一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水体滤芯及其制备方法，具体涉及一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 水（H2O),无毒，在常温常压下为无色无味的液体，是一种由氢、氧元素组成的无机 物，是生物体最重要的组成部分，更是人类的生命之泉。其包括天然水(河流、湖泊、大气水、 海水、地下水等)、蒸馏水、纯化水、超纯水、去离子水等等。
[0003] 目前，中国水资源的现状非常严峻，中国是一个严重干旱缺水的国家。虽然淡水资 源总量约为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第 四位，但人均只有约2200立方米，仅为世界平均水平的1 / 4、美国的1 / 5,在世界上名列 121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。此外，中国水资源污染严重，算上被污 染的水源，人们可以利用的水源少之又少。因此，在中国，多数城市和地区都需要靠人工净 化部分水体，如河流、湖泊等，来提供足够人类生存的水源。
[0004] 但是净化水源存在的问题是，仅仅利用自来水厂的过滤就直接将水送入用户家 中，水体中的一些成分仍然超标，纵观历史年鉴，也不鲜饮用水的中毒事件，或是水体过酸 或过碱影响人体酸碱平衡，又或是水体营养达不到人体的需求等等。所以，很多家用净水设 备走进了千家万户。
[0005] 如今，生活节奏快、水平高，人们越来越注重健康绿色的生活，有了更高追求和品 味。最初普通的净水设备已经满足不了人们的需要了，且市面上主流的净水设备无外乎采 用四种材料：一是，PP棉，成本低，工艺简单，寿命短，只能除较大的颗粒；二是，活性碳，能 滤色，除异味，对污染物有较好吸附效果，但对细菌无效，且可能由于长期使用积压污染物 可形成二次污染，寿命短；三是，超滤，能保证大的出水量，几乎100%滤除细菌，耐用，少废 水，但无法去除异味和离子；四是，RO反渗透膜，能出纯化水，但需要逆浓度梯度做功，要用 水栗，必须多极过滤，废水多，出水量小，寿命短，且不适合人体长期饮用，容易缺钙缺锌。
[0006] 《非织造布》2010年第18卷第4期中刘超、靳向煜的文章"新型抗菌PP-g-NDAM水 过滤熔喷滤芯"，主要探讨研发一种新型的具有抗菌功能的水过滤熔喷滤芯。聚丙烯和NDAM 抗菌单体在引发剂的作用下接枝共聚制成树脂切片（简称PP-g-NDAM)，通过熔喷实验，探 讨该原料的熔喷工艺成形性能及其熔喷非织造布的基本性能，以及加工抗菌水过滤熔喷滤 芯的可彳丁性。该滤芯在保证过滤效率的同时，具有杀灭细菌的功能，可极大提尚过滤水的饮 用安全性。但是该滤芯可能滤去人体所需的一些矿物元素，且无法调节水中的PH值；另外， 滤芯所采用的是一种化工材料，废弃后可能不易降解，污染环境。
[0007] 申请号为201420298774. 2的专利"一种水过滤设备的滤芯"（申请日： 2014. 06. 06)，介绍了一种滤芯。该专利的滤芯包括依次连接的上端盖、滤芯筒、下端盖，下 端盖往上轴向设有空心连杆，下端盖与空心连杆连为一体，上端盖中间设有与空心连杆适 配的开口，空心连杆穿过开口，空心连杆与上端盖的开口之间通过螺纹进行连接，下端盖与 空心连杆连为一体，空心连杆与上端盖螺纹连接。空心连杆侧壁上设有若干通孔，通孔高低 错位设置，空心连杆与滤芯筒之间设有碳过滤层。但是这个专利中所采用的材料并不能很 好的调节水体中的PH值，以及可能将人体所需矿物一并滤去。长期饮用可能会使得人体酸 碱失去平衡、改变渗透压以及营养不足。
[0008] 申请号为200510043703. 3的发明专利"具有抗菌活化水功能的微孔陶瓷滤芯"(申 请日：2005. 06. 02)，介绍了一种滤芯。该专利的滤芯特征在于其配料，将硅藻土、多功能健 康陶瓷材料、消失物、粘结剂、纯碱，经配料、混料、成型后在600~1300°C温度下煅烧制成。 但是这个发明中所采用的材料不易降解，且长期使用后，不易更换。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是提供一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯及其制备方法。利用魔芋葡甘聚 糖凝胶微球与魔芋纤维的吸附性能，以及微球的缓释性能，制作一种成本低廉、可工业化生 产、废弃后易降解、不污染环境的魔芋葡甘聚糖水体滤芯。
[0010] 本发明的一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯的制备方法，其特征在于制备步骤如下： (1) 魔芋纤维的制备：按重量组份，取魔芋葡甘聚糖15-150份，加入其重量30-40倍的 纯化水，搅拌溶解，糊化静置l_2h得1号备用样；取纯度为75%-90%的淀粉75-500份，与1 号备用样混合均匀，得2号备用样；取纯度为80%-90%的食用碱90-300份，配制300-600份 的食用碱溶液，将食用碱溶液与2号备用样混合均匀，得3号备用样；将3号备用样倒入滤 芯模具中，在80-110°(：下蒸50-701^11，取出后，再放入-40-50°(：的冰箱中冷冻20-2411，取 出解冻，50-60°C下干燥至含水率为5%-20%，得魔芋纤维； (2) 魔芋葡甘聚糖凝胶微球制备： A、 魔芋葡甘聚糖碱性水溶液的制备：按重量组份，取18-24份的0.5mol/L盐酸和 195-210份去离子水混匀，在混合液中加入45-57份魔芋葡甘聚糖，机械搅拌成胶冻状，放 入温箱内115°C降解50-60min，取出加入42-45份0. 5mol/LNa0H溶液，搅拌使其全部溶解， 滤去杂质，制成魔芋葡甘聚糖碱性水溶液； B、 魔芋葡甘聚糖乳液制备：按重量组份，取1000-2000份混合油相，将装在搅拌机 上的打孔管插入混合油相中，将步骤A的魔芋葡甘聚糖碱性水溶液加入打孔管中，调节 搅拌机的转速为4000r/min，混匀，制成魔芋葡甘聚糖乳液；所述混合油相，指按重量比 为液体石蜡：石油醚=5:1，将液体石蜡和石油醚配成混合液，按重量比为3%-6%加入乳 化剂SpanSO,配成混合油相；所述打孔管，指钢级为10的一般管，管高X管径X厚度 =20cmX3cmX0. 2cm，孔径5000um，孔间距lcm，平行布孔，打孔管由市场购得； C、 魔芋葡甘聚糖凝胶微球制备：往步骤B魔芋葡甘聚糖的乳液中，加入3-6份交联剂 环氧氯丙烷（ECH)，100r/min机械搅拌均勾，密封后6〇-65°C下固化4-4. 5h ;将固化后的 微球依次用石油醚、无水乙醇和去离子水3000r/min离心洗涤循环2-3次；将制好的微球 50-60°C干燥，至含水率不高于5%-7%，取出，制成魔芋葡甘聚糖凝胶微球； (3) 含营养补充剂魔芋葡甘聚糖凝胶微球的制备：取营养素补充片剂20-50份加水 100-150份溶解，将魔芋葡甘聚糖凝胶微球投入到溶液中，放入温箱，50-60°C蒸至含水率为 5%-7%，取出，用毛刷拭去微球外部结晶，得含营养补充剂魔芋葡甘聚糖凝胶微球；所述营 养素补充片剂的成份为碳酸钙、富马酸亚铁、硫酸锌、亚硒酸钠、硫酸铜、硫酸锰、吡啶甲酸 络； (4)制备滤芯： 按重量组份，取魔芋纤维150-300份、活性碳150-300份、抗菌材料100-200份、酸度调 节剂50-200份、碱度调节剂50-200份、魔芋葡甘聚糖凝胶微球150-300份、含营养补充剂 魔芋葡甘聚糖凝胶微球150-300份，组装成滤芯；滤芯的最佳组装方法：滤芯分为7层，第 六层有中隔层，形成两个隔层室，分别装上酸度调节剂和碱度调节剂；各材料的排列顺序自 进水口往出水口方向依次分别为：魔芋纤维、活性碳、抗菌材料、魔芋纤维、魔芋葡甘聚糖凝 胶微球、酸度调节剂或碱度调节剂、含营养补充剂魔芋葡甘聚糖凝胶微球。
[0011] 以上各组分材料可填装入不同规格过滤器模型中。本发明的所有材料都由市场购 得。
[0012] 使用时，在出水口阀门处设置一个pH计，根据出水处pH计的测定值，选择过滤的 水或进入装有酸度调节剂的隔层室，或进入装有碱度调节剂的隔层室，实现PH值的实时可 控。
[0013] 本发明的优点及有益效果：本发明的一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯的制备方法，以 魔芋为主要原料，利用魔芋纤维与魔芋葡甘聚糖凝胶微球的吸附性能，以及微球的缓释性 能，发挥作用：第一，魔芋纤维的吸附作用能在水体过滤初期滤去大部分的颗粒杂质及个体 较大的微生物，净化水质；第二，空的魔芋葡甘聚糖凝胶微球依靠强大的张力体现出优越的 吸附性能，能滤去水体中的大部分微生物，从而在很大程度上不需要使用杀微生物剂；第 三，经过填充的魔芋葡甘聚糖凝胶微球具有完美的缓释效果，可使营养物质长期、稳定、持 续地释放，保证人体的吸收效率；第四，过滤器在长期使用后失效，更换后，废弃的旧过滤 器因所使用的材料均为魔芋制成，非常环保，在空气中容易降解，无毒害作用，因此不污染 环境；第五，过滤器中的魔芋葡甘聚糖凝胶微球填充了营养补充剂，成份为碳酸钙、富马酸 亚铁、硫酸锌、亚硒酸钠、硫酸铜、硫酸锰、吡啶甲酸铬，能补充人体所需的钙、铁、锌、硒、铜、 猛、络等必需的微量元素。
[0014] 本发明的一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯的可靠性和安全性完全符合国家有关标准 要求，与现有技术制备的水体滤芯相比较结果见表1 : 表1、本发明的魔芋葡甘聚糖水体滤芯与其他滤芯的比较结果
【具体实施方式】
[0015] 为了充分公开本发明的魔芋葡甘聚糖水体滤芯及其制备方法，下面结合实施例加 以说明。
[0016] 实施例1 一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯的制备方法 一种魔芋葡甘聚糖水体滤芯的制备方法，包括以下步骤： (1) 魔芋纤维的制备：按重量组份，取魔芋葡甘聚糖30份，加入其重量30倍的纯化水， 搅拌溶解，糊化静置lh，得1号备用样；取纯度为75%的淀粉100份，与1号备用样混合均 匀，得2号备用样；取纯度为80%的食用碱90份