[发明专利]水净化滤筒

说明书

技术领域

本发明涉及包括交联聚合物或复合材料多孔粒子的滤筒，能够从饮用水和工业用水中高效能地去除溶解的有毒重金属离子和其他有害物质。

背景技术

从例如电镀车间中的工业废水、石化或制药行业的催化剂残留物、例如矿井的排放水和渗透水中去除或提取或回收含金属离子尤其是含重金属离子以及重金属污染土壤的复原成为日益重要的问题，因为含重金属离子特别是任何一种都对环境具有有害影响，并且在稀有或经济战略金属情况下，它们的回收具有经济利益。也就是说，一方面环保处于最前沿，另一方面贵重金属供给具有大的利益，贵重金属的可得性正日益变得有问题或者其价格正在上涨。去除或提取或回收含金属离子或含重金属离子的吸附剂的更重要的应用领域为它们在饮用水处理和海水淡化中的分离。同样地，例如用于氯碱电解或相似过程的浓盐溶液中含重金属离子的分离也具有大的利益。

现有技术中，过滤系统用于例如使用吸附材料结合金属离子。然而，之前使用的系统经常对某些金属离子表现出过低的选择能力或导致不需要的金属离子的不完全分离。在饮用水处理中，作为软化的副作用，经常存在非期望的淡化，由此钠离子含量大大上升。已知过滤系统的进一步缺点为过低的效能或操作周期期间效能的下降。经常需要在高压下操作以增加效能。并且经常存在膜堵塞，例如在顺流反渗透中。另外，不需要的离子很经常地被释放进溶液。

因此本发明的目的是消除上述问题。

发明内容

通过水净化滤筒解决该问题，所述滤筒具有带有至少一个进水口102的筒上部101、带有至少一个出水口113的筒下部110以及围壁11，其中筒下部110和/或筒上部101是可移动的，其中所述滤筒内部具有一床，所述床包括平均粒径大于50μm到1000μm的含羟基或氨基基团的交联聚合物多孔粒子，其中所述床体积与所述床正面面积的比在大约0.03到大约1.5的范围内。

根据一实施例，所述床体积与所述床正面面积的比在大约0.1到大约1.0的范围内。这尤其涉及到将所述床在流动方向上布置为径向可灌注的布置中。在这之中，从顶部到底部将含金属离子溶液通过所述床。

根据进一步的实施例，所述床体积与所述床正面面积的比在大约0.03到大约0.05的范围内。这尤其涉及到所述床在流动方向上配置为径向可灌注的布置中。这样，从上方或底下将含金属离子溶液引进所述滤筒，接着径向通过所述床。

优选地，在流动方向上将多孔渗透膜或熔块布置在所述床上侧和/或所述床下侧。所述膜或熔块用于将粗颗粒过滤出溶液。

优选地，多孔渗透膜或熔块具有直径从5到50μm的小孔，优选地20到50μm。

在根据本发明的滤筒中，一方面能够将所述床布置为垂直或者径向可灌注。在所述垂直可灌注布置中，从上方或底下将含金属离子溶液通过所述床。在径向可灌注布置中，将含金属离子溶液径向通过所述床。在该布置中，所述正面面积与垂直可灌注布置相比增加。因此，改良筒几何形状、所述床的长度和直径变化是可能的。

优选地，所述滤筒中床的长度在1cm到50cm的范围内变化，更优选地，1到30cm。所述滤筒的优选直径在1到20cm的范围内，更优选地3到20cm，最优选地4.5到9cm。对于工业应用，所述床长度和床直径能够显著更大并在米范围中。

优选的床体积为50到1500cm³，更优选地，60到1400cm³，最优选地90到1325cm³。相应地，在工业应用中，所述床体积也增加。

优选实施例具有对圆柱筒来说的3.75cm半径、30cm床深度、44.2cm²正面面积和1325.4cm³床体积。

进一步优选实施例具有对圆柱筒来说的4.5cm半径、1到9cm床深度以及63.6cm²正面面积，优选地4.5cm床深度。

如上已经所述，所述滤筒包括一床，所述床包括多孔粒子，其中所述多孔粒子具有从100％干燥粒子开始的在水中300％的最大膨胀系数。

优选地，所述多孔粒子具有20-2000μm的平均粒径，优选地50-1000μm，最优选地80-500μm。进一步地，也能够包括一种移除微量污染物的材料，优选地活性碳。

根据所述滤筒的实施例，所述多孔粒子和所述移除微量污染物的材料布置在所述滤筒内的不同区域中。

根据进一步实施例，所述多孔粒子和所述移除微量污染物的材料存在于所述滤筒内的混合物中。