多重分离过滤器及利用此过滤器制造的抗氧化水的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种多重分离过滤器，具有微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯依次层叠的构造，制造该活性碳基材滤芯时，从沸石、金、银及它们的混合物中选择一种以上和活性碳混合，加热到60000～70000生成的等离子气体在真空条件下快速冷却到－200～－273，制造该陶瓷滤芯时，将镁加热到60000～70000生成等离子气体，将该等离子气体在真空条件下快速冷却到－200～－273。本发明还涉及一种利用上述多重分离过滤器制造的抗氧化水，本发明抗氧化水的氧化还原电位值为负数。
【专利说明】多重分离过滤器及利用此过滤器制造的抗氧化水
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种包含微孔过滤膜、沸石、活性碳及陶瓷的多重分离过滤器、这种过滤器的制造方法及利用这种过滤器制造的抗氧化水。
【背景技术】
[0002]随着收入水平及生活水平的提高，一般生活用水对更加干净的净水的需求在增力口，饮用水要使用离子水、碱性还原水、天然水等具有功能性的高品质用水的要求在提高。与此相应，软水机、离子水机、碱性还原水生成装置、坐浴盆(BIDET)等通常的过滤构造被赋予功能性的功能商品开发正在活跃。
[0003]被充分电解的碱性还原水一般对胃肠内的异常发酵、慢性腹泻、消化不良、胃酸过多、便秘有效的这一点被认可，因此，就制造电解碱性水的大部分离子水机而言，相比用作净水器，用作医疗用物质生成器时更加被认可，碱性还原水作为抗氧化水构成健康补助剂的一个领域。
[0004]与此相关，市面上可以见到的抗氧化水制造装置大部分是利用直流电电气分解水从而制造碱性抗氧化水的装置。但是电气分解装置非常昂贵，因此利用多样的矿物素材，例如利用陶瓷的方法已被提出。
[0005]关于利用陶瓷等矿物素材的碱性抗氧化水制造装置，韩国公开专利第10-2007-0007979号公报中揭示了一种过滤器，该过滤器将包含多样成分的过滤层依次层叠，具有层叠构造的碱性抗氧化水生成过滤器由包含催化剂层、负离子发生珠子层的第一氢气还原过滤层和包含PH调解珠子层、还原催化剂层及负离子发生碱性珠子层的第二氢气过滤层构成。
[0006]通过习知方法制造并销售的抗氧化水，特别是通过电解水这样的电性方法来得到时，特将其称之为电解还原水或氢气丰富水。但是电解还原水中的氢分子随着时间的推移渐渐分散到空气中，从而氢含量渐渐减少，其结果起不到抗氧化作用。另外，电解还原水生成装置本身的价格昂贵，且维护费用也不低。
[0007]为解决上述问题，有一种用简单且更加经济实惠的方法开发的产品问世，即将可以产生氢气的矿物棒安装在水桶后被销售的产品。这样的产品不管什么时候只要有需要就可以制造还原水供人摄取，价格也实惠。但是随着时间的推移抗氧化水中的氢含量急剧减少的问题并未得到解决，甚至因矿物棒没有净水功能，只能用于过滤后的水。
【发明内容】
[0008]有鉴于此，有必要提供一种用于制造抗氧化水的多重分离过滤器，使水中氢离子浓度保持稳定，即便时间流逝依然呈碱性，从而维持抗氧化性。
[0009]本发明关于一种水处理用多重分离过滤器，该多重分离过滤器由至少三个膜或滤芯层叠而成，更具体地该多重分离过滤器包括微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯。
[0010]一种多重分离过滤器，包括依次层叠的微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯，制造该活性碳基材滤芯时，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石粉末，经60000?70000的等离子气体处理后，在真空条件下快速冷却到一 200?一 273，制造该陶瓷滤芯时，将镁加热到60000?70000生成等离子气体，将该等离子气体在真空条件下快速冷却到一 200?一 273。
[0011]一种多重分离过滤器，包括依次层叠的微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯，制造该活性碳基材滤芯时，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的从金及银中选择的一种以上的粉末，经60000?70000的等离子气体处理后，在真空条件下快速冷却到一200?一 273，制造该陶瓷滤芯时，将镁加热到60000?70000生成等离子气体，将该等离子气体在真空条件下快速冷却到一 200?一 273。
[0012]一种多重分离过滤器，其所包含的微孔过滤膜是将PVDF (聚偏氟乙烯)、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、胶木、脲(尿素)树脂、聚硅氧烷或它们的混合物通过水热诱导相分离(HTIPS:hydrothermally induced phase separation)法制成的高分子膜。
[0013]一种多重分离过滤器，其所包含的微孔过滤膜上均匀地分布有孔径为0.025?10的气孔，以及/或者该微孔过滤膜的孔隙度为60%?70%。
[0014]一种利用多重分离过滤器制造的抗氧化水，该多重分离过滤器包括依次层叠的微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯，制造该活性碳基材滤芯时，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石、金、银及它们的混合物粉末，经60000?70000的等离子气体处理后，在真空条件下快速冷却到一 200?一 273，制造该陶瓷滤芯时，将镁加热到60000?70000生成等尚子气体,将该等尚子气体在真空条件下快速冷却到一 200?一 273,该抗氧化水的氧化还原电位为一 729?一 94毫伏。
[0015]一种利用多重分离过滤器制造的抗氧化水，该多重分离过滤器包括依次层叠的微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯，制造该活性碳基材滤芯时，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石、金、银及它们的混合物粉末，经60000?70000的等离子气体处理后，在真空条件下快速冷却到一 200?一 273，制造该陶瓷滤芯时，将镁加热到60000?70000生成等尚子气体,将该等尚子气体在真空条件下快速冷却到一 200?一 273,该微孔过滤I旲是将PVDF (聚偏氣乙纟布)、聚乙纟布、聚丙纟布、聚本乙纟布、聚异丁纟布、聚氣乙纟布、聚四氣乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、胶木、脲(尿素)树脂、聚硅氧烷或它们的混合物通过水热诱导相分离(HTIPS)法制成的高分子膜，该抗氧化水的氧化还原电位为一 729?一94毫伏。
[0016]发明效果
[0017]与现有技术相比，本发明的抗氧化水具有还原性，跟健康人细胞内的水一样，该抗氧化水是小分子团水(small cluster water),该抗氧化水作为可以去除人体内活性氧的具有强抗氧化力的饮用水来使用。利用本发明的过滤器制造的饮用水是还原力很好的抗氧化水,可消除体内的活性氧。
[0018]将本发明的抗氧化水当作饮用水来饮用时，因为是小分子团水，容易被细胞所吸收，可以净化血液和体液,增强体内免疫力。
【专利附图】
【附图说明】[0019]图1为安装本发明多重分离过滤器的抗氧化水制造装置的示意图。
[0020]主要元件符号说明
[0021]抗氧化水生成装置100
[0022]原水流入口101
[0023]抗氧化水排出口102
[0024]上盖103
[0025]下盖104
[0026]壳体110
[0027]多重分离过滤器201~203
【具体实施方式】
[0028]微孔过滤膜
[0029]本发明的多重分离过滤器包含微孔过滤膜。
[0030]在水处理领域，膜分离大致分为微孔过滤(micro filteration, MF)、超过滤(Ultra filteration, UF)、纳米过滤(Nano filteration, NF)、逆渗透(Reverseosmosis, R0)。所谓微孔过滤是指分离不溶于溶液的其尺寸大于胶体颗粒的颗粒，此时所用的分离膜为微孔过滤膜。
[0031]为了使微孔过滤膜有效发挥作用，首先要确保气孔的孔径大小均匀及高孔隙度，其次实现实质分离的活性层的厚度要薄，最小气孔位于活性层上。
[0032]本发明的微孔过滤膜根据气孔的孔径大小有别于其它的膜或滤芯，主要是指气孔孔径为0.025~10的分离膜，气孔孔径0.025~I为佳，气孔孔径0.025~0.3为更佳。要控制微孔过滤膜的孔隙度，最好是60%~70%，从而确保不溶于溶液的溶质即便具有较大尺寸，也不会影响其透过膜。
[0033]本发明的微孔过滤膜用于制造饮用水为佳，此时微孔过滤膜可以多次再生使用，与此相反，微孔过滤膜也可以是一次性的。另一方面，微孔过滤膜也可以用于灭菌，因此可应用于医药或制药。较小的细菌其大小为0.3左右，以医疗目的来使用时，大部分细菌可通过本发明的微孔过滤去除。另外，胶体状态的微粒也可以通过微孔过滤膜的筛滤机制去除。
[0034]至今多种微孔过滤膜被开发并商品化。微孔过滤膜的初期开发阶段大部分将硝酸盐作为主材料来使用，但是由于制造过程中的安全问题，近来使用聚酰胺、聚砜、聚偏氟乙烯、聚丙烯、纤维素乙酸酯、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚醚砜等多样材料的微孔过滤膜已被商用化。
[0035]本发明的微孔过滤膜将PVDF (polyvinylidene fluoride)这样的高分子物质作为主材料来使用，并且通过水热诱导相分离(HTIPS:hydro thermally induced phaseseparation)法制备微孔膜。即在超过高分子熔融点的温度下和可使高分子变得非常微细的稀释剂熔融共混形成均匀的单相的熔融液，将其制成合适的膜形态后，快速冷却引起相分离，接着只要使用适当的萃取剂将稀释剂萃取出来，这部分就会在高分子基质内形成孔隙，其结果高分子基质整体将被赋予多孔性。此时通过调整冷却速率可以调整相分离范围大小，也可以调整孔隙大小。
[0036]通过HTIPS法制造的高分子基质、高分子膜的微细结构根据所采用的高分子和稀释剂的种类及相分离过程而不同，通过适当调解上述变数，在气孔大小及分布均匀的状态下可根据需要自由变换气孔大小及模样，从而用于多种目的。此外，对于结晶性高分子及高强度工程塑料等，可以扩大素材范围。本发明除了 PVDF外，也可以将聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚异丁烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、胶木、脲(尿素)树脂、聚硅氧烷或它们的混合物等高分子物质通过水热诱导相分离法制造为微孔过滤膜。
[0037]活件碳某材滤芯
[0038]本发明多重分离过滤器包含活性炭基材滤芯，该滤芯把活性碳作为主材料并混入沸石、镁、金、银或它们的混合物。
[0039]活性碳由具有无数微细孔(Micro Pore, Meso Pore, Macro Pore)的碳集合体构成，众所周知可作为空气、气体、液体净化用吸附剂。本发明活性碳基材滤芯将活性碳作为主材料且添加沸石或镁，是经过处里的滤芯。
[0040]本发明活性碳呈颗粒状、圆形、块状、粉末状时有用，具有分子水平的内部气孔为佳，若具有网状组织，可以不分其形态来使用，每克内部表面积为500?1500或以上为佳。
[0041]本发明使用通过多种方法被活性化的碳化物，例如，在800?900左右的高温下用水蒸气、二氧化碳等氧化处理固定碳的GAS (气体)法、将碳化物经药品处理后用硫酸、磷酸、氯化锌等扩大其微细孔，通过这种药品处理法制备的碳化物较好。虽然碳化物的活性可以通过气体活性化法和化学活性化法中的任一种方法来实现，但是由于没有除活性碳以外的固体排出物，因此可以使用气体活性化法，即利用水蒸气、二氧化碳、氧气、空气等氧化性气体使一部分碳化物在900度左右的高温下氧化，从而生成微孔。此外，由于活性化剂与活性碳混合，从而需要追加洗涤工序，但是也可以使用化学活性化法，即利用氯化锌、磷酸、氢氧化钾或氢氧化钠这样的碱性氢氧化物等活性化剂将碳化物或非碳化物原料通过化学反应使其活性化。
[0042]另外，本发明活性碳使用粉末状活性碳或粒状活性碳为佳。为了防止氧化将干木屑加热到300?500使其碳化制成烧灰状态，在维持800?1000的活性炉中将烧灰活性化，从而得到粉末状活性碳。将不完全燃烧的椰子壳在800?1000的窑炉中活性化后粉碎成8?30目(mesh)以下，从而得到粒状活性碳。
[0043]在本发明中沸石是被混入活性碳基材滤芯的成分，是结晶性硅铝酸盐的总称。沸石在构成骨架的硅铝酸盐中只要是存在铝的位置都带负电荷，因此为抵消电荷的阳离子存在于细孔(pore)内，细孔内的剩余空间通常充满水分子。沸石具有的三维细孔结构根据形状和大小而不同，但是本发明沸石的细孔孔径达到分子水平为佳。在本发明中，沸石可以根据细孔的大小及形状控制纳入细孔内的分子的大小及形状，从而起到分子筛(molecularsieve)的作用。
[0044]没有同时有效去除废水或水中存在的重金属离子这样的有害的阳离子性或阴离子性化合物的离子交换剂。为了同时去除普通水中存在的有害的阳离子或阴离子，通常单纯用物理方法混合对各自的离子去除显示活性的离子交换剂，但是如后所述本发明活性碳基材滤芯混入沸石、镁、金、银等，从而不仅可以去除微菌、细菌等微生物水平的污染物质，也可以同时去除阳离子和阴离子。
[0045]本发明中的“沸石”是指包含类似分子筛的广义的沸石。适合本发明的沸石是分子筛，因此可以利用以下分子筛，但不限于此，如天然及合成沸石、将沸石骨架的全部或一部分硅元素用磷(P)等其它元素置换的类似分子筛(例如A1P04、SAPO, MeAPO, MeAPSO)、将沸石骨架的全部或一部分铝元素用硼(B)、镓(Ga)、钛(Ti)等其它元素置换的分子筛、组合上述的分子筛、多孔性金属或硅氧化物(例如硅质岩，MCM-系多孔性二氧化硅，多孔性二氧化钛，二氧化铌等)及它们的复合氧化物的分子筛、单独或复合使用其它各种元素制造的多孔性分子筛。
[0046]在本发明中，沸石可以使用以下例举但并不限定于此，方沸石(水合钠铝硅酸盐)、铯沸石(Pollucite,水合铯钠招娃酸盐)、斜韩沸石(Wairakite,水合韩钠招娃酸盐)、贝尔伯格石(BelIbergite,水合钾钡银钠招娃酸盐)、娃锂招石(Bikitaite,水合锂招娃酸盐)、伯格斯石(Boggsite,水合韩钠招娃酸盐)、银沸石(Brewsterite,水合银钡钠韩招娃酸盐)、菱沸石(水合钙铝硅酸盐)及钾菱沸石(Willhendersonite，水合钾钙铝硅酸盐)、刃沐石(Cowlesite,水合I丐招娃酸盐)、环晶沸石(Dachiardite,水合I丐钠钾招娃酸盐)、钡沸石(Edingtonite,水合钡韩招娃酸盐)、柱沸石(Epistilbite,水合韩招娃酸盐)、毛沸石(Erionite,水合钠钾韩招娃酸盐)、八面沸石(Faujasite,水合钠韩镁招娃酸盐)、镁碱沸石(Ferrierite,水合钠钾镁韩招娃酸盐)、斜碱沸石(Amicite,水合钾钠招娃酸盐)、十字沸石(Garronite,水合韩招娃酸盐)、斜方钓沸石(Gismondin,水合钡韩招娃酸盐)及戈娃钠招石(Gobbinsite,水合钠钾韩招娃酸盐)、钠菱沸石(Gmelinite,水合钠韩招娃酸盐)、纤沸石(Gonnardite,水合钠韩招娃酸盐)、古柱沸石(Goosecreekite,水合韩招娃酸盐)、交沸石(Hameau,水合钡钾招娃酸盐)、韩十字沸石(Phillipsite,水合钾钠韩招娃酸盐)、韩交沸石(ffellsite,水合钡韩钾招娃酸盐)、斜发沸石(Clinoptilolite,水合钠钾韩招娃酸盐)及片沸石(Heulandite,水合钠|丐招娃酸盐)、池沸石(Laumontite,水合|丐招娃酸盐)、插晶菱沸石(Levyne,水合韩钠钾招娃酸盐)、针沸石(Mazzite,水合钾钠镁韩招娃酸盐)、麦钾沸石(Merlinoite,水合钾钠韩钡招娃酸盐)、蒙特索马石(Montesommaite,水合钾钠招娃酸盐)、丝光沸石(Mordenite,水合钠钾韩招娃酸盐)、中沸石(Mesolite,水合钠韩招娃酸盐)、钠沸石(水合钠招娃酸盐)、韩沸石(Scolecite,水合韩招娃酸盐)、钾沸石(Offretite,水合I丐钾镁招娃酸盐)、副钠沸石(Paranatrolite,水合钠招娃酸盐)、方碱沸石(Paulingite,水合钾隹丐钠钡招娃酸盐)，银碱沸石(Perlialite,水合钾钠|丐银招娃酸盐)、钠红沸石(Barrerite,水合钠钾韩招娃酸盐)、辉沸石(Stilbite,水合钠韩招娃酸盐)、淡红沸石(Stellerite,水合隹丐招娃酸盐)、杆沸石(Thomsonite,水合钠韩招娃酸盐)、缺泥沸石(Tschernichite,水合隹丐招娃酸盐)、汤河原沸石(Yugawaralite,水合韩招娃酸盐)或它们的混合物。
[0047]另外，本发明活性炭基材滤芯中混入镁、金、银金属。镁可以利用硅酸盐、硫酸盐或碳酸盐形态的镁，虽然镁在自然状态下不以单一元素存在，但是也可以利用纯镁。镁采用粉末形态为佳，使用粒径为0.01?0.09的粉末。在本发明中金、银采用粉末形态，其粒径为2?20纳米为佳。
[0048]下面说明活性碳中混入沸石、镁、金、银的方法。
[0049]本发明活性碳基材滤芯的制造过程中，对于60重量份的活性碳，混合20?40重量份的从沸石、镁、金、银中选择的一种以上的粉末。像这样的混合材料用使用射频(RF)电源放大器的等离子炬装置生成的60000?70000的等离子气体进行处理，然后在真空条件下迅速冷却到一 200?一 273。因此根据本发明可以确定混合了从沸石、镁、金、银中选择的一种以上的粉末的活性碳带有顺磁性。
[0050]作为本发明的一个实施例，活性碳中混入沸石的活性碳基材滤芯的组成如下。
[0051]表1
[0052]
【权利要求】
1.一种多重分离过滤器，其特征在于:包括依次层叠的微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯， 制造该活性碳基材滤芯时，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的沸石粉末，经60000?70000的等离子气体处理后，在真空条件下快速冷却到一 200?一 273， 制造该陶瓷滤芯时，将镁加热到60000?70000生成等离子气体，将该等离子气体在真空条件下快速冷却到一 200?一 273。
2.一种多重分离过滤器，其特征在于:包括依次层叠的微孔过滤膜、活性碳基材滤芯及陶瓷滤芯， 制造该活性碳基材滤芯时，在60重量份的活性碳中混合20?40重量份的从金及银中选择的一种以上的粉末，经60000?70000的等离子气体处理后，在真空条件下快速冷却到一200 ?一273， 制造该陶瓷滤芯时，将镁加热到60000?70000生成等离子气体，将该等离子气体在真空条件下快速冷却到一 200?一 273。
3.如权利要求1或2所述的多重分离过滤器，其特征在于:该微孔过滤膜是将PVDF(聚偏氣乙纟布)、聚乙纟布、聚丙纟布、聚本乙纟布、聚异丁纟布、聚氣乙纟布、聚四氣乙纟布、聚丙纟布臆、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙、胶木、脲(尿素)树脂、聚硅氧烷或它们的混合物通过水热诱导相分离(HTIPS)法制成的高分子膜。
4.如权利要求1或2所述的多重分离过滤器，其特征在于:该微孔过滤膜上均匀地分布有孔径为0.025?10的气孔。
5.如权利要求1或2所述的多重分离过滤器，其特征在于:该微孔过滤膜的孔隙度为60% ?70%ο
6.一种利用如权利要求1或2所述的过滤器制造的抗氧化水，其特征在于:氧化还原电位为一 729?一 94晕伏。
7.一种利用如权利要求3所述的过滤器制造的抗氧化水，其特征在于:氧化还原电位为一729?一94晕伏。
【文档编号】B01D69/12GK103917282SQ201280038595
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2012年6月1日 优先权日:2011年8月4日
【发明者】白光成 申请人:Ls诺瓦株式会社, 白光成