用铜浸渍的过滤器制造技术

本发明专利技术涉及用于净化水的过滤器。本发明专利技术的一个目的是提供用于净化液体的过滤器，其实现细菌、病毒或囊孢的至少2log的减少。本发明专利技术的另一个目的是提供用于净化液体的过滤器，其在重力进料水净化系统中提供高流速。本发明专利技术人已经惊奇地发现，包括由纤维构成的纤维载体和其中浸渍有铜的聚合物基质的过滤器(其特征在于聚合物基质叠加在纤维的表面上)不仅在低压降下提供从待净化的液体的病毒减少，而且还保持高流速。进一步发现，从过滤器浸出的铜是在限度内。

A filter impregnated with copper

The present invention relates to a filter for purifying water. An object of the present invention is to provide a filter for purifying a liquid, in which a reduction of at least 2log of bacteria, viruses, or cysts is present. Another object of the present invention is to provide a filter for purifying a liquid that provides high flow velocity in a gravity feed water purification system. The inventor has surprised to find, including made of fiber fiber carrier and the polymer matrix impregnated with copper filter (characterized by superposition of the polymer matrix on the surface of the fibers) provides not only reduced from liquid to be purified of the virus in the low pressure, but also maintain a high velocity. It was further found that leaching of copper from the filter was within limits.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用铜浸渍的过滤器
本专利技术涉及用于净化水的过滤器。
技术介绍
水通常含有三种类型的杂质。首先是悬浮的或颗粒状物质，其次是溶解的化学物质，接着是微生物。细菌、病毒和囊孢(cyst)是水中最常见的微生物污染且造成每年数百万起死亡。从水源成功消除细菌、病毒和囊孢的水净化工艺可能是昂贵的。净化方法包括使用化学品和辐射。期望的是找到有效、低成本的技术以消除这种类型的污染。微滤是用于水净化的已知技术。微滤膜通过使溶液或悬浮液经过细孔尺寸的过滤器而基于大小分离颗粒。微滤膜通常是坚韧的、薄的、选择性渗透的膜，其保留大多数大分子和/或高于一定尺寸的颗粒，包括大多数细菌。然而，微滤膜不可以用于排除小于过滤器孔尺寸的颗粒或生物体，如病毒。然而，病毒可以通过超滤、纳滤或反渗透从进料溶液中除去。这些类型的膜过滤技术需要昂贵的材料和高压操作。可以有效除去病毒并且可以保持低压操作的益处的过滤器改进仍然是期望的。US6652751B1(Kutowy等，2003)公开了整合了金属的聚合物膜，其在处理水时防止微生物对膜表面的定植。所整合的金属包括银、铜、锡、镍和其它金属和/或混合物和合金。该金属通过用还原剂还原整合到膜中的金属离子原位合成。然而，使用还原剂可能导致膜结构的降解及其多孔形态的不可逆变化，导致渗透性降低或出现结构缺陷。美国专利5102547(Waite等，1992)公开了合成聚合物膜，其整合了分散在聚合物基质中的水不溶性生物活性材料实例金属和金属合金的细颗粒。WO2014/016082A1(Unilever)公开了用于水中细菌显著更大log的减少的过滤介质。一元化过滤器介质具有在其中整合的氢氧化铜和银化合物。文章“Physical-chemicalproperties,separationperformance,andfoulingresistanceofmixed-matrixultrafiltrationmembrane”Desalination，Elsevier，Amsterdam，NL，第283卷，第89-994页(HoekEricMV等，2011年5月(2011-05-04))公开了具有涂布有聚砜的载体和嵌入其中的铜纳米颗粒的混合基质超滤膜。本专利技术人面临的挑战是在提供高流速的同时提供不含病毒的安全的水。本专利技术的一个目的是提供用于净化液体的过滤器，其实现细菌、病毒或囊孢的至少2log的减少，优选病毒的至少4log的减少。本专利技术的另一个目的是提供用于净化液体的过滤器，其在水净化系统中提供高流速。本专利技术人已经惊奇地发现，具有叠加在纤维载体的纤维的表面上的用铜浸渍的聚合物基质的过滤器不仅在低压降下提供从待净化液体的病毒减少，而且还保持高流速。进一步发现，从过滤器浸出的铜是在可接受的限度内。
技术实现思路
根据第一方面，公开了用于净化液体的过滤器，其具有由纤维构成的纤维载体和其中浸渍有铜的聚合物基质，其特征在于所述聚合物基质叠加在所述纤维的表面上。根据第二方面，公开了制备根据第一方面的过滤器的方法，其包括以下步骤：(i)在第一溶剂中制备聚合物和成孔剂的溶液；(ii)将铜分散在所述溶液中以获得悬浮液；(iii)将所述悬浮液与由纤维构成的纤维载体接触；(iv)将步骤(iii)的所述纤维载体浸入第二溶剂中以洗出所述成孔剂和所述第一溶剂，同时使所述聚合物沉淀以形成其中浸渍有铜的聚合物基质，所述聚合物基质被叠加在所述纤维的表面上。根据所公开的专利技术的第三方面，提供了水净化装置，其包括根据第一方面的或可通过第二方面的方法获得的过滤器。根据本专利技术的第四方面，公开了第一方面的过滤器或第三方面的装置用于提供细菌、病毒或囊孢的至少2log的减少，优选病毒的至少4log的减少的用途。根据本专利技术的另一个方面，公开了第一方面的过滤器或第三方面的装置在0.3psig压力下提供3500升/平方米/小时至6000升/平方米/小时的通量的用途。在整个说明书中，本文所用的术语“log减少”是指活微生物数量10倍或90％的减少。“2log”的减少是指活细菌的数量减少9.9％。“4log”的减少是指活细菌的数量减少99.99％。具体实施方式根据第一方面，公开的是具有纤维载体和其中浸渍有铜的聚合物基质的过滤器。过滤器可以是平面膜或片的形式，或者具有中空纤维构型。优选地，过滤器在0.3psig压力下具有从3500升/平方米/小时到6000升/平方米/小时的通量，更优选地，过滤器在0.3psig压力下具有从3500升/平方米/小时至5000升/平方米/小时的通量。纤维载体公开的过滤器包括纤维载体。纤维载体优选为选自纺织织物、针织织物或无纺织物的增强织物，优选的是纤维载体是无纺织物。优选地，织物可以由天然纤维制成或是合成来源的。优选的是纤维载体是合成来源的，更优选是聚合物的。合适的纤维载体可由聚合物织物制成，所述聚合物织物包括但不限于棉、聚酯、聚丙烯、聚酯棉(polycotton)、尼龙或其混合物。优选地，纤维载体的孔径分布在1至400微米范围内，更优选在10至300微米范围内，最优选在25至200微米范围内，还更优选在35至150微米范围内。纤维载体优选厚度在0.5至10毫米范围内，更优选在1至6毫米范围内。纤维载体的总表面积优选为100至2500cm2，更优选为200至1500cm2。纤维载体优选重量为20至100克，更优选重量为23至80克，还更优选重量为25至60克，进一步优选重量为26至50克，最优选为28至40克。聚合物基质所公开的过滤器包括其中浸渍有铜的聚合物基质。聚合物基质被叠加在纤维载体的纤维的表面上。聚合物优选为热塑性聚合物。热塑性聚合物是当暴露于热时软化且当冷却至室温时恢复到其原始状态的聚合物。优选地，聚合物的量为过滤器的8至22重量％。优选地，聚合物的量不少于过滤器的8.5重量％，更优选不少于9重量％，还更优选不少于12重量％，且最优选不少于14重量％，但优选地，聚合物的量不超过过滤器的20重量％，更优选不超过19重量％，还更优选不超过18重量％，且最优选不超过16重量％。所公开的聚合物基质优选由选自聚丙烯腈、聚酰胺、聚烯烃、聚酯、聚砜、聚醚砜、聚醚酮、磺化聚醚酮、聚酰胺砜、聚偏二氟乙烯和其它氯化聚乙烯、聚苯乙烯和聚四氟乙烯或其混合物的聚合物中的任一种制备。更优选的聚合物是聚烯烃、聚酯、聚丙烯酸酯、聚砜、聚偏二氟乙烯、芳族聚砜、芳族聚亚苯基砜、芳族聚醚砜、聚酰胺及其共聚物。还优选的是聚合物选自聚酰胺、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯或其混合物。聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯是最优选的。优选地，聚合物的总重量与纤维载体的总重量的比率为1:2.5至1:10，更优选比率为1:3至1:9，还更优选比率为1:4至1:6。铜所公开的过滤器包含铜，所述铜被浸渍在聚合物基质中。过滤器优选地包含过滤器的2至20重量％的总铜含量。优选地，总铜含量不小于过滤器的3重量％，更优选不小于3.5重量％，但优选地，总铜含量不超过过滤器的18重量％，更优选不超过17重量％，还更优选不超过16重量％。在所公开的过滤器中，优选地，总聚合物含量与总铜含量的比率为1:0.1至1:3重量份，更优选比率为1:0.2至1:2重量份，更优选比率为1:0.2至1:1.5重量份，还更优选比率为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于净化液体的过滤器，其包括由纤维构成的纤维载体和其中浸渍有铜的聚合物基质，其特征在于所述聚合物基质叠加在所述纤维的表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.18 EP 15155569.51.一种用于净化液体的过滤器，其包括由纤维构成的纤维载体和其中浸渍有铜的聚合物基质，其特征在于所述聚合物基质叠加在所述纤维的表面上。2.根据权利要求1所述的过滤器，其中总铜含量为所述过滤器的2至20重量％。3.根据权利要求1或2所述的过滤器，其中总聚合物含量相对于总铜含量为1:0.1至1:3重量份。4.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其中所述过滤器在0.3psig压力下具有从3500升/平方米/小时至6000升/平方米/小时的通量。5.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述铜的粒度分布为10纳米至100微米。6.根据权利要求1所述的过滤器，其中所述聚合物选自聚酰胺、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚偏二氟乙烯或其混合物。7.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其中所述纤维载体是无纺的、纺织的或针织的织物。8.根据前述权利要求中任一项所述的过滤器，其中所述铜选自金属铜或水不溶性铜盐，其相当于按所述过滤器的重量计2至20％的铜。9.一种制备如前述权利要求中任一项所述的过滤器的...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·马琼姆达，V·拉贾纳拉亚纳，S·萨马德德，
申请(专利权)人：荷兰联合利华有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL