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CN104254376B - 用于液体过滤系统的复合离子交换介质 - Google Patents

用于液体过滤系统的复合离子交换介质 Download PDF

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CN104254376B CN201380018803.3A CN201380018803A CN104254376B CN 104254376 B CN104254376 B CN 104254376B CN 201380018803 A CN201380018803 A CN 201380018803A CN 104254376 B CN104254376 B CN 104254376B
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Abstract

本发明提供包含离子交换树脂的粉碎粉末和聚合物粘合剂的基质和过滤介质。该树脂可以被磨成50微米至250微米范围内的平均粒度，并且可包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂、生物相关的离子交换树脂、或它们的组合。该介质还可包含活性炭。该粘合剂可以是超高分子量聚乙烯。该过滤介质可用于制造基质和系统。本发明还提供了其制造和使用方法。

Description

用于液体过滤系统的复合离子交换介质
技术领域
本公开涉及液体过滤系统以及过滤器基质和介质，其中过滤器介质包括例如粒子形式的离子交换介质，诸如树脂的粉碎粉末。
背景技术
多种类型的水过滤系统是可商购获得的。传统上，使用松散碳粒子的床来从水中除去金属和/或有机物质。复合块可由吸附性材料(诸如吸附剂活性炭)和聚合物粘合剂(诸如超高分子量聚乙烯(UHMWPE))的组合制成，它们在热和压力条件下被烧结到一起，并可用于水过滤器技术。碳块技术(例如)能提供与松散床碳粒子相当的功能性，而粒子又不会脱落或者占据太多的空间。对于碳块技术，由于吸附性材料的量的增加，碳块的压降也会增大。此外，碳块暴露在热和压力下会限制可供用于碳块的吸附性材料的类型。历史上，一般使用对热降解敏感的吸附介质阻止碳块技术，诸如离子交换树脂。
然而，离子交换的改善的性能具有应用到各种各样的流体净化应用的潜在应用。一个例子是用于食品和饮料工业用水的水垢控制系统的市场不断增长。当前的系统依赖于阳离子交换树脂的一次性(不可再生)的固定床以去除硬度。当前，局限性包括相对短的使用寿命、相对高的压降和低的流速。需要开发以改善动力学，并且增加介质每单位体积的处理容量。另一个应用是用于住宅的软化应用，其虽然通常是可再生的，但希望使其更小同时保持容量和处理速率。相似地，也需要改善容量，并且减小用于光致抗蚀剂组合物和高纯度化学品的过滤的系统的尺寸，光致抗蚀剂组合物和高纯度化学品可以在电子制造工业中使用。
文献表明阳离子交换树脂的固定床的性能通常由膜扩散限制或由粒子内部扩散限制。大多数商用树脂粒子是相对大的(0.6至0.9mm)。尽管可以期望较小粒子的使用一般会改善动力学，但该理解历来是较小粒子会导致甚至较高的压降。
关于固定的离子交换树脂的顾虑是，文献和树脂销售商的数据表明该介质在用于熔融粘合剂诸如超高分子量聚乙烯的高温下是不稳定的。由阳离子交换树脂供应商提供的数据表明树脂的官能度可以在高于120℃的温度下降低。
对模塑离子交换树脂的另一个顾虑是，该材料在润湿时溶胀以及在交换时溶胀(高达90％)，其可引起介质复合物的完整性的严重问题或引起压降问题。
存在提供使用复合形式的离子交换树脂的水过滤系统的持续需要，该离子交换树脂提供优异的离子交换动力学而对压降和平衡容量没有有害影响。
发明内容
本发明提供过滤介质和过滤基质、利用过滤介质和过滤基质的系统及其制造和使用方法。在第一方面，提供过滤基质，其包含聚合物粘合剂，该聚合物粘合剂将离子交换树脂的粉碎粉末固定。在一个实施例中，所述离子交换树脂包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂、生物相关的离子交换树脂、或它们的组合。粉碎粉末可以包括具有约50至约250微米范围内的平均粒度的粒子。过滤基质还可以包含由聚合物粘合剂固定的活性炭。聚合物粘合剂以介质的10重量％至40重量％范围内的量存在。一个或多个实施例提供聚合物粘合剂包括超高分子量聚乙烯。聚合物粘合剂可以包括具有由超高分子量聚乙烯形成的不规则、褶皱状表面的粒子。
详细的实施例提供离子交换树脂以50重量％至90重量％范围内的量存在，并且聚乙烯粘合剂以10重量％至40重量％范围内的量存在。
在一个实施例中，相比于包含未由粘合剂固定的小珠形式的离子交换树脂的比较床介质，过滤基质能够有效地提供更大程度的硬度降低。另一个实施例是相比于包含未由粘合剂固定的小珠形式的离子交换树脂的比较床介质，过滤基质能够有效地提供更低的压降。
在另一个方面，所述过滤系统包括：由将离子交换树脂的粉碎粉末固定的超高分子量聚乙烯粘合剂形成的过滤器基质、包围过滤器基质的外壳、流体入口和流体出口。
另一个方面是包括使流体与本文所公开的过滤基质接触的过滤方法。在一个详细的实施例中，所述过滤基质在除水垢过滤器中。
本发明还提供制造过滤系统的方法，所述方法包括：提供离子交换树脂的粉碎粉末；使所述离子交换树脂的粉碎粉末与包括超高分子量聚乙烯的聚合物粘合剂接触以形成介质混合物；加热该介质混合物以形成热处理的基质；压缩该介质混合物以形成过滤块；将所述过滤块嵌入外壳中以形成所述过滤系统。在一个或多个实施例中，加热步骤处于约180℃或更低的温度。在另一个实施例中，加热步骤处于约145至160℃范围内的温度。
附图说明
结合附图，参考以下对本公开的多个实施例的详细说明，可更全面地理解本公开，其中：
图1是离子交换小珠的比较填充床和根据实施例制成的过滤块的压降(psi)对流速(gpm)的图；和
图2是离子交换小珠的比较填充床和根据实施例制成的过滤块的硬度降低(％)对总加仑的图。
具体实施方式
本发明提供过滤介质、过滤基质以及用于利用粒子形式(例如粉碎粉末形式)的离子交换树脂的液体纯化的系统。粒子可以具有约125微米的平均粒径(或在约50至约250微米，或约75至约200微米，或约100至约150微米的范围内)。粉碎的离子交换树脂粒子与诸如超高分子量聚乙烯的聚合物粘合剂混合以形成介质。然后，该介质可以被加热和压缩，并形成为基质或过滤器块或元件，使得粘合剂将离子交换树脂的粉碎粉末固定。诸如活性炭和/或硅藻土的吸附剂可以包含在该介质或基质中。诸如钛硅酸盐或氧化钛的还原剂也可以包含在该介质或基质中。
测试已表明，与小珠形式的树脂相比，复合形式(径向流整料或块)的离子交换树脂的使用可以显著增加钙和镁还原的动力学。另外，相比于离子交换树脂未由粘合剂固定的比较介质，诸如小珠形式的松散树脂材料床，使用本文所提供的过滤基质，诸如径向流块或复合物，压降显著降低。出人意料地，复合物也显示出多达两倍的硬度降低的较高平衡容量，超过松散的树脂床。尽管无意于受理论的束缚，据认为较小粒子的使用增加了对粒子内部的离子交换位点的触及。动力学的大幅增加与压降的大幅减少和平衡容量的增加结合表示意料不到的结果。
还出人意料地发现，树脂可以使用超高分子量聚乙烯UHMWPE通过在高达180℃的温度下在封闭模具中模塑来固定，同时保持阳离子交换的有效性。在一个或多个实施例中，145至160℃的温度范围是合适的。
使用通过在模塑期间的脉冲和压缩的模具填充的处理，由UHMWPE粘合剂和粉碎的离子交换树脂形成的复合块表现出高完整性而没有压降问题。据发现，需要某种程度的模具压缩模塑块以实现高完整性而无需过量的粘合剂。尽管无意于受理论的束缚，据认为压缩有助于在粉碎树脂和粘合剂粒子之间形成点至点的结合。
本文所公开的介质和基质的另一个优点是可以形成多功能复合过滤器。例如，对于也需要一些氯的降低的硬度降低应用中，添加一些活性炭到共混物允许在一个复合介质中硬度和氯的降低。
本文提供的复合块可以用于改善食品和饮料工业中水的硬度降低。在具体应用中，希望使用在除水垢过滤器中的这些复合块用于对例如咖啡壶的水垢控制。此类过滤器可以包括由3M公司出售的Pro系列的过滤器。在此类应用中，需要每单位体积的高容量、低压降和快速动力学。此类复合块也可以应用到任何离子交换应用中。例如，它们可以安装在住宅用水软化过滤器中。在另一个例子中，复合块可适用于碳块过滤器中的重金属降低(具体地，铝降低)。又一个应用包括可以用在电子制造工业中的光致抗蚀剂组合物和高纯度化学品的过滤。将感兴趣的重金属的应用是：铅、汞、镉、铜、砷等等。
对“粉碎的”或“粉碎的形式”的引用是指树脂小珠已被机械地研磨成小于初始的尺寸和形状。在一个或多个实施例中，所述离子交换材料是粉末状的或是粉碎粉末。
“离子交换树脂”指不溶解的基质(或支撑结构)，通常为由有机聚合物基底制成的小珠形式。该材料在其表面上具有孔结构，所述表面在化学活化时可包括俘获和释放离子的交换位点。
如本文所用，“官能化”描述基底的特征，指其中基底(例如，任何类型的粒子形式或其它形式的不溶解的固体或多孔基质)被构造为可粘结一个或多个污染物的状态。官能化基底包括离子交换树脂。
如本文所用，“微网状物”用于描述离子交换树脂，指没有永久性孔结构的离子交换树脂。例如，微网状物可包括具有聚合物型链的交联聚合物凝胶，其中通过改变在聚合物型链之间的距离限定孔结构。其孔结构基于多种因素受到变化的凝胶通常被称为凝胶型树脂。
如本文所用，“大网状物”用于描述离子交换树脂，指包括一个或多个微网状物的附聚物的离子交换树脂。在附聚物之间限定的开口或小孔可给大网状物提供超过它们的构成微网状物的额外孔隙度。
所谓“流体处理单元”或“流体过滤系统”包括含有过滤介质的系统和将原始流体(如未处理的水)与处理过的流体分离的方法。这通常包括用于过滤器元件的过滤器外壳和用以将处理过的流体以适当方式排出过滤器外壳的出口。
“多孔制品”是指从表面到内部具有开放的迂曲通道的制品。
术语“脉冲填充”或“施加脉冲”是指向模具施加力，从而产生不连续的、基本上竖直的位移使得模具中粒子的至少一部分发生移动，引起粒子在模具中呈现紧凑的取向。这包括间接的方法，例如用锤打击夹持模具的台，以及来自气压缸对该台的冲击，以及包括用一系列震击运动使模具发生位移的任何适合的直接方法。在一些实施例中，脉动充填包括一系列施加到模具上的不连续位移(即脉冲)。脉动充填不同于振动之处在于，在位移之间存在非移动或很小移动的周期。位移之间的周期通常为至少0.5(在一些实施例中，至少1、2、3、5或甚至至少10)秒。施加到模具上的位移具有垂直分量。在一些优选的实施例中，垂直分量(相对于水平分量)占模具移动的大部分(在一些实施例中，绝大部分(>75％)，或甚至几乎全部(>90％))。
术语“UHMWPE”是指分子量为例如至少750,000的超高分子量聚乙烯，其在授予Hughes等人的共同拥有的美国专利No.7,112,280中有所描述，该专利全文以引用方式并入本文。
术语“具有不规则、褶皱状表面的粒子”是指如在此全文引入以供参考的美国专利No.7,112,272(Hughes等人)中所示的具有独特形态的粒子，其与基本上呈球形的粒子相比时表现出更高的表面积和更低的堆密度。
在详细的实施例中，聚合物粘合剂包括超高分子量聚乙烯。在其他实施例中，聚合物粘合剂还包括具有大致球形、无孔结构的粒子。在具体实施例中，具有不规则、褶皱状表面的粒子具有10到120(或20至50，或甚至30至40)微米范围内的平均粒度。在其他具体实施例中，具有大致球形、无孔结构的粒子具有10到100(或20至80，或甚至30至65)微米范围内的平均粒度。提到“小”褶皱状粒子时，包括一般具有30微米的平均粒度和0.25g/cc的密度的粒子。提到“大”褶皱状粒子时，包括一般具有120微米的平均粒度和0.23g/cc的密度的粒子。提到“小”球形粒子时，包括一般具有60微米的平均粒度和0.45g/cc的密度的粒子。
术语“吸附性介质”包括能够通过不同的吸附机制吸附粒子的材料(称为吸附剂)。这些介质可以为例如流体动力学直径在约0.01到10mm之间的球粒、棒、纤维、模制粒子或整块的形式。如果该介质为多孔的，那么这一属性会导致较高的暴露表面积和较高的吸附能力。吸附剂可具有微孔和大孔结构的组合，使得能够快速地传送粒子并具有低流动阻力。
关于离子交换树脂，过滤介质或基质可以包含聚合物粘合剂中的一个或多个固定的离子交换树脂。此类实施例不限于使用任何特定的离子交换树脂或树脂的任何特定组合。包含在本发明的实施例中的包括离子交换树脂的合适的官能化粒子可以至少部分地基于预期的过滤应用的要求选择。适于在本发明的多个实施例中添加的离子交换树脂包括阳离子树脂、阴离子树脂、阳离子树脂和阴离子树脂的混合物、螯合剂或生物相关的离子交换树脂。离子交换树脂可为例如微网状物或大网状物。在一些实施例中，微网状物类型是优选的。
可在本发明的实施例中包含的离子交换树脂包括(但不限于)由交联的聚乙烯吡喀烷酮和聚苯乙烯制成的那些，以及具有离子交换官能团的那些，例如(但不限于)卤素离子、磺酸、羧酸、亚氨基二乙酸以及叔胺和季胺。
合适的阳离子交换树脂可以包括磺化苯酚甲醛缩合物、磺化苯酚-苯甲醛缩合物、磺化苯乙烯-二乙烯基苯共聚物、磺化甲基丙烯酸-二乙烯基苯共聚物以及其他类型含磺酸基或羧酸基的聚合物。应该指出的是，阳离子交换树脂通常带有H+反离子、NH4+反离子或例如K+和Na+反离子的碱性金属。本文所用的阳离子交换树脂可具有氢反离子。示例性粒子阳离子交换树脂是可得自漂莱特公司(PUROLITE)(美国宾夕法尼亚州巴拉辛维德)的MICROLITEPrCH，它是具有H+反离子的磺化苯乙烯二乙烯基苯共聚物。
阳离子离子交换树脂的其它特定例子包括(但不限于)可以以下商品名获得的那些：AMBERJETTMI200(H)；CG-50、IR-I20(plus)、钠型IR-I20(plus)、IRC-50、IRC-50S、IRC-76、IRC-718、IRN-77和IR-I20；15、15(湿)、15(干)、36(湿)；以及5050WX2-100、50WX2-200、50WX2-400、50WX4-50、50WX4-100、50WX4-200、50WX4-200R、50WX4-400、HCR-W2、50WX8-100、50WX8200、50WX8-400、650C、C、DR-2030、HCR-S、MSC-1、88、CCR-3、MR3、MR-3C和；PUROFINEPFC100H、PUROLITENRW100、NRW1000、NRW1100、C100、C145和MICROLITEPrCH。
合适的阴离子交换树脂可包括具有氢氧根反离子的那些树脂，从而在交换过程中引入氢氧根离子。在一些实施例中，阴离子交换树脂包括化学与其结合的氢氧化季铵交换基，例如，被氢氧化四甲铵取代的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。在一个实施例中，阴离子交换树脂包括被季铵碱取代的交联的聚苯乙烯，诸如以商品名A-26-0H由罗门哈斯公司(ROHMANDHAASCompany)和DOWG51-0H由陶氏化学公司(DOWCHEMICALCOMPANY)售卖的离子交换树脂。
阴离子离子交换树脂的其它特定例子包括(但不限于)：AMBERJETTM4200(CI)；IRA-67、IRA-400、IRA-400(CI)、IRA-410、IRA-900、IRN-78、IRN-748、IRP-64、IRP-69、XAD-4、XAD-7和XAD-16；AMBERLYSTA-21和A-26OH；348F、563、572和575；lX2-60100、lX2-200、lX2-400、lX4-50、lX4-100、lX4-200、lX4-400、lX8-50、lX8-l00、lX8-200、lX8-400、2lKCI、2X8-l00、2X8-200、2X8-400、22CI、A、A2、MSA-l、MSA-2,550A、WBA和WGR-2；以及Merrifield肽树脂；PUROLITEA200、A500、A845、NRW400、NRW4000、NRW6000和MICROLITEPrAOH。混合的阳离子和阴离子树脂的特定例子是MB-3A；PUROFINEPFA600、PUROLITEMB400、MB600、NRW37、NRW3240、NRW3260和NRW3460。
用于去除重金属离子的合适的螯合剂交换树脂可包括聚苯乙烯、聚丙烯酸和聚乙烯亚胺主链上的聚胺、聚苯乙烯主链上的硫脲、聚苯乙烯主链上的胍、聚乙烯亚胺主链上的二硫代氨基甲酸酯、聚丙烯酸酯主链上的异羟肟酸、聚苯乙烯主链上的巯基以及加聚和缩聚树脂上的环状聚胺。
螯合剂离子交换树脂的其它特定例子包括(但不限于)：PUROLITESl08、S9l0、S930Plus和S950；AMBERLITEIRA-743和IRC-748。
本发明的工艺和产品中可用的生物相关的树脂的特定例子包括(但不限于)CMC-25、CMC-50、DEAEA-25、DEAEA-50、QAEA-25、QAEA-50、SPC-25和SPC-50。
上述阳离子、阴离子、混合的阳离子和阴离子以及生物相关的离子交换树脂可商购自例如美国威斯康辛州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司(SIGMA-ALDRICHCHEMICALCO.)，或者商购自美国新泽西州里弗锡德的罗门哈斯公司，或者商购自美国宾夕法尼亚州巴拉辛维德的漂莱特公司。
离子交换树脂的另外的例子包括但不限于AG50W-X12、70和100，其全部为加利福尼亚州赫拉克勒斯市的伯乐公司(BIORAD，Hercules，Calif.)的商品名称。
除非另外指明，否则说明书和权利要求书中使用的所有表示成分、特性(如分子量)、反应条件等的数量的数字，都应理解为在所有情况下都被术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则以下说明书和所附权利要求书中给出的数字参数是近似值，可根据本发明所追求获得的所需特性而变。在最低程度上，每一个数值参数并不旨在限制等同原则在权利要求书保护范围上的应用，至少应该根据所记录的数值的有效数位和通过惯常的四舍五入法来解释每一个数值参数。
虽然，阐述本发明广义范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体实施例中所列出的数值则是尽可能精确地报告的。然而，任何数值都固有地含有某些由其各自的测试测量中所存在的标准偏差而必然导致的误差。
实例
实例1
弱酸阳离子交换树脂，漂莱特C107EH+，用作实验例子中的基线材料。该材料以小珠形式从制造商处获得。另外，相同的树脂材料通过格瑞福科技公司(GraverTechnologies)磨成细网格，格瑞福科技公司是声称具有用于磨碎树脂的专门技术的公司。粉末具有125微米的中值粒度。格瑞福科技公司将通过他们的处理研磨的树脂称为“粉末树脂”。
粉末状离子交换材料在对流烘箱中约100℉下干燥。使用带有附接的桨叶油漆混合器的钻床混合以下材料。(因为进行评估的特定应用需要一些氯降低，所以添加活性炭。如果不需要氯降低，活性炭是任选的)。
材料 重量％
粉末C107E 63
泰科纳(Ticona)GUR 2126 UHMW PR粉末 22
可乐丽(Kuraray)PGWH-100MD活性炭 15
混合两分钟后，共混物被填充到模具2.8”外径(OD)X3/4”内径(ID)X18”。模具由铝制成，其具有作为外壁的管、限定ID的实芯销以及在两个端部上的帽以包含介质共混物。通过每隔3秒钟施加脉冲(填充表格的垂直位移)填充模具。脉冲持续2分钟。
模具被盖紧以在热固化期间排除空气且包含该介质。该模具在145℃下布置在对流烘箱中180分钟。模具加热之后，共混物由空气活塞以240lbf的力压缩。在没有压缩的情况下测试比较模具(比较例2)。
然后允许模具冷却至室温。复合块从模具中去除。块被切成6”英寸的长度且端帽被胶合到块。使用压缩模塑的块表现出良好的物理完整性。
块安装在盒中且水从外径到内径径向地流经块。流动持续一小时。从过滤器中去除块并检查所述块。尽管观察到块的一些溶胀，但是由于溶胀不存在任何机械故障的指示。盒尺寸可被设计成解决直径的可能溶胀。
实例2
对比物
除了省略压缩步骤，根据实例1制成块。该块表现出强度差并在处理期间破碎。
实例3
除了块在155℃下加热150分钟，如在实例1中制成块。2.8”ID的块被切成13”的长度且是封端的。以压降和硬度降低性能比较块与离子交换小珠的填充床。
实例4
对比物
为了比较，漂莱特C107EH+的未研磨的小珠(中值粒径：595微米)在坤诺SGP-124盒中以轴流模式测试。SGP-124盒保持与在实例3中使用的2.8”×13”块(0.04ft3)的体积相同的体积。
实例5
测试
图1将实例3的块形式的固定研磨树脂的压降与根据比较例4的松散树脂的压降比较。如图所示，具有复合块的压降基本上较低。
测量根据实例3的相同复合块的硬度降低性能，相比于根据比较例4的松散小珠的压降，测试根据实例3的相同复合块的压降。通过添加钙和镁盐将流入水的硬度控制在320ppm。水的流速控制在0.5gpm。
图2示出％硬度降低对加仑通过量。块示出在测试的使用期内基本上更高程度的硬度降低，指示阳离子交换的更快速的动力学。硬度降低持续至平衡，即，其中流出物的硬度水平等于流出物的硬度。硬度降低对时间的曲线被整合以确定离子交换介质的平衡容量。以下表格以去除用于等效体积过滤器的粒硬度比较容量。
过滤器介质/基质 粒
比较例4松散树脂床 1200
实例3块 2000
如图所示，即使复合物包含共混物中22％的失活粘合剂，复合物介质块的容量大于松散介质固定床的容量。
在硬度降低测试之后，检查复合块。块OD在体积上确实溶胀出约15％。然而，由于溶胀完整性并无损失。
在本说明书通篇中提到的“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”，意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或特点被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中多处出现的诸如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或者“在实施例中”的词语，未必指本发明的同一实施例。另外，具体的特征、结构、材料或特性可以以任何适合的方式结合到一个或多个实施例中。
虽然本文已参照具体的实施例描述了本发明，但应理解到，这些实施例仅仅是举例说明本发明的原理和应用。本领域技术人员会明白，可不背离本发明的精神和范围，对本发明的方法和设备作各种修改和变型。因此意图是，本发明包括落入所附权利要求及其等同物的范围内的修改和变型。

Claims (17)

1.一种过滤基质，包含将平均粒度在50微米至250微米范围内的离子交换树脂的粉碎粉末固定的聚合物粘合剂形成的压缩的介质混合物；其中所述离子交换树脂包括阳离子树脂、阴离子树脂、螯合树脂、生物相关的离子交换树脂、或它们的组合。
2.根据权利要求1所述的过滤基质，还包含由所述聚合物粘合剂固定的活性炭。
3.根据权利要求1所述的过滤基质，其中所述聚合物粘合剂以介质的10重量％至40重量％范围内的量存在。
4.根据权利要求1所述的过滤基质，其中所述聚合物粘合剂包括超高分子量聚乙烯。
5.根据权利要求1所述的过滤基质，其中所述聚合物粘合剂包括具有由超高分子量聚乙烯形成的不规则、褶皱状表面的粒子。
6.根据权利要求1所述的过滤基质，其中所述离子交换树脂以50重量％至90重量％范围内的量存在，并且所述聚乙烯粘合剂以10重量％至40重量％范围内的量存在。
7.根据权利要求1所述的过滤基质，其中相比于包含未由粘合剂固定的小珠形式的离子交换树脂的比较床介质，所述过滤基质能够有效地提供更大程度的硬度降低。
8.根据权利要求1所述的过滤基质，其中相比于包含未由粘合剂固定的小珠形式的离子交换树脂的比较床介质，所述过滤基质能够有效地提供更低的压降。
9.一种过滤系统，包括：
由将离子交换树脂的粉碎粉末固定的超高分子量聚乙烯粘合剂形成的压缩的介质混合物过滤器基质，所述离子交换树脂的粉碎粉末具有50微米至250微米范围内的平均粒度，并且包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂、生物相关的离子交换树脂、或它们的组合，
包围所述过滤器基质的外壳，
流体入口，和
流体出口。
10.根据权利要求9所述的过滤系统，其中所述聚合物粘合剂包括具有不规则、褶皱状表面的超高分子量聚乙烯粒子。
11.根据权利要求9所述的过滤系统，其中所述过滤器基质还包含活性炭。
12.一种过滤方法，包括使流体与权利要求1所述的过滤基质接触。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述过滤基质设置在除水垢过滤器中。
14.一种制造过滤系统的方法，所述方法包括：
提供离子交换树脂的粉碎粉末，所述离子交换树脂的粉碎粉末具有50微米至250微米范围内的平均粒度，并且包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、螯合树脂、生物相关的离子交换树脂、或它们的组合；
使所述离子交换树脂的粉碎粉末与包括超高分子量聚乙烯的聚合物粘合剂接触以形成介质混合物；
加热所述介质混合物以形成热处理的基质；
压缩所述介质混合物以形成过滤块；
将所述过滤块嵌入外壳中以形成所述过滤系统。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括将活性炭与所述混合物混合，所述混合物为离子交换树脂的粉碎粉末和包括超高分子量聚乙烯的聚合物粘合剂的混合物。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述加热步骤处于180℃或更低的温度。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述加热步骤处于145℃至160℃范围内的温度。
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