使用混雜的納米碳、銀、鐵和鋁氧化物的水過濾系統技術方案

本發明專利技術涉及用于過濾水的過濾器，其包含由碳質材料如植物材料的熱解燃燒得到的碳納米球(其用硝酸銀活化)、活化的氧化鋁和/或氧化亞鐵。

【技術實現步驟摘要】
使用混雜的納米碳、銀、鐵和鋁氧化物的水過濾系統本申請是2011年7月13日提交的申請號13/181，855的部分繼續申請案，該申請要求2010年7月16日提交的美國臨時申請61/365，031的優先權，并在此全部并入作為參考。著作權聲明 本專利的一部分公開內容含有受著作權保護的材料。該著作權所有人不反對任何人對專利文獻或專利公開的復制，如其呈現在美國專利和商標局的文獻或記錄中那樣，但在其它方面保留全部的任何著作權。
本專利技術涉及碳納米球的制備，并涉及該納米球在水過濾器中的應用，以及在水過濾裝置中使用該組合物來過濾水的方法。
技術介紹
人類活動已經導致環境中的資源的自然狀態的嚴重變化。基本資源，如水和空氣，已經被污染得不適合人類消耗。而且，對蓄水層的不加控制地汲取飲用水以及其過度濫用將潛伏的砷或氟化物離子釋放到地下水中，最終污染地表水，從而對人類和其它試圖找到清潔飲用水的生物體而言，產生潛在的嚴重環境問題。另外，殺蟲劑和除草劑在土壤中累積并滲漏進地下水和水徑流中。這又進一步被不加控制地將使用過的電子產品和電池傾倒在土壤中而加重。而且，通過水管的泄漏，開放的污水系統對飲用水的污染被含有病原體微生物的排泄物引起的污染。該污染是健康的威脅，對于用于從飲用水中去除有毒元素和病原體的高度有效、可靠、和環保的技術有緊迫的需求。已經開發出了大量方法用于從飲用水中過濾或去除污染物和不期望的元素。這些方法包括沉降、陶瓷或其它過濾器、鈣或鎂氫氧化物、活性炭、納米銀和化學反應等。這些材料往往用于作為過濾材料并入過濾裝置中，如含有過濾材料的外殼，其中水可以穿過以進行過濾。過濾出的顆粒的粒徑直接與過濾材料的孔隙度相關。水的過濾通常分為納孔、介孔和微孔等。盡管這些方法和材料各有益處，但是其全部傾向于受限于其所要過濾的，在某些情況下，存在負面的健康隱患和/或高成本，以及使其不能成為純化飲用水的最理想選擇的應用問題。
技術實現思路
本專利技術提供新的過濾材料，其是成本有效和環境友好的，還提供由這些材料制造的過濾裝置。所述材料是多孔材料，可以用于水過濾裝置中以及過濾其它液體。多孔納米球、具有羧基和/或具有金屬化的羧基的納米球，可以一同或分別地不僅有效地過濾水中的微粒物質，而且在金屬化的納米球的情況下，還能有效地從穿過該過濾材料的水中結合并由此去除砷和氟化物以及其它材料。這與氧化鐵或用氧化鐵浸潰的氧化鋁組合，可以克服在先工藝中的許多與水過濾有關的問題。因此，在一個實施方案中，本專利技術涉及水過濾裝置，其包含: a)用銀浸潰的羧基化活性炭的第一層； b )活化的氧化鋁、活化的用氧化鐵浸潰的氧化鋁、以及氧化鐵中的至少一種的第二層； c)其中如此安排這些層，以使穿過過濾器的水穿過第一層和第二層。【附圖說明】圖1描繪了水溶性碳納米球(CNS)的拉曼光譜，顯示了在2700(3!^1附近具有泛頻混合的D和G帶。圖2是CNS的EDX光譜，顯示僅有碳和氧存在。圖3是純碳納米球的SEM圖像。圖4是碳納米球的TEM圖像。圖5是CNS的HRTEM，顯示了具有洋蔥型多層同心納米球的納米球的尺寸。圖6是羧基化CNS的SEM圖像，顯示了尺寸和形狀。 圖7是羧基金屬化的CNS的SEM圖像，顯示了納米球的尺寸。圖8是羧基化碳納米球的金屬化的圖示。圖9是本專利技術的過濾器的圖示。圖10是本專利技術的過濾器的另一實施方案的圖示。圖11是微控制器與本專利技術的過濾器的關系圖。【具體實施方式】盡管本專利技術易受許多不同形式的實施方案的影響，但是在附圖中顯示和在此以詳細的具體實施方案描述時，應理解所述實施方案的公開應被認為是原則的實例，不用于將本專利技術限制在所示和所述的具體實施方案中。在下面的說明中，相同的附圖標記用于描述附圖的若干視圖中的相同、類似或相應的部分。此詳細說明定義了在此使用的術語的含義，并為本領域內的那些技術人員實施本專利技術而特別描述了實施方案。定義 如在此使用的，術語“一”或“一個”定義為一個或多于一個。如在此使用的，術語“多個”定義為兩個或多于兩個。如在此使用的，術語“另一個”定義為至少第二個或更多。如在此使用的，術語“包括”或“具有”定義為包含(即，開放語言)。如在此使用的，術語“偶聯的”定義為連接的，但不一定是直接連接，也不一定是機械連接。本文獻至始至終，所指的“一個實施方案”、“特定實施方案”、和“實施方案”或類似術語意味著與該實施方案相關描述的特定性質、結構、或特征被包括在本專利技術的至少一個實施方案中。因此，所述措辭的出現或在本說明書的不同地方中不必全部指代同一實施方案。而且，特定的性質、結構、或特征可以以任何適合的方式在一個或多個實施方案中不受限制地組合。術語“或”在本文中應理解為包括或表示任何一個或任意組合。因此“A、B和/或C，，表示以下任意一個:“A ；B ；C ；A和B ;A和C ；B和C ;A、B和C”。當要素、功能、步驟或動。熱解燃燒產生同心球，其為兩個或多個球生容器中時(如置于過濾器中),納米球填充I勺最小量的空隙，并且由于其球狀外形而自3611)的空隙，因為當裝填球狀目標時，有恒5更小，由此通過在球體表面設置額外的基I球體間的空隙中的空間。本專利技術包括球體體的更高程度的羧基化需要保持與氧化劑羧基化會使球體變為水溶性的，從而，在其:在要被過濾的水中溶解的量。所述量可以主過濾非水流體的情況下，羧基化的量不重又被金屬化。金屬化將導致球體變為非水溶以將這些添加物與在球體上具有全部羧基二和金屬化的組合的球體結合，或與具有各居期望的孔隙度，非取代球體以及這些取代茲多，空隙越小，由材料過濾出的顆粒越小。液體(如水)中的特定化合物。例如，在某些情況下，已知銀可以附著與其結合的細菌，在其它情況下，實際上會殺滅細菌。鐵和鋁可以分別結合砷和氟化物，并可以類似地利用。本領域技術人員可以基于結合能力、成本和易用性等確定選擇何種金屬。如在此所用的，“碳質材料”是指當熱解時可以形成碳質納米球(尺寸為約25nm_約50nm)的材料。在一個實施方案中，碳質材料是有機材料，其為生物材料，如動物或植物材料。例如，該材料可以是纖維素材料、木材、椰殼、刨花或木屑等。也可以使用其它可以以足夠的量熱解從而產生足夠多的球來制造過濾器的材料。如在此所用的，“氧化劑”指可以氧化碳球表面而在該表面上產生羧酸基團的組合物，例如濃或稀硝酸；盡管酸越濃，對球體有破壞。如在此所用的，“具有硝酸銀的活性炭”指在其上吸附了硝酸銀(目的在于抑制細菌生長)的碳顆粒。為了達到該目的，例如，將0.2毫克的硝酸銀溶解在一升“蒸餾水”中，以制備2ppm (百萬分之一份)的溶液。將約2千克羧基化的活性炭顆粒浸泡在該2ppm的硝酸銀溶液中1-2小時。該浸泡過的物質在陽光下干燥，然后加熱到180°C，導致用金屬銀浸潰活性炭。硝酸銀被光分解和最終熱分解，銀浸潰到整個納米碳羧酸鹽/酯中。該用銀浸潰的羧基化活性炭以所述形式防止/延遲任何菌生物膜的形成。如在此所用的，“活化的氧化鋁”是以產生高多孔性材料的方式通過脫羥基制成的氫氧化招。為了用氧化鐵對其活化，(氧化招重量的)10%的硫酸亞鐵溶液,在50-150mL水中，被添加到氧化鋁顆粒(尺寸0.5-2mm)中，溫和地充分混合。添加10%氨溶液，直到上清液的PH變為6-7。氧化鋁顆本文檔來自技高網...

【技術保護點】
水過濾裝置，包含：a）用銀浸漬的羧基化活性炭的第一層；b）活化的氧化鋁、活化的用氧化鐵浸漬的氧化鋁、以及氧化鐵中的至少一種的第二層；c）其中如此安排這些層，以使穿過過濾器的水穿過第一層和第二層。

【技術特征摘要】
2013.03.08 US 13/791,0581.水過濾裝置，包含： a)用銀浸潰的羧基化活性炭的第一層； b )活化的氧化鋁、活化的用氧化鐵浸潰的氧化鋁、以及氧化鐵中的至少一種的第二層； c)其中如此安排這些層，以使穿過過濾器的水穿過第一層和第二層。2.權利要求1的水過濾裝置，后面還包含somelite和膨潤土中的至少一種的第三層。3.權利要...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S薩卡，A阿拉姆，A阿拉姆，I阿拉姆，A阿拉姆，
申請(專利權)人：碳納米激活技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US