[发明专利]低压降胞囊过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及一种净化饮用水的过滤器，尤其是涉及一种各层中使用不同纤维介质的多层过滤器，其可除去胞囊且具有长寿命和低压降。

背景技术

为了具有关于饮用水系统中减少胞囊的NSF认证资格，当按照NSF标准53公布的方案进行试验时，过滤器必须减少胞囊至少99.95％的数量。包括在压力下结合的碳粒子的多孔碳块过滤器已被制造并且是可用的，其能够满足NSF关于减少胞囊的要求。但是，碳块的结构必须非常密且由非常小的碳粒子组成，以除去胞囊。因此，对于给定的流速，穿过这种多孔碳块过滤器的随之产生的压降通常非常高。此外，高密度的碳块倾向于滤掉水中存在的所有类型的颗粒物质，并具有高的过滤效率。这就会导致过早的堵塞，和更频繁的更换过滤器。如上所述，主要问题就是高压降和低流速。

能滤掉胞囊的过滤器，也已由沉积在中空的芯上的充碳合成纤维的单一活性层制成。然而，为了除去胞囊，这些过滤器的孔隙率如此之低，以致于它们也要经受与碳粒子制成的过滤器同样的高压降和低流速。

发明内容

根据本发明的一个方面，长寿命、低压降、去除胞囊的水过滤器包括至少二层形成于刚性的有孔的圆柱形芯的纤维层，每层具有明显不同的纤维构成。纤维层包括在芯上的第一活性纤维层，纤维具有在约0.5至5.0μm的范围内的多个直径并具有在约0.3至1.0mm的范围内的多个纤维长度，和粘合剂。第二活性纤维层叠置并覆盖在第一活性层的上面，且具有在约5至45μm的范围内的多个纤维直径及在约1至7mm的范围内的多个纤维长度，和粘合剂。

优选地，第一活性层纤维包括玻璃纤维。然而，第一活性层也可以包括合成纤维。如果使用合成纤维，合成纤维可以具有约5μm的直径和约1mm的长度。合成纤维的一个优选形式是聚乙烯。合成纤维优选用于第二活性层。纤维可以包括聚烯烃和腈纶纤维的混合物。优选地，在芯和第一活性纤维层之间插入后过滤(post-filtration)合成纤维层。后过滤层内的纤维可以具有在约5至40μm的范围内的多个直径和在约1至7mm的范围内的多个长度。用于后过滤层的合成纤维选自包括聚乙烯，聚丙烯及其混合物的组。

第一和第二活性层优选由纤维的含水浆料沉积在芯上，最优选通过应用真空沉积工艺沉积。根据本发明的方法，第一活性过滤层由具有在约0.5至5μm的范围内的多个直径和在约0.3至1.0mm的范围内的多个纤维长度的纤维、和粘合剂的含水浆料沉积于刚性的有孔的芯上。第二活性层由具有在约5至45μm的范围内的多个纤维直径和在约1至7mm的范围内的多个长度的纤维、和粘合剂的含水浆料沉积在第一活性层上。优选地，在沉积第一活性层的步骤之前，该方法包括由具有约5至40μm的多个直径和在约1至7mm的范围内的多个纤维长度的纤维的含水浆料沉积后过滤层在芯上的步骤，和在后过滤层上沉积第一活性层的改良的步骤。沉积步骤优选包括真空沉积。该方法还包括通过加热以移除水分和凝固粘合剂的固化过滤器的步骤。

在本发明的优选的实施例中，长寿命，低压降、去除胞囊的水过滤器包括刚性的多孔的圆柱形芯，沉积在该芯上的第一活性纤维层，纤维具有在约0.5至5μm的范围内的多个直径和在约0.3至1mm的范围内的多个不同长度，和粘合剂。第一层具有约0.5μm的标称孔隙率。第二活性纤维层沉积在第一层上，第二层的纤维具有在约5至45μm的范围内的多个直径和在约1至7mm的范围内多个不同的长度，和粘合剂。第二活性层具有在约1至30μm的范围内的标称孔隙率。过滤器被封在壳体中，使适于接收要过滤的水，和引导水沿径向通过第二层，第一层和芯。优选地，过滤器包括一个后过滤纤维层，其在第一活性层之前沉积在芯上。后过滤层包括具有在约5至35μm的范围内的多个直径，和在约1至7μm范围内的多个不同长度的纤维。后过滤层具有在约5至15μm的范围内的标称孔隙率。

纤维选自由玻璃纤维、合成纤维和纤维素纤维组成的组。第一活性层纤维优选主要包括玻璃纤维。第一活性层纤维也可以包括合成纤维。在优选的构成中，包括玻璃纤维90wt％，合成纤维10wt％。优选地，玻璃纤维包括65wt％的具有0.6μm直径的纤维和25wt％的具有2.6μm直径的玻璃纤维。

第二活性层纤维优选包括合成纤维，更优选，聚乙烯纤维，腈纶纤维和聚丙烯纤维的混合物。

后过滤层纤维优选包括合成纤维，更优选聚烯烃纤维，诸如聚乙烯和聚丙烯。