[发明专利]具有空隙空间的复合块体

说明书

本发明涉及适用作过滤介质的复合块体、采用了所述复合块体的过滤器以及制备所述复合块体的方法。

背景技术

吸收性材料的复合块体在液体进料流的处理中（如在水处理应用中）可用作过滤介质。在此类应用中，复合块体可以包括通过聚合物粘合剂材料（如包括例如超高分子量（UHMW）聚乙烯在内的一种或多种聚烯烃材料）粘合在一起的活性炭颗粒。当用于从水中移除有机污染物时，复合块体提供相当于并且常常优于松散炭颗粒层的处理能力的处理能力。此外，复合块体的构造致密并且可以经过处理而使通常与处理松散炭颗粒层有关的混乱情形减少。

通过在块体的构造中包括除活性炭以外或替代活性炭的适当组分，可制备出用于多种过滤应用中的任一种的复合块体。这些组分可以包括例如离子交换树脂、吸附材料；金属离子交换沸石吸附剂；活性氧化铝；银、锌以及卤素基抗微生物化合物；酸气吸附剂；砷还原材料、碘化树脂、纺织纤维等。

尽管复合块体已被广泛用于多种过滤应用中，但此技术具有一些早为人知的缺点。一个此类缺点在于沉积物含量高的过滤进料的处理。举例来说，已使用包含活性炭的复合块体过滤介质来纯化住宅输入点（POE）处的生活用水。生活用水供应中的沉积物含量可能较高，并且由复合块体过滤器（例如活性炭块）构成的过滤介质受损于对此类沉积物的低容许度。因此，复合块体过滤器在最初暴露于含有泥砂、铁等高沉积物含量的进料流之后，在相对较短的时期内就会完全淤塞（例如变得堵塞）。

一个早就觉察但尚未满足的需求是关于一种适用作过滤介质的复合块体构造，所述复合块体构造当用于处理（例如过滤）沉积物含量高的进料流时比较耐淤塞；制备此类复合块体的方法；以及包括此类复合块体的过滤系统。

发明内容

本发明的实施例解决了此项技术的缺陷，并且提供适用作过滤介质并且适合用于处理沉积物含量相对较高的液体进料流的复合块体。

在一些实施例中，本发明提供一种复合块体，所述复合块体包括用聚合物粘合剂使彼此络粘结的活性炭颗粒；以及延伸穿过所述块体的弯曲的多孔网络，所述弯曲的多孔网络还包括其中的多个空隙空间，大部分空隙空间各自的平均直径大于所述弯曲的多孔网络中其余部分的平均直径。

在另一个实施例中，本发明提供一种过滤器，所述过滤器包括至少一个如此前所描述的复合块体，所述复合块体被封闭在一个壳体中，所述壳体具有液流入口和液流出口，并且被配置成引导液流穿过所述入口到达复合块体，并穿过复合块体的弯曲的多孔网络，接着穿过所述出口，离开过滤器。

在另一个实施例中，本发明提供一种制备复合块体的方法，所述方法包括将活性炭、聚合物粘合剂以及成孔材料混合以提供可模制混合物；将可模制混合物放到模具腔体中；加热模具腔体和可模制混合物以使聚合物粘合剂熔融；以及冷却模具以使聚合物粘合剂再硬化，由此形成复合块体。

本文用于描述本发明各种实施例的诸方面的各种术语应理解为具有本领域普通技术人员已知的含义。为清楚起见，某些术语应理解为具有本文所阐述的含义。

“成孔材料”是指被包括作为用于制备如本文所述的复合块体的初始组分的材料（例如颗粒）。成孔材料包括有利于在复合块体的多孔网内产生空隙空间的材料。

“沉积物寿命”是指用于评估过滤介质容许过滤进料内颗粒的存在的能力的量度。如本文所用，沉积物寿命是以标准测试测定，在所述标准测试中，进水掺杂有浓度为0.13克/加仑的A4细小测试用粉尘。进水/粉尘混合物被引导穿过包括所测试的过滤介质的过滤器，同时监测过滤器两端的压力差。沉积物寿命是通过测定从测试开始直到当跨过滤介质的压力差升高超过其初始压力差测量值35psi时馈送到过滤器的测试用粉尘的总量来确定。

“超高分子量聚乙烯”（UHMW PE）是指平均分子量为约2×10⁶克/摩尔（g/mole）或更大的聚乙烯。

如本文所用，“一种（个）”、“所述（该）”、“至少一种（个）”以及“一种或多种（一个或多个）”可互换使用。因此，例如，包括“一个”膜的制品可以被解释为意指所述制品包括“一个或多个”膜。通过端点详述的任何数值范围包括所述范围内所包含的所有数值（例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等）。