CN115487587A - 活性炭颗粒夹层滤芯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及净水领域，具体涉及饮用水过滤滤芯。活性炭颗粒夹层滤芯，包括一滤芯外壳，以及填充在滤芯外壳内的活性炭颗粒，还包括一双层过滤管；双层过滤管，包括一位于外层的，具有过滤功能的外过滤管，和一位于内层的，具有过滤功能的内过滤管；内过滤管的外径小于外过滤管的内径，且内过滤管套装在外过滤管的中部；内过滤管与外过滤管之间，形成盛放空间；盛放空间中填入活性炭颗粒，且盛放空间上下两端封闭；滤芯外壳设置有进水口和出水口，进水口与双层过滤管的外侧联通，出水口与双层过滤管的内侧联通。活性炭颗粒可以是颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)、颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)混合体，中的一种。

Description

活性炭颗粒夹层滤芯
技术领域
本发明涉及净水领域，具体涉及饮用水过滤滤芯。
背景技术
活性炭是一种黑色多孔的固体炭质，由煤通过粉碎、成型或用均匀的煤粒经炭化、活化生产。主要成分为碳，并含少量氧、氢、硫、氮、氯等元素。普通活性炭的比表面积在500～1700m2/g间。具有很强的吸附性能，为用途极广的一种吸附剂。
活性炭主要有，粉末活性炭(PAC)、颗粒活性炭(GAC)、活性炭纤维毡(ACF)、烧结活性炭滤芯(CTO)。
颗粒活性炭(GAC)由于水流的冲击相互碰撞而破碎，从而导致出水变黑。同时，将本已吸附的污染物再次释放，形成二次污染。
颗粒活性炭，由于颗粒间较大的缝隙，使得活性炭和水流接触不充分，影响过滤。
颗粒活性炭在使用中,水流瞬间穿过时，只能与颗粒活性炭的表面接触，其内部大部分无法接触使用，造成很大浪费。
烧结活性炭滤芯(CTO)又称炭棒滤芯，或CTO滤芯，炭棒滤芯是一种新型的深层过滤芯。它由优质的活性炭为原料，再以低热熔性的粘着剂组成其结构，连续挤压成型，然后低温烧结固化，形成一定的强度。
而把它磨成超细粉末的活性炭做成棒状产品后，其比表面积会成几何倍数增大，吸附微孔也大幅增加，并且活性炭的每一部分都能与水流充分接触做到了高效利用，高效过滤。
但是却因积尘过多容易造成堵塞。
另外，烧结活性炭滤芯(CTO)由颗粒活性炭加入粘结剂(如PE树脂、PE粉末、EVA粉末)加温烧结挤压成型。具有额外的添加材料。
另外，虽然烧结活性炭滤芯兼有吸附和过滤(平均孔径3-20um)二种功能，但其过滤功能低于PP熔喷滤芯，吸附功能低于颗粒活性炭滤芯。
因此，单纯种类的活性炭，各自有各自的不足之处。
发明内容
本发明的目的在于提供活性炭颗粒夹层滤芯，以解决上述至少一个技术问题。
活性炭颗粒夹层滤芯，包括一滤芯外壳，以及填充在滤芯外壳内的活性炭颗粒，其特征在于，还包括一双层过滤管；
所述双层过滤管，包括一位于外层的，具有过滤功能的外过滤管，和一位于内层的，具有过滤功能的内过滤管；
内过滤管的外径小于外过滤管的内径，且内过滤管套装在外过滤管的中部；
内过滤管与外过滤管之间，形成盛放空间；
盛放空间中填入活性炭颗粒，且盛放空间上下两端封闭；
所述滤芯外壳设置有进水口和出水口，进水口与双层过滤管的外侧联通，出水口与双层过滤管的内侧联通。
活性炭颗粒可以是颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)、颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)混合体，中的一种。
所述滤芯外壳，可以是与水龙头过滤器搭配使用的水龙头过滤滤芯的外壳。使本专利可以应用于水龙头过滤器。
所述滤芯外壳，还可以是与过滤水壶搭配使用的过滤水壶过滤滤芯的外壳。使本专利可以应用于过滤水壶。
本专利中，是将活性炭颗粒(包括，颗粒活性炭、粉末活性炭或两者组合)的优点进行保留的前提下，实现烧结活性炭滤芯(CTO)的优点。同时，有消除两个的各种缺点。
上述设计中，将活性炭颗粒填充在双层过滤管的中空部分。使待过滤水在经过活性炭颗粒前，首先用外过滤管进行了一次前置过滤，使大颗粒杂质得以滤除。使得大颗粒杂质不至于占用活性炭颗粒的过滤使用寿命。
又在活性炭颗粒后方，用内过滤管进行了一次后置过滤。后置过滤的一个重要用途，是滤除散落的微小的活性炭粉末。解决了颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)由于水流的冲击相互碰撞而破碎，从而导致出水变黑的问题。
相比于烧结活性炭滤芯(CTO)，具有更低的生产成本、更强的吸附能力(吸附功能不再低于颗粒活性炭滤芯)、因微孔不易阻塞具有更长的使用寿命。
相比于传统的颗粒活性炭(GAC)或粉末活性炭(PAC)，能够模块化的生产和应用，生产和使用都更方便。因为牢固性可以大于烧结活性炭滤芯(CTO)，也更容易塑形，所以在使用的方便性上，优于烧结活性炭滤芯(CTO)。
另外，烧结活性炭滤芯(CTO)在生产中，因为要添加诸多辅助成分材料，所以在生产和使用中，都会存在一定的污染成。本专利中的设计，在生产中的污染大大降低，使用中的污染更是可以降低到几乎为零。
更进一步，盛放空间中填入压实后的活性炭颗粒。
活性炭颗粒一般是松散的用于过滤，所以颗粒活性炭，由于颗粒间较大的缝隙，使得活性炭和水流接触不充分，影响过滤。
本专利中，将活性炭颗粒进行压实后，封装入盛放空间中。缝隙已经很小。所以解决了活性炭和水流接触不充分，影响过滤的问题。
再进一步，活性炭颗粒采用颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)混合体，颗粒活性炭(GAC)间的缝隙用粉末活性炭(PAC)进行填充。
进一步解决了活性炭和水流接触不充分，影响过滤的问题。
颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)的质量比重优选为，一比二至一比三之间。
这一比重关系，使颗粒活性炭(GAC)用于完成框架的支撑，又可以使粉末活性炭(PAC)起到缝隙填充作用。可用于保证过滤的水流流速和过滤效率同时优化。
外过滤管和内过滤管，可采用PP棉管、陶瓷过滤管、附着有过滤材料的玻璃纤维管等。
外过滤管优选采用PP棉管。
PP棉管，可以有效的过滤自来水中大部分的较大颗粒，对水流阻力又较小。因此可以在本专利中，与活性炭颗粒进行组合使用。
因为较大的颗粒大部分会在接触到活性炭之前被滤除，所以活性炭颗粒的寿命被大大提升。解决了烧结活性炭滤芯(CTO)寿命较短的问题。
综上所述，本专利中的上述设计，具有吸附功能大于颗粒活性炭滤芯；使用寿命大于烧结活性炭滤芯(CTO)；过滤水充分流经颗粒活性炭的表面，其内部大部分可以接触使用使用效率大大提高；因为压实所以避免了颗粒活性炭(GAC)由于水流的冲击相互碰撞而破碎，从而导致出水变黑的问题。
而且因为设有内过滤管，即使各种活性炭材料中存在生产中的残留碎末，也会因为内过滤管的再次过滤而消除。
因此本专利消除了传统的各种活性炭滤材的不同确定，并对优点进行了保留，同时大大提高了使用寿命。因为牢固度的增加和形状的可塑形增强，使活性炭颗粒的适用范围大大提高。
内过滤管优选采用PP棉管。
PP棉管，可以有效的过滤脱落的活性炭粉末，对水流阻力又较小。因此可以在本专利中，与活性炭颗粒进行组合使用。
进一步，盛放在盛放空间中的活性炭颗粒为经过4公斤以上压力压实后的活性炭颗粒。
再进一步，盛放在盛放空间中的活性炭颗粒为经过4公斤以上，30公斤以下压力压实后的活性炭颗粒。
本专利将压力限制在4公斤以上，避免了活性炭颗粒结构不紧实，水流在颗粒表面流过的问题。限制在30公斤以内，避免了压力过高限制水流。压力是指生产单个活性炭封装式滤芯组件，在封装活性炭颗粒到盛放空间过程中，使用的压紧压力。并不是讲单位面积的压力。因为活性炭颗粒弹性不大，所以封口前可以在压紧后松开，再封口。
内过滤管优选采用陶瓷过滤管。
陶瓷过滤管，不但可以有效的过滤脱落的活性炭粉末，对水流阻力又较小。因此可以在本专利中，与活性炭颗粒进行组合使用；另外，陶瓷过滤管硬度较高，可以提高良好的强度支撑。对于本专利中，需要为活性炭施压的结构而言，陶瓷过滤管可以更好的保证施压压力的持续保持。
更进一步，还包括一由电晶膜围绕成的中空的管状，称为电晶膜管；所述电晶膜管套装在所述外过滤管和内过滤管之间的盛放空间中。
待过滤水(如自来水)在过滤过程中，进行三种类型的过滤，首先是PP棉管进行粗滤，然后是电晶膜管通过电性吸附、活性炭颗粒进行吸附，完成精细过滤。
电晶膜通过电荷吸附有机、无机和病原污染物，它所具有的正电荷不仅直接抑制病毒、细菌的滋生，而且有主动抓取和叠加吸附的能力。当水中的有害物质和带电离子靠近电晶膜时就会被主动吸附，这些被吸附的杂质经过电荷传导作用又成为新的向外扩张的吸附物。因此可以避免由于拦截的杂质过多而使截留效果降低的可能。
电晶膜是一种基于玻璃纤维基层，表面附着正电荷矿物晶体的过滤材料；具有很高的过滤能力、低压降和较大的比表面积；也是第一种具有主动吸附能力的净水材料；具有大孔径(平均2微米)，高截留精度(0.02微米)，在不破坏高流动性的同时，有效去除污染物，包括:病毒、细菌、重金属、有机物、胶体、细胞碎片、DNA、RNA、TOC等。
虽然电晶膜对于微小颗粒具有很强的吸附作用，但是对于自来水中常见的氯、铅(非胶体)，吸附性较差。但是活性炭颗粒却可以对这些物质进行良好吸附。
本专利中，通过对过滤材料功能特性，特别针对是自来水的特性进行调配，使过滤性能和生产成本、过滤时间成本等需求之间达到了良好的平衡。
进一步，结构可以优选为，自外到内依次是，外过滤管、电晶膜管、活性炭颗粒、内过滤管。
这一设计，在次序具有实质性意义。
首先，外过滤管进行粗滤，对电晶膜管进行保护和延长寿命。再者，电晶膜管重点对电性杂质进行吸附和滤除。然后，活性炭颗粒滤除非电性的微小杂质，这个过程中因为水压指向内过滤管，所以尽量避免了脱落的炭微粒，被电晶膜管吸附，保护了电晶膜管。最后，内过滤管滤除可能脱落的炭微粒和其他漏滤的杂质。
更进一步，在外过滤管与电晶膜之间还设置有一与所述电晶膜带电极性相反的驻极体滤网。
通过驻极体滤网，为水中本身不带电的杂质进行带电化。使本身带电弱的杂质增强电性。从而使，本身不能被电晶膜吸附的杂质，能够被电性吸附，使吸附能力弱的杂质具备更强的吸附性。
从而完成，对不带电又不易被非电性过滤装置吸附的微粒杂质，的滤除。为滤水质量产生质的提高。
驻极体滤网优选为聚左旋乳酸静电纺丝制成的疏水性的滤网。
聚乳酸(PLLA)是无毒的生物降解性聚合物。具有更强的疏水性。所以电荷释放或吸附，不易受到水的影响。改性的聚左旋乳酸，进行极化后，更是具有出色的驻极体特性，能够长久的保持高电荷存储量。
聚左旋乳酸静电纺丝，形成纳米级别驻极体丝，用疏水性的纳米驻极体丝制成的滤网，本身就具有良好的过滤效果。
另外又使没有被过滤掉的一些杂质，具备了电性，更加易于被电晶膜吸附。
甚至一些细菌，或者DNA片段，因为驻极体滤网与电晶膜所带电性不同，在先后经过两者后，因为存在放电效果，所以被灭杀活性。
上述设计，对于灭除病毒的活性，经过实验，具有意想不到的技术效果。
驻极体滤网还可以采用，极化后的聚四氟乙烯PTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、聚左旋乳酸、PMN-PT复合材料，等材料形成的驻极体滤网。
进一步，驻极体滤网围绕成中空的管状，称为驻极体管；
驻极体管包裹在所述电晶膜管的外部，且两者最近处距离大于0.2mm。
所述驻极体管的上端封闭；
所述驻极体管的下端黏合固定在所述滤芯外壳的外壳底部。
使从进水口进入的水，流经所述驻极体管后，再流经所述电晶膜管。
更进一步，为了生成方便进行以下设计。
电晶膜上设置一的透水的柔性绝缘层，然后再在柔性绝缘层上铺设所述驻极体滤网；
柔性绝缘层的厚度大于0.2mm。
通过上述设计，电晶膜和驻极体滤网可以一次性加工成型，并且可以保证贴合紧密的前提下，又有合适厚度的间隔。
柔性绝缘层可以是一塑料材质网。
采用网状结构，可以降低对水的阻力。
电晶膜上黏合有透水的柔性绝缘层，柔性绝缘层采用塑料材质网，然后再在柔性绝缘层上铺设所述驻极体滤网，形成一电场强化滤网。
塑料材质网的网孔面积，大于2平方毫米，小于15平方毫米。
按照常规的设计，在滤芯中加入相对致密的网，可以起到辅助过滤的作用。但本专利中，却采用了大孔径的塑料材质网，从而放弃了这个网的过滤效果。
这一违反常规的设计，则是提高了驻极体滤网到电晶膜的水流流速。这个水流流速因为小于电晶膜自身的水流流速，其实对于水的过滤速度并没有提升。
但是本专利仍然采用这一设计。这一设计实际上是在保持两者电性隔离的前提下，提升了水中的带电粒子的实际流速(而非水流速度)。使在驻极体滤网中产生带电的杂质粒子，可以几乎毫无遮挡的，在电场加速下，迅速到达电晶膜。
因为带电的杂质粒子运动速度更快，运动速度中丧失电荷的可能也就更小。被紧紧吸附，或者放电发热的概率也就更大。
细菌、病毒、DNA片段、重金属粒子等，难以消除的杂质，则更容易被杀死，或者滤除。所以，这一违反常规的设计，取得了意想不到的技术效果。
所述电场强化滤网，中设置有褶皱，在褶皱中电晶膜与驻极体滤网形成同步褶皱。
也就是说，在为了增大有效的滤网面积，进行褶皱时，只要一次操作，即可完成对电晶膜好驻极体滤网的褶皱成型。
而且可以有效保证电晶膜与驻极体滤网的同步弯折，是的各处的间隔距离严格的保持大致一致。提高了过滤中的电学性能。
所述内过滤管下方设有一高度大于0.5cm的隔水层。
按照传统的设计，一般认为过滤材料的，工作面积越大越好。可以有效的提高进水量，提高过滤速度。但本专利中，却采用了违背传统的设计，降低了内过滤管的工作面积。
内过滤管的工作面积降低，还意味着，0.5cm以下的活性炭颗粒不能对水再进行直接过滤。
但本专利中，通过降低进水量，牺牲过滤速度，降低滤材利用率，提高了过滤质量。在实验中，发明人发现，位于滤芯外壳的下部的水，在经过过滤时，其实只是流经了下部水位以下的高度的薄薄的一层活性炭颗粒结构。造成过滤效果难以保证。
本专利使用隔水性，避免下部的水，通过较短的活性炭颗粒结构流出，保证了充足的活性炭颗粒结构过滤长度，保证了过滤质量。
在外过滤管外还包绕有无纺布，包绕的无纺布形成无纺布包绕层；
所述无纺布包绕层上方和下方，均与PP棉管的上方和下方固定连接；
所述无纺布包绕层的上方和下方，又均设置有可撕轨迹；所述可撕轨迹是生成在无纺布上的，材质强度弱化的线性结构。
无纺布可以采用附着有过滤材料的无纺布，或者孔径较小的无纺布。
这样一来，允许包绕的无纺布从所述无纺布包绕层上撕下来。在使用过程中，待过滤水(如自来水)会更先经过无纺布进行过滤。较大的杂质首先会被无纺布过滤掉。比如钙化物、铁锈等。
随着使用，外层的无纺布上附着的杂质会显著增多，进而影响过滤效果。本专利中，采用了设置有可撕轨迹的无纺布，因此允许用户在无纺布附着杂质过多时，撕除外层的无纺布。这样一来，由外层无纺布过滤出的杂质，就消除了重新回到滤芯中的水中，产生二次污染的风险。又因为外层的无纺布被移除，对水流的阻碍更小，使水流更加顺畅。
外过滤管外还包绕有至少10层无纺布。以便于反复撕除使用。
更进一步，在缠绕成所述无纺布包绕层的所述无纺布，在一设定距离处，有一易断节点，所述易断节点是指一容易撕断的连接处。
优选为，外过滤管外还包绕的无纺布，至少5层设有一易断节点。
通过上述设计，使用户易于在一次性撕除时，撕除至少5层无纺布。这样一来，可以完成一次性的较为彻底的清除。避免用户反复拆解滤芯。
本专利因为大大延长了滤材的使用寿命，因此可以允许单个滤芯过滤更多的水，特别适用于与水龙头过滤器搭配使用。所以本专利的，成本低、使用寿命长、过滤效果好、易于塑型等优点，在滤芯外壳采用水龙头过滤滤芯的外壳时，更能得到凸显。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为电晶膜管及其内部结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参照图1，活性炭复合滤芯，包括一滤芯外壳2，以及填充在滤芯外壳2内的活性炭颗粒4，还包括一双层过滤管；双层过滤管，包括一位于外层的，具有过滤功能的外过滤管1，和一位于内层的，具有过滤功能的内过滤管6；内过滤管6的外径小于外过滤管1的内径，且内过滤管6套装在外过滤管1的中部；内过滤管6与外过滤管1之间，形成盛放空间；盛放空间中填入活性炭颗粒4，且盛放空间上下两端封闭；滤芯外壳2设置有进水口21和出水口22，进水口21与双层过滤管的外侧联通，出水口22与双层过滤管的内侧联通。
活性炭颗粒4是一种集合体，可以是颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)、颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)混合体，中的一种集合体。
滤芯外壳2，可以是与水龙头过滤器搭配使用的水龙头过滤滤芯的外壳。使本专利可以应用于水龙头过滤器。
滤芯外壳2，还可以是与过滤水壶搭配使用的过滤水壶过滤滤芯的外壳。使本专利可以应用于过滤水壶。
本专利中，是将活性炭颗粒4(包括，颗粒活性炭、粉末活性炭或两者组合)的优点进行保留的前提下，实现烧结活性炭滤芯(CTO)的优点。同时，有消除两个的各种缺点。
上述设计中，将活性炭颗粒4填充在双层过滤管的中空部分。使待过滤水在经过活性炭颗粒4前，首先用外过滤管1进行了一次前置过滤，使大颗粒杂质得以滤除。使得大颗粒杂质不至于占用活性炭颗粒4的过滤使用寿命。
又在活性炭颗粒4后方，用内过滤管6进行了一次后置过滤。后置过滤的一个重要用途，是滤除散落的微小的活性炭粉末。解决了颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)由于水流的冲击相互碰撞而破碎，从而导致出水变黑的问题。
相比于烧结活性炭滤芯(CTO)，具有更低的生产成本、更强的吸附能力(吸附功能不再低于颗粒活性炭滤芯)、因微孔不易阻塞具有更长的使用寿命。
相比于传统的颗粒活性炭(GAC)或粉末活性炭(PAC)，能够模块化的生产和应用，生产和使用都更方便。因为牢固性可以大于烧结活性炭滤芯(CTO)，也更容易塑形，所以在使用的方便性上，优于烧结活性炭滤芯(CTO)。
另外，烧结活性炭滤芯(CTO)在生产中，因为要添加诸多辅助成分材料，所以在生产和使用中，都会存在一定的污染成。本专利中的设计，在生产中的污染大大降低，使用中的污染更是可以降低到几乎为零。
更进一步，盛放空间中填入压实后的活性炭颗粒4。活性炭颗粒4，是一种体积较小的活性炭的集合体。活性炭颗粒4一般是松散的用于过滤，所以颗粒活性炭，由于颗粒间较大的缝隙，使得活性炭和水流接触不充分，影响过滤。
本专利中，将活性炭颗粒4进行压实后，封装入盛放空间中。缝隙已经很小。所以解决了活性炭和水流接触不充分，影响过滤的问题。
再进一步，活性炭颗粒4采用颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)混合体，颗粒活性炭(GAC)间的缝隙用粉末活性炭(PAC)进行填充。进一步解决了活性炭和水流接触不充分，影响过滤的问题。
颗粒活性炭(GAC)与粉末活性炭(PAC)的质量比重优选为，一比二至一比三之间。这一比重关系，使颗粒活性炭(GAC)用于完成框架的支撑，又可以使粉末活性炭(PAC)起到缝隙填充作用。可用于保证过滤的水流流速和过滤效率同时优化。
外过滤管1和内过滤管6，可采用PP棉管、陶瓷过滤管、附着有过滤材料的玻璃纤维管等。
外过滤管1优选采用PP棉管。PP棉管，可以有效的过滤自来水中大部分的较大颗粒，对水流阻力又较小。因此可以在本专利中，与活性炭颗粒4进行组合使用。
因为较大的颗粒大部分会在接触到活性炭之前被滤除，所以活性炭颗粒4的寿命被大大提升。解决了烧结活性炭滤芯(CTO)寿命较短的问题。
综上，本专利中的上述设计，具有吸附功能大于颗粒活性炭滤芯；使用寿命大于烧结活性炭滤芯(CTO)；过滤水充分流经颗粒活性炭的表面，其内部大部分可以接触使用使用效率大大提高；因为压实所以避免了颗粒活性炭(GAC)由于水流的冲击相互碰撞而破碎，从而导致出水变黑的问题。活性炭颗粒可以采用载银活性炭材料。或者添加其他辅助过滤材料。
而且因为设有内过滤管6，即使各种活性炭材料中存在生产中的残留碎末，也会因为内过滤管6的再次过滤而消除。
因此本专利消除了传统的各种活性炭滤材的不同确定，并对优点进行了保留，同时大大提高了使用寿命。因为牢固度的增加和形状的可塑形增强，使活性炭颗粒4的适用范围大大提高。
内过滤管6优选采用PP棉管。PP棉管，可以有效的过滤脱落的活性炭粉末，对水流阻力又较小。因此可以在本专利中，与活性炭颗粒4进行组合使用。
进一步，盛放在盛放空间中的活性炭颗粒为经过4公斤以上压力压实后的活性炭颗粒。再进一步，盛放在盛放空间中的活性炭颗粒为经过4公斤以上，30公斤以下压力压实后的活性炭颗粒。
本专利将压力限制在4公斤以上，避免了活性炭颗粒结构不紧实，水流在颗粒表面流过的问题。限制在30公斤以内，避免了压力过高限制水流。压力是指生产单个活性炭封装式滤芯组件，在封装活性炭颗粒到盛放空间过程中，使用的压紧压力。并不是讲单位面积的压力。因为活性炭颗粒弹性不大，所以封口前可以在压紧后松开，再封口。
内过滤管5还可以优选采用陶瓷过滤管。陶瓷过滤管，不但可以有效的过滤脱落的活性炭粉末，对水流阻力又较小。因此可以在本专利中，与活性炭颗粒进行组合使用；另外，陶瓷过滤管硬度较高，可以提高良好的强度支撑。对于本专利中，需要为活性炭施压的结构而言，陶瓷过滤管可以更好的保证施压压力的持续保持。
更进一步，还包括一由电晶膜围绕成的中空的管状，称为电晶膜管3；电晶膜管3套装在外过滤管1和内过滤管6之间的盛放空间中。
待过滤水(如自来水)在过滤过程中，进行三种类型的过滤，首先是PP棉管进行粗滤，然后是电晶膜管3通过电性吸附、活性炭颗粒4进行吸附，完成精细过滤。
电晶膜通过电荷吸附有机、无机和病原污染物，它所具有的正电荷不仅直接抑制病毒、细菌的滋生，而且有主动抓取和叠加吸附的能力。当水中的有害物质和带电离子靠近电晶膜时就会被主动吸附，这些被吸附的杂质经过电荷传导作用又成为新的向外扩张的吸附物。因此可以避免由于拦截的杂质过多而使截留效果降低的可能。
电晶膜是一种基于玻璃纤维基层，表面附着正电荷矿物晶体的过滤材料；具有很高的过滤能力、低压降和较大的比表面积；也是第一种具有主动吸附能力的净水材料；具有大孔径(平均2微米)，高截留精度(0.02微米)，在不破坏高流动性的同时，有效去除污染物，包括:病毒、细菌、重金属、有机物、胶体、细胞碎片、DNA、RNA、TOC等。
虽然电晶膜对于微小颗粒具有很强的吸附作用，但是对于自来水中常见的氯、铅(非胶体)，吸附性较差。但是活性炭颗粒4却可以对这些物质进行良好吸附。
本专利中，通过对过滤材料功能特性，特别针对是自来水的特性进行调配，使过滤性能和生产成本、过滤时间成本等需求之间达到了良好的平衡。
进一步，结构可以优选为，自外到内依次是，外过滤管1、电晶膜管3、活性炭颗粒4、内过滤管6。
这一设计，在次序具有实质性意义。
首先，外过滤管1进行粗滤，对电晶膜管3进行保护和延长寿命。再者，电晶膜管3重点对电性杂质进行吸附和滤除。然后，活性炭颗粒4滤除非电性的微小杂质，这个过程中因为水压指向内过滤管6，所以尽量避免了脱落的炭微粒，被电晶膜管3吸附，保护了电晶膜管3。最后，内过滤管6滤除可能脱落的炭微粒和其他漏滤的杂质。
参照图2，更进一步，在外过滤管1与电晶膜之间还设置有一与电晶膜9带电极性相反的驻极体滤网8。
通过驻极体滤网8，为水中本身不带电的杂质进行带电化。使本身带电弱的杂质增强电性。从而使，本身不能被电晶膜9吸附的杂质，能够被电性吸附，使吸附能力弱的杂质具备更强的吸附性。
从而完成，对不带电又不易被非电性过滤装置吸附的微粒杂质，的滤除。为滤水质量产生质的提高。
驻极体滤网8优选为聚左旋乳酸静电纺丝制成的疏水性的滤网。
聚乳酸(PLLA)是无毒的生物降解性聚合物。具有更强的疏水性。所以电荷释放或吸附，不易受到水的影响。改性的聚左旋乳酸，进行极化后，更是具有出色的驻极体特性，能够长久的保持高电荷存储量。
聚左旋乳酸静电纺丝，形成纳米级别驻极体丝，用疏水性的纳米驻极体丝制成的滤网，本身就具有良好的过滤效果。
另外又使没有被过滤掉的一些杂质，具备了电性，更加易于被电晶膜9吸附。
甚至一些细菌，或者DNA片段，因为驻极体滤网8与电晶膜9所带电性不同，在先后经过两者后，因为存在放电效果，所以被灭杀活性。
上述设计，对于灭除病毒的活性，经过实验，具有意想不到的技术效果。
驻极体滤网8还可以采用，极化后的聚四氟乙烯PTFE、聚偏二氟乙烯PVDF、聚左旋乳酸、PMN-PT复合材料，等材料形成的驻极体滤网8。
进一步，驻极体滤网8围绕成中空的管状，称为驻极体管；驻极体管包裹在电晶膜管3的外部，且两者最近处距离大于0.2mm。
驻极体管的上端封闭；驻极体管的下端黏合固定在滤芯外壳2的外壳底部。使从进水口21进入的水，流经驻极体管后，再流经电晶膜管3。
更进一步，为了生成方便进行以下设计。
参照图2，电晶膜管3的电晶膜9上设置一的透水的柔性绝缘层，然后再在柔性绝缘层上铺设驻极体滤网8；柔性绝缘层的厚度大于0.2mm。
通过上述设计，电晶膜和驻极体滤网8可以一次性加工成型，并且可以保证贴合紧密的前提下，又有合适厚度的间隔。
柔性绝缘层可以是一塑料材质网。采用网状结构，可以降低对水的阻力。
电晶膜9上黏合有透水的柔性绝缘层，柔性绝缘层采用塑料材质网，然后再在柔性绝缘层上铺设驻极体滤网8，形成一电场强化滤网。塑料材质网的网孔面积，大于2平方毫米，小于15平方毫米。
按照常规的设计，在滤芯中加入相对致密的网，可以起到辅助过滤的作用。但本专利中，却采用了大孔径的塑料材质网，从而放弃了这个网的过滤效果。
这一违反常规的设计，则是提高了驻极体滤网8到电晶膜的水流流速。这个水流流速因为小于电晶膜自身的水流流速，其实对于水的过滤速度并没有提升。
但是本专利仍然采用这一设计。这一设计实际上是在保持两者电性隔离的前提下，提升了水中的带电粒子的实际流速(而非水流速度)。使在驻极体滤网8中产生带电的杂质粒子，可以几乎毫无遮挡的，在电场加速下，迅速到达电晶膜。
因为带电的杂质粒子运动速度更快，运动速度中丧失电荷的可能也就更小。被紧紧吸附，或者放电发热的概率也就更大。
细菌、病毒、DNA片段、重金属粒子等，难以消除的杂质，则更容易被杀死，或者滤除。所以，这一违反常规的设计，取得了意想不到的技术效果。
电晶膜管3，中设置有褶皱，在褶皱中电晶膜与驻极体滤网8形成同步褶皱。
也就是说，在为了增大有效的滤网面积，进行褶皱时，只要一次操作，即可完成对电晶膜好驻极体滤网8的褶皱成型。
而且可以有效保证电晶膜与驻极体滤网8的同步弯折，是的各处的间隔距离严格的保持大致一致。提高了过滤中的电学性能。
内过滤管6下方设有一高度大于0.5cm的隔水层5。按照传统的设计，一般认为过滤材料的，工作面积越大越好。可以有效的提高进水量，提高过滤速度。但本专利中，却采用了违背传统的设计，降低了内过滤管6的工作面积。
内过滤管6的工作面积降低，还意味着，0.5cm以下的活性炭颗粒4不能对水再进行直接过滤。
但本专利中，通过降低进水量，牺牲过滤速度，降低滤材利用率，提高了过滤质量。在实验中，发明人发现，位于滤芯外壳2的下部的水，在经过过滤时，其实只是流经了下部水位以下的高度的薄薄的一层活性炭颗粒4结构。造成过滤效果难以保证。
本专利使用隔水性，避免下部的水，通过较短的活性炭颗粒4结构流出，保证了充足的活性炭颗粒4结构过滤长度，保证了过滤质量。
在外过滤管1外还包绕有无纺布，包绕的无纺布形成无纺布包绕层7；无纺布包绕层7上方和下方，均与PP棉管的上方和下方固定连接；无纺布包绕层7的上方和下方，又均设置有可撕轨迹；可撕轨迹是生成在无纺布上的，材质强度弱化的线性结构。
无纺布可以采用附着有过滤材料的无纺布，或者孔径较小的无纺布。
这样一来，允许包绕的无纺布从无纺布包绕层7上撕下来。在使用过程中，待过滤水(如自来水)会更先经过无纺布进行过滤。较大的杂质首先会被无纺布过滤掉。比如钙化物、铁锈等。
随着使用，外层的无纺布上附着的杂质会显著增多，进而影响过滤效果。本专利中，采用了设置有可撕轨迹的无纺布，因此允许用户在无纺布附着杂质过多时，撕除外层的无纺布。这样一来，由外层无纺布过滤出的杂质，就消除了重新回到滤芯中的水中，产生二次污染的风险。又因为外层的无纺布被移除，对水流的阻碍更小，使水流更加顺畅。
外过滤管1外还包绕有至少10层无纺布。以便于反复撕除使用。
更进一步，在缠绕成无纺布包绕层7的无纺布，在一设定距离处，有一易断节点，易断节点是指一容易撕断的连接处。
优选为，外过滤管1外还包绕的无纺布，至少5层设有一易断节点。
通过上述设计，使用户易于在一次性撕除时，撕除至少5层无纺布。这样一来，可以完成一次性的较为彻底的清除。避免用户反复拆解滤芯。
本专利因为大大延长了滤材的使用寿命，因此可以允许单个滤芯过滤更多的水，特别适用于与水龙头过滤器搭配使用。所以本专利的，成本低、使用寿命长、过滤效果好、易于塑型等优点，在滤芯外壳2采用水龙头过滤滤芯的外壳时，更能得到凸显。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围。

Claims (10)

1.活性炭颗粒夹层滤芯，包括一滤芯外壳，以及填充在滤芯外壳内的活性炭颗粒，其特征在于，还包括一双层过滤管；
所述双层过滤管，包括一位于外层的，具有过滤功能的外过滤管，和一位于内层的，具有过滤功能的内过滤管；
内过滤管的外径小于外过滤管的内径，且内过滤管套装在外过滤管的中部；
内过滤管与外过滤管之间，形成盛放空间；
盛放空间中填入活性炭颗粒，且盛放空间上下两端封闭；
所述滤芯外壳设置有进水口和出水口，进水口与双层过滤管的外侧联通，出水口与双层过滤管的内侧联通；
将活性炭颗粒填充在双层过滤管的中空部分，使待过滤水在经过活性炭颗粒前，首先用外过滤管进行了一次前置过滤，使大颗粒杂质得以滤除；使得大颗粒杂质不至于占用活性炭颗粒的过滤使用寿命；
又在活性炭颗粒后方，用内过滤管进行了一次后置过滤；后置过滤的一个重要用途，是滤除散落的微小的活性炭粉末；解决了由于水流的冲击相互碰撞而破碎，从而导致出水变黑的问题。
2.根据权利要求1所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：所述滤芯外壳，是与水龙头过滤器搭配使用的水龙头过滤滤芯的外壳。
3.根据权利要求1所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：盛放空间中填入压实后的活性炭颗粒；将活性炭颗粒进行压实后，封装入盛放空间中，缝隙已经很小，所以解决了活性炭和水流接触不充分，影响过滤的问题；
再进一步，活性炭颗粒采用颗粒活性炭与粉末活性炭混合体，颗粒活性炭间的缝隙用粉末活性炭进行填充；
进一步解决了活性炭和水流接触不充分，影响过滤的问题；
颗粒活性炭与粉末活性炭的质量比重优选为，一比二至一比三之间；
这一比重关系，使颗粒活性炭用于完成框架的支撑，又可以使粉末活性炭起到缝隙填充作用；用于保证过滤的水流流速和过滤效率同时优化。
4.根据权利要求1所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：外过滤管采用PP棉管；内过滤管采用PP棉管。
5.根据权利要求1所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：还包括一由电晶膜围绕成的中空的管状，称为电晶膜管；所述电晶膜管套装在所述外过滤管和内过滤管之间的盛放空间中。
6.根据权利要求5所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：自外到内依次是，外过滤管、电晶膜管、活性炭颗粒、内过滤管；
外过滤管进行粗滤，对电晶膜管进行保护和延长寿命。再者，电晶膜管重点对电性杂质进行吸附和滤除；
然后，活性炭颗粒滤除非电性的微小杂质，这个过程中因为水压指向内过滤管，所以尽量避免了脱落的炭微粒，被电晶膜管吸附，保护了电晶膜管；
最后，内过滤管滤除可能脱落的炭微粒和其他漏滤的杂质。
7.根据权利要求5所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：在外过滤管与电晶膜之间还设置有一与所述电晶膜带电极性相反的驻极体滤网。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：在外过滤管外还包绕有无纺布，包绕的无纺布形成无纺布包绕层；
所述无纺布包绕层上方和下方，均与PP棉管的上方和下方固定连接；
所述无纺布包绕层的上方和下方，又均设置有可撕轨迹；所述可撕轨迹是生成在无纺布上的，材质强度弱化的线性结构。
9.根据权利要求8所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：
外过滤管外还包绕有至少10层无纺布，在缠绕成所述无纺布包绕层的所述无纺布，在一设定距离处，有一易断节点，所述易断节点是指一容易撕断的连接处。
10.根据权利要求9所述的活性炭颗粒夹层滤芯，其特征在于：外过滤管外还包绕的无纺布，至少5层设有一易断节点；使用户易于在一次性撕除时，撕除至少5层无纺布；可以完成一次性的较为彻底的清除，避免用户反复拆解滤芯。
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