[发明专利]氧化铝块过滤介质

说明书

技术领域

本发明涉及活性氧化铝块过滤介质以及制备该氧化铝块的方法，用于重力给水过滤器和加压水过滤器，以除去除化学污染物之外，有效过滤包括微生物例如孢囊（cysts）、细菌和病毒的微粒污染物，而同时提供较高流速。

贯穿本说明书的所有现有技术的任何讨论不应以任何方式被认为是认可这种现有技术是本领域中公知的或者形成本领域中普通一般知识的一部分。

背景和现有技术

流体，例如液体或气体，通常含有污染物，该污染物包括微粒、化学品和有机体。在液体例如水，特别是饮用水中，理想的是在使用它们之前将有害污染物从所述液体中去除，以保持适当的卫生和安全条件来保持良好的健康。

已知一些不同的过滤水的方法，基于此，已经设计以及市售了多种设备和装置。这些方法和设备根据应用是工业用途还是家用用途而变化。

重力流动系统具有压力低的固有缺点，并且提供具有有效流速和同时具有所需过滤性和可接受吸附动力学的重力给料过滤器总是一个难题。

包括具有选定粒度分布的粉末活性碳和具有选定熔体流动特性和规定的粒度分布的粘合剂材料的碳块过滤介质是已知的，其为微小颗粒，包括微生物例如孢囊、细菌和病毒提供所需过滤，同时在重力流动条件下不断产生所需高流速。

US5505892 (Domme，1996)描述用于生产以可渗透气体和液体的模塑吸收剂元件形式制造的过滤装置的方法，包括(i)使吸收剂介质颗粒和粒状有机热塑性粘合剂介质混合，(ii)放入模具中并将其压缩，(iii)加热至约330至350℃的温度，直到粘合剂介质发生部分焦化，和(iv)冷却。该出版物描述使用颗粒型（即粒度为2 mm至3 mm）碳。

EP 0345381 (American Cyanamid，1989)描述了用于纯化液体的过滤器结构，包括多孔塑料基体内包埋的活性碳颗粒，其中活性碳颗粒的尺寸基本在低于约5微米至约150微米的范围内。该出版物描述这些极细的碳颗粒与尺寸显著大于活性碳颗粒平均粒度的热塑性粘合剂粘合。描述活性碳颗粒优选均匀分布在整个多孔塑料基体结构中。

上述现有技术描述过滤装置，其包括极高粒度的碳颗粒或极细碳微尘，并且不适于在低重力落差下满足将微小颗粒，特别是微生物从过滤的水中分离，而同时始终保持所需高流动生产量（flow throughput）的高要求。

US 7332088 (2008)公开使用铝基介质从水中去除生物物类，例如Cryptosporidium的方法，该铝基介质含有表面Al--OH基团。其还公开优选的铝基介质为氧化铝，该氧化铝在表面上水合，以形成表面Al--OH基团，用于直接吸附适当的生物物类，以及根据应用，粒度将为500微米(0.5毫米)至13毫米。这仅涉及氧化铝颗粒柱，并未涉及粘合的（bound）块。

WO2010/086079 (Unilever)公开了过滤器，其包括用无打褶的和打褶的层的螺旋形卷绕层包裹的碳块，织物层对获得所需孢囊去除方面的微生物纯度是必不可少的，没有公开替代的粒状材料的使用。本发明人们已经发现，选择特殊等级的活性氧化铝对用于在水过滤器中提供优良的包括微生物例如孢囊的微粒去除是不可缺少的，并且可以消除织物层的需求。

EP 2177252 (Unilever)公开一种方法，用于制备引入金属的碳块过滤器，但是没有公开选择用于水过滤器中的特殊等级的活性氧化铝，其提供优良的包括微生物例如孢囊、细菌和病毒的微粒去除，同时产生所需流速。

US2003140785 (Koslow Evan E)公开微生物拦截（microbiological interception）增强的过滤介质，包括平均流径低于约2微米并且由大量（an array of）活性颗粒制成的微孔性结构，至少一部分微孔性结构的表面涂布有微生物拦截增强试剂，该试剂包括与生物学活性金属结合的阳离子材料，以提供大于约4 log的病毒拦截，和大于约6 log的细菌拦截。

按照US2003140785中的公开内容，必要的是提供具有微生物拦截增强试剂的涂层，所述试剂包括颗粒上的与生物学活性金属结合的阳离子材料。由于电荷差，涂层可能在碳颗粒上，但是具有正表面电荷(pH＜9)的氧化铝颗粒上的涂层将是困难的，这是因为活性颗粒和聚合物上的相似的电荷(正)特性。本发明人们已经消除了用微生物拦截增强试剂涂布颗粒的额外步骤，所述试剂包括与生物学活性金属结合的阳离子材料，并且已经通过限定其粒度范围和BET表面积而选择特殊等级的活性氧化铝来解决问题，和已经发现缺少这一选择时并不满足性能标准。