油、聚乙烯乙二醇、聚乙烯醇及前述的一組合。
如請求項12所述的濾材總成，其中，在每一濾材中，該活性矽材完全包覆該載體。
如請求項12所述的濾材總成，更包含：複數輔助濾材，選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維，及前述的一組合，該些輔助濾材藉由該黏結材與該些濾材相互黏結。
如請求項15所述的濾材總成，其中，每一個輔助濾材的表面附著有複數銀奈米微粒或是複數鋅奈米微粒。
如請求項12所述的濾材總成，其中，該等奈米矽微粒的尺寸介於50 nm至800 nm，在每一濾材中，該載體是表面分布有複數微孔洞的活性碳，該些奈米矽微粒與該載體經過升溫升壓製程形成一成型活性碳。
如請求項12所述的濾材總成，更包含：一矽顆粒，該矽顆粒是由奈米矽材聚集形成且尺寸介於0.2 mm～2 mm。
一種濾材總成，用於淨水並產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成，包含複數濾材，每一濾材包括：至少一載體，該載體是選自由下列所構成群組：一主載體、複數子載體、一矽顆粒及一纖維材料；及複數奈米矽微粒，附著於該載體上；其中，該等濾材中的至少二個濾材的載體是不相同的。
如請求項19所述的濾材總成，其中，當每一濾材中的該載體是選自該主載體、該些子載體或該矽顆粒時，該濾材的尺寸介於50 μm～10 mm，該主載體的尺寸介於25 μm～2.5 mm，以及至少部分該些子載體的每個子載體的尺寸介於0.2 μm～2.5 mm。
一種濾水裝置，是用於淨水並產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成，包含：一第一載座，界定出一第一容置空間，並包括與該第一容置空間相通的一第一進水口及一第一出水口；及複數個如請求項1至9中任一項的濾材、或是一如請求項10至20中任一項的濾材總成，該濾材或該濾材總成是位於該第一容置空間中。
如請求項21所述的濾水裝置，包含：一抑菌濾材總成，位於該第一載座的該第一容置空間中，且包括：複數抑菌載體，選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維、可溶性玻璃，及前述的一組合；及一抑菌成份，承載或附著於該些抑菌載體上。
如請求項21所述的濾水裝置，包含：一中空纖維膜濾芯，位於該第一載座的該第一容置空間中。
如請求項23所述的濾水裝置，其中，該第一進水口流入一預定量的生物用水，該預定量的生物用水依序經過該些濾材或該濾材總成與該中空纖維膜濾芯，再從該第一出水口流出一所需量的生物用水組成。
如請求項21所述的濾水裝置，更包含：一具有複數孔隙的彈性體，位於該第一容置空間中且以水流方向為基準，該彈性體設置於該濾材總成的一上游位置，其中每個孔隙的尺寸介於5 μm～40 μm。
如請求項21所述的濾水裝置，更包含：一隔件，用以將該第一容置空間區分成一第一子容置空間與一第二子容置空間，其中該濾材總成位於該第一子容置空間中且該第一子容置空間連通該進水口；及一中空纖維膜濾芯，位於該第二子容置空間中且該第二子容置空間連通該出水口；其中，該隔件具有一開口，以讓生物用水組成由該第一子容置空間進入該第二子容置空間。
一種淨水系統，是用於產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成，該淨水系統包含：至少一第一濾水裝置，是使用如請求項21所述的濾水裝置；及一管路單元，含有一連接該第一進水口與該第一出水口的管路。
如請求項27所述的淨水系統，更包含：一第二濾水裝置，設置於該第一濾水裝置的一下游位置，並包括界定出一第二容置空間的一第二載座，該第二載座具有與該第二容置空間相通的一第二進水口及一第二出水口；及一中空纖維膜濾芯，位於該第二容置空間中；其中，該管路單元具有至少一連接該第一出水口及該第二進水口的一第一輸送管路。
如請求項28所述的淨水系統，更包含：一抑菌濾材總成，位於該第二載座的該第二容置空間中，且以水流方向為基準，是位於該中空纖維膜濾芯的一上游位置。
如請求項28所述的淨水系統，還包含：一第三濾水裝置，設置於該第一濾水裝置的一側，並包括界定出一第三容置空間的一第三載座，該第三載座具有與該第三容置空間相通的一第三進水口及一第三出水口；及一抑菌濾材總成，位於該第三濾水裝置的該第三容置空間內且包含一抑菌成份及用以承載或吸附該抑菌成份的複數抑菌載體，該些抑菌載體是選自由下列所構成之群組：活性碳、陶瓷、竹炭、麥飯石、石英砂、矽藻土、礦石、沸石、矽顆粒、高分子纖維、可溶性玻璃，及前述的一組合；其中，該管路單元具有至少一連接該第三出水口及該第一進水口的一第二輸送管路。
如請求項28所述的淨水系統，還包含：一紫外光殺菌單元，設置於該第一濾水裝置的一上游位置或是位於該第二濾水裝置的一下游位置。
如請求項28所述的淨水系統，還包含：至少一總溶解固體量量測單元，設置於該第一濾水裝置的一上游位置或是位於該第二濾水裝置的一下游位置。
如請求項27所述的淨水系統，還包含：一排出單元，位於該第一濾水裝置的下游位置且連通該管路單元並用以排出液體、氣體，或液體與氣體的一組合。
如請求項27所述的淨水系統，其中，該至少一第一濾水裝置的數目為二個，且該二個第一濾水裝置是從同一管路單元接收一預定量生物用水，並且由同一管路單元同時排出一所需量的生物用水組成。
一種生物用水組成，使用如請求項1所述的濾材過濾一生物用水而製得，其中，採用比色法測得的溶解性矽含量於該生物用水組成內的濃度是介於8 mg/L至90 mg/L之間，該生物用水組成的氧化還原電位是不高於−100 mV。
一種濾材總成的製造方法，該濾材總成用於淨水並產製含有矽酸及氫氣的生物用水組成，其步驟包含： (a) 提供複數載體於一容器中；及 (b) 將複數奈米矽微粒加入該容器中，以與該些載體進行聚集後形成一含有複數濾材的濾材總成，每個濾材含有一載體及複數奈米矽微粒，其中，以該濾材總成的重量百分比計，該些奈米矽微粒的含量是介於40 wt%～95 wt%之間。
如請求項36所述濾材總成的製造方法，其中，在步驟(b)中，該些奈米矽微粒在加入該容器前與一溶劑混合並調製成一漿料，以該漿料的總重量為100 wt%計，該些奈米矽微粒的含量範圍是10 wt%～40 wt%。
如請求項36所述濾材總成的製造方法，還包含一於該步驟(b)後的步驟(c)： (c) 升溫該容器，使該容器內溫度介於攝氏50～300度之間。
如請求項36所述濾材總成的製造方法，其中，該步驟(b)的該些載體與該些奈米矽微粒是藉由一攪拌器進行攪拌混合。