[发明专利]用于去除饮用水中咖啡因的过滤介质及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种去除饮用水中咖啡因的过滤介质及其制备方法，由该过滤介质构成的滤芯、净水装置和饮水机。

背景技术

咖啡因是一种中枢神经兴奋剂，有咖啡因成分的咖啡、茶等饮料十分畅销，是世界上最普遍被使用的精神药品。

咖啡因一般对成年人的毒性不大，婴幼儿则比较敏感。有关专家曾用小鼠、大鼠研究了咖啡因的致畸形作用，发现咖啡因会诱发子代脑积水、骨骼发育不良、趾骨骨骼畸形、心脏异位、腭裂，使子代死亡率高等。

咖啡因对人体的诱变表明：咖啡因对精子畸变率、断裂数均明显增加；还会增强拟放射线致断剂对精子染色体畸变的作用。长期使用或摄入过量的咖啡，会产生生殖毒性，如：流产、死胎、无脑儿、低体重儿、唇腭裂、发育迟缓、神经缺陷、行为缺陷等；还容易导致幻听、幻视、幻觉，血压明显上升；使人心跳不规则、胃肠紊乱、发抖、焦虑不安、易怒、易冲动、失去专注力以及失眠；还有类似阿尔茨海默氏症对大脑造成的损伤，咖啡因对大脑的伤害同大麻或可卡因等毒品的伤害一样惊人。

欧美多国的调查显示，河湖水中普遍包含非处方类药物咖啡因，几乎所有取水样中均可检出，一些城市的郊区居民饮用水中的咖啡因浓度更高。

一般常规的水处理工艺难以去除咖啡这种低分子量、亲水性极强、不易挥发的物质；高级氧化技术应用比较麻烦，成本高；纳滤膜与RO反渗透膜、电渗析膜法水处理费水费电，成本高，设备复杂，浓缩液不易处理，会导致二次污染。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种过滤介质及其制备方法，该过滤介质对饮用水中的咖啡因的去除率高，还提供了由这种过滤介质构成的滤芯、净水装置以及饮水机。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于去除饮用水中咖啡因的过滤介质的制备方法，包括如下步骤：

a)将包含木质活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、中孔分子筛粉、5A分子筛粉和发孔剂的原料混合，所述木质活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、中孔分子筛粉、5A分子筛粉和发孔剂的重量比为：80～250∶200～400∶100～350∶100～350∶50～150；

b)将步骤a)所得的混合物在模具中压制，烧结，冷却。。

作为优选，所述木质活性炭粉、超高分子量聚乙烯粉、中孔分子筛粉、5A分子筛粉和发孔剂的重量比为：100～200∶250～350∶120～300∶120～300∶80～120。

压制压力为0.4MPa～1.0MPa，烧结温度为200℃～300℃，烧结时间为120分钟～150分钟，烧结后冷却至40℃～60℃脱模。在此制作过程中，在发明人很多次的试验之后，得出在烧结温度范围在200℃～300℃内制作出的过滤介质，过滤效果更好。

活性炭是一种多孔性炭吸附剂，它具有如蜂窝状丰富的孔隙结构、巨大的比表面积、特异的表面官能团、稳定的物理和化学性能，是优良的吸附剂、催化剂或催化剂载体。根据原料来源不同活性炭可分为木质活性炭，如椰壳活性炭、杏壳活性炭、木质粉炭等；矿物质原料活性炭，如各种煤和石油及其加工产物为原料制成的活性炭；其它原料制成的活性炭，如废橡胶、废塑料等制成的活性炭。优选活性炭的比表面积不低于1100平方米/克。本发明使用木质活性炭，木质活性炭较煤质类活性炭比重小，具有更多的中孔。

活性炭可以高效吸附饮水中的有机物、重金属、异色异味，尤其是医用活性炭，作为通过国家相关药品监督标准的产品，杂质含量更低，表面积更大，吸附效果也更好，对颜色和气味的吸附尤佳，选用医用活性炭可以保证过滤介质直接用于饮用水的处理。

作为优选，本发明的木质活性炭粉为粒径为74μm～89μm的木质医用活性炭粉，具有很快的吸收速度和很大的吸附容量，能够吸附去除水中的咖啡因。

所述超高分子量聚乙烯为重均分子量大于100万的聚乙烯，优选的粒径为89μm～104μm。超高分子量聚乙烯可从国内生产厂家得到，如北京东方石油化工有限公司助剂二厂可提供M-I型(分子量为150±50万)、M-II型(分子量为250±50万)、M-III型(分子量为350±50万)、M-IV型(分子量为大于400万)等规格的产品。超高分子量聚乙烯的一个作用是粘结和形成过滤介质骨架的作用，因为超高分子量聚乙烯的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流动，所以利用超高分子量聚乙烯通过压制，烧结得到的过滤介质，容易形成微孔，可以起到吸附水中溴酸盐的作用。