“广谱”分子筛结构滤芯给水(饮用水)深度处理重金属的
研究结果报告 |
王书华
(2011年10月)
北京西格尔科技开发有限公司饮用水净化技术研究室总工程师 研究员
1.3 据此设计、研发相对应的水过滤介质,将水体中的有害物种全部、高效地除去。
1.4 水过滤介质的额定孔径设计要求,我们以有害微生物大肠菌(≥0.45微米)为参照物作为依据,将饮用水过滤介质的额定孔径设定在0.4微米内,这样既可以100%地去除水体中的细菌,又满足了水流量最大化的要求。水过滤介质的孔径设定是依据净化水的用途需要来制定的,是一门很专业的学科。如果设定的水过滤介质的孔径越小,该过滤介质的阻力就越大,产水效率就越低,使用成本就越高。
1.5 依靠单一的膜孔机械筛分机理,只可以滤除大于其膜孔的物质,小于其膜孔的物质将不能被滤除;水中细菌的粒径一般在0.2-80μm之间,病毒0.01-0.3μm之间。所以,我们将该标准介质的平均孔径设定在0.1微米,这样对常见病毒的去除率可达到99.99%。也就是说,该标准介质的孔径范围还包括小于0.1微米的孔径,直至少量的纳米级孔径。
1.6 额定表面积对应的体积的有效开孔率最大化,是提高水过滤介质安全效率最大化的技术关键。
2.术语、概念
2.1 什么是分子筛
顾名思义就是能够筛除分子的筛子,一般指沸石分子筛。沸石分子筛的骨架结构呈规律性分布,是利用机械筛分的机理,只能滤除大于其孔径的分子,小于其孔径的分子不能被滤除;其对部分物质有一定的吸附能力,所以,沸石分子筛也称之为“窄谱”分子筛。
目前人类已发现的天然分子筛有30多种,人工合成120多种。如碳基分子筛、微孔玻璃分子筛等。
2.2 什么是“广谱”分子筛
顾名思义就是对水分子以外的各种分子均可以以全物理的方式分离去除的筛子。它可以根据分子的质量和形状的不同,以分子为单位,将其分别吸附在各自的分子吸附室中。所以,称之为“广谱”分子筛。;
2.3 什么是“广谱”分子筛结构滤芯
“广谱”分子筛结构滤芯,是一种立体的微滤、超滤孔径的压力驱动水过滤介质。它是通过机械筛分、截留的机理;“广谱”分子筛吸附的机理;荷电引力、静电动力选择吸附的机理;以诸元合成的“广谱”(选择)功能来完成给水(饮用水)深度处理的水过滤介质。
“广谱”分子筛结构滤芯中的静电动力选择吸附功能,是在“广谱”分子筛结构滤芯内设置带正、负电荷的介质,其介质永久性地呈带电状态(正、负电荷),其电荷的大小、多少与已知目标重金属核外电子的电荷相同并相互吸引,犹如电波的发射与接收,频点是关键,从而高效地去除水体中的砷、汞、镉、铅、六价铬、锰等重金属;不去除水体中对人体有益的矿物质。选择性去除是“广谱”分子筛结构滤芯的基本特点。
3.“广谱”分子筛结构滤芯水质处理器的水质转化机理
3.1 立体的微滤至超滤结构
这是一个额定精度为0.4-0.1微米的微孔过滤结构,最小的分子筛孔径可达到Å量(纳米)级,其平均孔径设定在0.1微米。所以,它可以100%地滤除水体中的有害微生物和粒径大于0.4-0.1微米的物质,滤芯在使用过程中,平均孔径会逐渐从微滤向超滤过渡,因此,同一滤芯在额定使用寿命中,出水水质会逐渐提高,出水流量会逐渐降低。
3.2 “广谱”分子筛吸附结构
这是一个精心配制的“广谱”分子筛吸附结构。它可根据有害分子的质量和形状的不同,以分子为单位将其分别吸附在属于各自的分子吸附室中。水体中对人有害的物质多以分子的形式存在,而有益于人体健康的物质则是以离子(重金属离子例外)的形式存在于水体中,所以,不会被去除。“广谱”分子筛具有更大的纳污容量,是同体积优质活性炭滤芯吸附能力的n×10倍。可高效吸附化肥、农药、杀虫剂、除草剂、工业溶液以及消毒副产物、有机污染物,高效吸附各种色素、异臭、异味等。