水净化加强系统的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种低成本饮用水净化系统和一种饮用水不再适于饮用时向使用者报警的传感器。这种低成本水净化系统具有能使有益物质或有益分子被加入水中的附加功會K。
【背景技术】
[0002]水净化系统可包括很多不同的用于去除水中杂质的各种机械装置的零部件。现有的一种水净化系统通常是指终端净水机(point-of-use) (POU)水净化系统。这样的终端净水机是由去除相对少量的水中杂质的零部件构成的，例如面向居室或桌上使用的系统相比于像市政水处理设备这样的大型中心设备。
[0003]终端净水机系统一般是面向高端市场的，例如，能接受高价钱的终端净水机系统的市场。由于缺少低成本情况下的创造性设计，终端净水机系统还没有有效的打入广阔的低端市场。
[0004]典型的终端净水机系统具有用于去除沉积物的预过滤材料，然后是能去除病原体和有时是无机材料的机械装置。包含像过滤材料这样易损件的终端净水机系统的一个最重要方面是能在所述过滤材料到了更换时间时向使用者或服务人员发出警告或提示的“终点”检测系统。绝大多数的终端净水机系统是使用基于时间的系统，即经过一段时间后，用亮灯(或其他方式的指示装置)告知是时间更换过滤器了。这种相对低成本的传感器是不够好的。如果所述水净化系统在不同环境条件下使用，为了避免被污染而更换过滤介质所需的时间间隔长度会有很大的变化，因此受污染的水就有可能经过所述水净化系统。
[0005]测定水中成分(和安全性)的主要方法是定期取水样，然后将这些水样送到实验室，在实验室有相对大型的设备用来分析水中的成分。所提供的信息反馈给使用者或服务人员，告知水中的成分。另外，现场还有成套的测试像氯这样的特别污染物的设备。总的来讲，这些标准化的测试方法中没有哪一种是通用化的或能适用到终端净水机系统上的。同样地，也没有哪一种测试方法是普通消费者可以使用的。
[0006]现有的终端净水机水净化系统不向水中添加有益成分。发现用于糖果糕点业或餐饮业的典型系统会将分子或化合物加入水中。例如像苏打水喷泉是将用于调味的分子和化合物通过简单的混合液体流加入到苏打水中，而不是加入对消费者健康有益的成分。
[0007]现需要一种用于净化水和/或向水中添加有益成分的改进的系统出现。而本发明迎合并满足了这一需求。
【发明内容】
[0008]一方面提供一种水净化系统，包括至少两种过滤介质，该过滤介质的相对量能使第一污染物首先饱和，并且使第二污染物的饱和具有一个滞后。另一方面提供一种净化水的方法，包括:使水通过一个系统，该系统包括至少两种过滤介质，所述过滤介质的相对量能使水中的第一污染物首先饱和，并且使第二污染物的饱和具有一个滞后。
[0009]本系统的一个重要方面是将该系统的使用者作为病原体或其他危险物质的终点检测装置。该系统的这一方面最终使水的净化成本降低，净化水更安全。本发明的系统通过使用者的视觉和嗅觉将使用者作为检测装置。当水的过滤材料到达或将要到达寿命终点时，水净化系统中的机械装置就释放出颜色。另外，所述系统还具有向水中释放不同味道的能力，用以提醒使用者过滤材料已经达到寿命终点。再有就是既然以低成本的方式引入这些检测机械装置，则相同的机械装置也可用来将所需的分子或化合物加入净化水，因此可产生健康饮料和/或治疗性饮品。
【附图说明】
[0010]图1是本发明第一实施例低成本砷净化系统的示意图；
[0011]图2首先示出如何穿过除味介质和在水开始被砷污染前其具有不良霉味或泥土味道会滞后一些时间。
[0012]图3示出定时释放胶囊以恒定的速率释放味道物质，下游介质吸收所述味道物质并且在正确的时间饱和。
[0013]图4示出定时释放胶囊在本案净化系统的端部被设计成突变释放的形式；
[0014]图5示出定时释放胶囊被设计成随时间推移释放均匀剂量的气味；
[0015]图6示出定时释放胶囊被设计为外壳以一速率溶解以使在砷介质快要饱和时气味尽可能的突然释放；和
[0016]图7和图8示出AC/GF0组合的过滤材料在其寿命期间从查帕拉水(Chapalawater)中除砷的结果。
【具体实施方式】
[0017]参照附图，图1是本发明第一实施例低成本砷净化系统的示意图。系统2包括用于盛放所要净化水的储水器4，该储水器通过阀8连接到过滤器区域10，该过滤器区域具有一系列的修复介质(remediat1n medias) 12，14，16。水经过所述过滤区域10，流经阀20由喷嘴18排入接收容器22。
[0018]预过滤材料12的设计目的为能消除水中大的颗粒和沉淀。紧接所述预过滤材料12设置有一系列的过滤介质，所述过滤介质被设计为能从水中去除特定的原子、分子或化合物，和/或被用来在所述介质中污染物饱和时和所述介质丧失净化水的功能时(例如，本发明显示水将很快不安全时)将颜色或味道加入水中。特别在图1所示的实施例中，紧接所述预过滤材料12设置的是除味介质14和除砷介质16。
[0019]也可使用相似的机械装置将其他有益化合物加入水中。有益化合物可为，例如:维生素、氨基酸、矿物质和/或中草药提取物。一些实例包括维生素A、维生素C、维生素D、维生素E、维生素K、维生素B6、维生素B12、硫胺素(thiamin)、核黄素、烟酸(niacin)、叶酸(folic acid)、维生素 H(b1tin)、泛酸(pantothenic acid)、|丐、铁、磷、碘、镁、锌、砸、铜、锰、铬、鉬、钾、硼、镍、硅、锡、钒、黄体素和番茄红素(Iycopene)。
[0020]本发明的所述系统主要用于处理经氯消过毒的水。如上面所指出，其中一种修复介质(remediat1n medias) 14是用于去除不良味道，并且另一种介质16可被用来除砷。
[0021]不同地理区域的水会有所不同，因此，需要对介质的类型、数量或其比率作适当的调整以干净地去除污染物。所述过滤系统为每一种介质设计了合适的空床接触时间(EBCT)以使目标污染物能被清除干净。典型的空床接触时间顺序为I到10分钟，这可通过过滤介质过滤材料的体积来确定水的流速。
[0022]所述净化系统可在上面描述过的修复介质(未示出)之后包括另外的过滤阶段。例如，去除细小纤维的过滤器(例如纤维绕线滤芯)和/或去除微生物污染的过滤器可在所述修复介质阶段后施行。一般造成水有味道这种问题的原因是由于藻类的代谢物，例如像土腥素(geosmin)或2-甲基异茨醇(MIB) (2methylisoborneol)，其会在水中产生霉味或土的味道。例如，可参见由Bottani和Tascon主编的《炭的吸附》(Adsorpt1n by Carbon)第26章。虽然本系统中对介质的顺序要求并不严格，但在图1所示出的实施例中，除味介质14紧接着位于预过滤介质12之后，除砷介质16之前。
[0023]在其他的实施例中，所述介质可为混合的、间隔的或堆叠的。另外，虽然有其他的介质能同时实现上述的两个任务，但是活性炭被特别选为除味介质14，而颗粒状氢氧化铁、活性氧化铝、颗粒状氧化铁、钛氧化物、氧化锆、其他金属氧化物或金属氧化物混合物中的一种或多种被选为除砷介质16。
[0024]本发明所述系统的设计成本很低有两个基本的原因。第一，所述系统是针对关于水的两个基本问题，即有毒砷的浓度和不良味道。第二，终点检测的方法为基于时间的检测，更重要的，或是基于味道的检测。所述系统能利用使用者对味道的感受作为终点检测的机械装置，其是通过确定除味介质和除砷介质的体积以使除味介质在除砷介质饱和前就饱和的方式来实现的。当这些介质的体积如前描述的被确定时，水首先通过除味介质，并具有了不良的霉味或土味，在一段时间后，所述水才被砷污染。
[0025]图2中的图表为效果示意图。对介质体积的确定可达到此功能效果，以此，使用者可作为传感器，因为使用者是感觉到水中的土味或霉味时才意识到要更换介质的，下面介绍这一系列的完成步骤。
[0026]首先，检测本地的水来确定释放味道的化合物的情况和水中含砷的情况，所述释放味道的化合物如土腥素或MIB。其次，测试除味介质和除砷介质以确定一定体积的介质对土腥素和/或MIB或砷的饱和需要多长时间。完成第二步后，确定系统中介质的体积以达到在图2中所示出的效果。
[0027]例如，一种两组分终端净水机过滤材料用活性炭增强味道及用颗粒状氧化铁(GFO)除砷。通过合适的确定介质的体积，味道的增强可相当于早期报警系统的功能，其能提醒使用者更换过滤器材料。相关参数是所述介质对目标污染物的吸附能力，通常以每克介质吸附多少毫克的污染物来计量。根据活性炭的结构(含碳源材料，孔径分布和表面积)和水中的化学成分，活性炭对MIB的吸附能力的范围为I到3毫克/克(mg/g)。(例如，参见由Bottani和Tascon主编的《炭的吸附》(Adsorpt1n by Carbon)第26章，第683页(2008)) ο相似地，根据水中的化学成分，GFO对砷(V)的吸附能力范围为0.5到I毫克/克(mg/g)。(参见《除砷的吸附处理技术》第6章，AffffA出版，(2005)) (Reference, Adsorpt1nTreatment Technologies for Arsenic Removal, AffffA publishing, Chapter 6, (2005))。
[0028]适合的活性炭可以从卡尔冈碳素公司(Calgon Carbon Corporat1n)获得(http://www.calgoncarbon.com/solut1ns/ ? view = ChallengeProducts&Industry =lO&Applicat1n = 7&Challenge = 7)。相类似地，GFO 可以从 Severnt Trent Corporat1n获