[发明专利]相同利用的水过滤器及方法

说明书

本发明专利申请是国际申请号为PCT/US02/27000，国际申请日为2002年8月23，进入中国国家阶段的申请号为02820702.5，名称为“相同利用的水过滤器及方法”的发明专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及相同利用的水过滤器及其制造方法，更具体地讲涉及包含活性炭颗粒的水过滤器领域。

发明背景

水中可能包含有许多不同种类的污染物，其中包括如颗粒、有害化学物质以及如细菌、寄生虫、原生动物和病毒等微生物有机物。在很多情况下，必须要将这些污染物除去后，水才能够使用。例如，在许多医疗应用领域和在某些电子器件的制造过程中，都需要使用高度纯净的水。另外一个更为普遍的实施例是，水在可饮用即适于饮用之前必须将任何有害污染物除去。尽管已有现代化的水净化方法，但对于普通大众仍存在风险，尤其是对于婴儿和免疫系统受损的人具有相当大的风险。

在美国和其它发达国家，市政处理过的水中典型地包含以下一种或多种杂质：悬浮固体颗粒、细菌、寄生虫、病毒、有机物质、重金属和氯。有时水处理系统的故障和其它问题会导致水中的细菌和病毒不能被完全清除。在其它国家，由于一些地区人口密度不断增加、水源不断减少并且没有水处理设备，与污染水接触已经导致了致命的后果。由于饮用水源普遍与人和动物的排泄物相邻，因而微生物污染是影响健康的主要问题。水中滋生微生物所产生的污染估计每年会造成大约六百万人死亡，其中有一半是5岁以下的儿童。

1987年美国环境保护署(EPA)引入了“微生物水净化装置的测试指南标准和议定书”。该议定书确立了对在公用或家用供水系统中设计用于减少与人体健康相关的特定污染物的饮用水处理系统的性能的最低要求。要求规定供应水源中流出的水中病毒清除率为99.99％(或相当于4log)，细菌清除率为99.9999％(或相当于6log)才能够满足要求。按照EPA议定书，病毒在流入的水中其浓度应为1×10⁷/每升，细菌在流入的水中其浓度应为1×10⁸/每升。由于大肠杆菌(E.coli，细菌)在供水中普遍存在，且其被饮用后将产生相关危害，因而将这种微生物作为主要的细菌研究对象。类似地，MS-2细菌噬菌体(或简称为MS-2噬菌体)是一种典型地用于病毒清除的代表性微生物，因为其大小和形状(即大小为约26nm，且为二十面体)与很多病毒相似，因此，过滤器去除MS-2噬菌体的能力即可说明其去除其它病毒的能力。

由于对于改善可饮用水质量的具有需求与普遍关注，因此总是希望提供能够去除流体中的细菌和/或病毒的有效的过滤材料。

发明概述

本发明提供可饮用水的过滤器。过滤器包括具有一个入口和一个出口的壳体，过滤材料设置在该壳体内，并至少部分地由多个过滤颗粒形成。过滤颗粒零电荷点大于约7，且多个过滤颗粒的中孔隙与大孔隙的容量之和大于约0.12mL/g。

附图简述

虽然本说明书通过特别指出并清楚地要求保护本发明的权利要求作出结论，但应该相信由下列说明并结合附图可更好地理解本发明，其中：

图1为中孔隙酸性活性炭颗粒CA-10，和中孔隙碱性活性炭颗粒TA4-CA-10的BET氮吸附等温线；

图2为图1中颗粒的中孔隙容量分布；

图3为图1中颗粒的零电荷点图表；

图4为依照本发明制造的轴流过滤器的横截面侧视图；

图5举例说明图1过滤颗粒大肠杆菌浴浓度关于时间的函数；及

图6举例说明图1过滤颗粒MS-2浴浓度关于时间的函数。

优选实施方案的详细描述

I.定义

本文中使用的术语“过滤器”和“过滤”是指与通过吸附和/或尺寸排除方式除去微生物(和/或去除其它污染物)相关的结构或机制。

本文中使用的短语“过滤材料”意指过滤颗粒的聚集体。形成过滤材料的过滤颗粒的该聚集体可为同类或异类。在过滤材料内过滤颗粒可为均匀或非均匀分布(例如，不同过滤颗粒组成的层)。形成过滤材料的过滤颗粒也无需具有相同的形状或尺寸，并可以松散或相互连接的形式提供。例如，过滤材料可包括与活性炭纤维结合的中孔隙碱性活性炭颗粒，并且这些过滤颗粒或可以松散关联形式提供，或由聚合体粘合剂或以其它方式部分或全部粘结的形式提供以形成整体结构。