[发明专利]过滤介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及过滤水以除去污染物并使之对人类消费是安全的方法。另外，本发明涉及用于能从水中除去包括溶解的有机物质如杀虫剂及其残余物和微生物如细菌及病毒的污染物从而使之对消费是安全的过滤装置的过滤介质。本发明还涉及制备这种过滤介质的方法。

背景和现有技术

水一般都含有污染物，包括悬浮颗粒、溶解的化学品和微生物。如果要供人类消费，则为保持良好的健康，希望在消费前从水中除去这些污染物。

已知有几种不同的水过滤方法并已设计了多种装置和设备且有商品出售。这些方法和设备随工业应用还是家用而变。

悬浮颗粒杂质一般用沉降过滤器除去，这种过滤器可以是织造或非织造布。溶解的杂质，如有机化合物，例如腐殖质、灰黄霉质、染料、脂肪酸、羧酸酯、烃、氨基酸、杀虫剂和杀虫剂残余物通过吸附在具有高孔隙率的颗粒吸附剂，如粘土或活性炭上而与水分离。传统上，致病的生物体如细菌和病毒一直是通过煮沸或用消毒剂如卤素、卤化物如氯化或碘化物处理来消除的。煮沸是杀死微生物非常有效的方法。但煮沸需要大量能量，因而是昂贵的。而且许多人不喜欢沸水的味道。用卤化物消毒也是杀死微生物非常有效的方法，但这些化学品的剂量必须仔细控制并且在消毒后必须仔细除去残余化学品。有些人发现氯化/碘化水的气味和味道很不好。因此希望具有既能从饮用水中除去这些杂质同时又尽量减少或消除上述缺点的水净化体系。

WO 00/13764(Lukasik等，2000)描述了一种过滤流体的方法，它包含下列步骤：在过滤基质上原位沉淀至少一种金属(氢)氧化物；并使过滤基质与流体接触，其中通过对过滤基质涂布至少一种金属(氢)氧化物来促进从流体中除去至少一种杂质。在该出版物中，在基材如砂子上涂布金属氯化物，如氯化铝或氯化铁，并通过在例如高于80℃的高温下涂布大量过量的碱性溶液如氢氧化铵而在砂子上沉淀金属氢氧化物。因此该出版物教导在过滤水的基材上沉淀完全水解的金属氢氧化物，如氢氧化铝[Al(OH)₃和Fe(OH)₃]。

US6630016 (Koslow Tech.，2003)描述了包含微孔结构、微生物截留增强剂和生物活性金属的过滤介质，所述微孔结构包含活性颗粒阵列，平均流径小于约2μm；所述微生物截留增强剂包含阳离子材料，所述阳离子材料具有吸附在至少部分所述微孔结构上的高荷电密度和分子量大于5000道尔顿的介质；所述生物活性金属直接紧挨阳离子材料，而且也在至少部分所述微孔结构上。该文献提及一长列满足上述标准的阳离子材料，且一般都是有机化合物，例如胺、酰胺、季铵盐、酰亚胺、烷基二甲基苄基铵(benzalkonium)化合物、双胍、氨基硅化合物及其聚合物和它们的组合。

US2004/0164018(P&G，2004)描述了提供饮用水的过滤器，它包括(a)具有进口和出口的外壳；和(b)放在所述外壳内的过滤材料，至少部分从许多中孔活性炭过滤颗粒和选自下列的颗粒形成：完全涂布阳离子聚合物的中孔活性炭过滤颗粒、部分涂布阳离子聚合物的中孔活性炭颗粒和它们的混合物。

KR 2003066880(Kwak等)公开了用于固定和生长微生物的基材，包含固定在聚氨酯海绵上的活性炭粉。炭粉已浸渍有无机促凝剂，如聚-硫酸铝或氯化铝、聚-硫酸铁或氯化铁或其它铝或铁盐。该基材用来处理废水，借此微生物吸收有机物质。

JP 61133140(Nippon Soda Co)公开了包含沸石和最多1％聚氯化铝或硫酸铝的混合物的颗粒。将该颗粒与污水混合并在下沉时收集悬浮物质。

在最后2篇文献中所述的方法涉及混合拟处理水和包含金属化合物的基材并且需要将基体与水分离的额外步骤。同时，水保持与基材长时间接触：在Korean专利中最多要10min或更长时间。

发明概述和目的

现已发现，污水通过包含其上已吸附具有特定OH与金属之比的预水解荷正电多价金属物质的固体基材的过滤介质的过滤能高效地除去微生物、溶解的有机物质和颗粒杂质。

因此本发明的目的是提供过滤水的方法，它包括让水通过过滤介质床，所述过滤介质床包括其上已吸附有预水解荷正电多价金属物质的固体基材，由此除去微生物、溶解的有机物质和颗粒杂质，从而使水适合于人类消费。

本发明的另一个目的是提供改进的过滤介质，它能除去微生物、溶解有机物质和颗粒杂质并在长期使用中良好地起作用。

发明详述