一種同時防治霧霾和氮氧化物污染的口罩的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及口罩技術領域，具體涉及一種同時防治霧霾和氮氧化物的口罩。
【背景技術】
[0002]霧霾天氣是一種大氣污染狀態(tài)，霧霾是對大氣中各種懸浮顆粒物含量超標的籠統(tǒng)表述，尤其是PM2.5(空氣動力學當量直徑小于等于2.5微米的顆粒物)被認為是造成霧霾天氣的“元兇”。
[0003]霧是由大量懸浮在近地面空氣中的微小水滴或冰晶組成的氣溶膠系統(tǒng)。多出現(xiàn)于秋冬季節(jié)，是近地面層空氣中水汽凝結(或凝華)的產物。霧的存在會降低空氣透明度，使能見度惡化，如果目標物的水平能見度降低到1000米以內，就將懸浮在近地面空氣中的水汽凝結(或凝華)物的天氣現(xiàn)象稱為霧(Fog)。
[0004]霾，也稱灰霾(煙霧)空氣中的灰塵、硫酸、硝酸、有機碳氫化合物等粒子也能使大氣混濁。將目標物的水平能見度在1000-10000米的這種現(xiàn)象稱為輕霧或靄(Mist)。形成霧時大氣濕度應該是飽和的(如有大量凝結核存在時，相對濕度不一定達到100 %就可能出現(xiàn)飽和)。由于液態(tài)水或冰晶組成的霧散射的光與波長關系不大，因而霧看起來呈乳白色或青白色和灰色。二氧化硫、氮氧化物和可吸入顆粒物是霧霾的主要組成。
[0005]2013年，“霧霾”成為年度關鍵詞。這一年的I月，4次霧霾過程籠罩30個省(區(qū)、市)，在北京，僅有5天不是霧霾天。有報告顯示，中國最大的500個城市中，只有不到I %的城市達到世界衛(wèi)生組織推薦的空氣質量標準，與此同時，世界上污染最嚴重的10個城市有7個在中國。
[0006]霧霾對人體產生的危害如下:
[0007](I)對呼吸系統(tǒng)的影響
[0008]霾的組成成分非常復雜，包括數(shù)百種大氣化學顆粒物質。其中有害健康的主要是直徑小于10微米的氣溶膠粒子，如礦物顆粒物、海鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、有機氣溶膠粒子、燃料和汽車廢氣等，它能直接進入并粘附在人體呼吸道和肺泡中。尤其是亞微米粒子會分別沉積于上、下呼吸道和肺泡中，引起急性鼻炎和急性支氣管炎等病癥。對于支氣管哮喘、慢性支氣管炎、阻塞性肺氣腫和慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸系統(tǒng)疾病患者，霧霾天氣可使病情急性發(fā)作或急性加重。如果長期處于這種環(huán)境還會誘發(fā)肺癌。
[0009](2)對心血管系統(tǒng)的影響
[0010]霧霾天對人體心腦血管疾病的影響也很嚴重，會阻礙正常的血液循環(huán)，導致心血管病、高血壓、冠心病、腦溢血，可能誘發(fā)心絞痛、心肌梗塞、心力衰竭等，使慢性支氣管炎出現(xiàn)肺源性心臟病等。
[0011 ]另外，濃霧天氣壓比較低，人會產生一種煩躁的感覺，血壓自然會有所增高。再一方面霧天往往氣溫較低，一些高血壓、冠心病患者從溫暖的室內突然走到寒冷的室外，血管熱脹冷縮，也可使血壓升高，導致中風、心肌梗死的發(fā)生。所以心腦血病患者一定要按時服藥小心應對。
[0012]而在室外大氣中，由于燃油汽車的尾氣，以及各種燃煤鍋爐和燃氣鍋爐的煙氣排放，使得大氣中的氮氧化物超標。
[0013]目前，對大氣環(huán)境的治理，主要集中在煙氣的集中治理，而對于大氣環(huán)境，特別是霧霾和氮氧化物的混合體，并沒有合適的治理途徑。
[0014]目前，對于霧霾的防治，口罩是最常用的形式。其一般采用纖維布或纖維布夾雜活性炭層，來過濾空氣。
[0015]CN 104983095 A公開了一種防霧霾無呼吸阻力口罩，其特征在于，包括罩殼，所述罩殼為中間部位隆起的殼體，所述罩殼由內到外依次設有吸氣室和儲氣室，所述吸氣室的頂端設有霧霾過濾網，所述吸氣室包括氣缸、活塞、曲柄和連桿，所述氣缸與所述曲柄相連，所述曲柄連接所述連桿，所述連桿與活塞連接，且所述活塞上安裝有第三單向通氣閥;所述儲氣室包括上端蓋和下端蓋，所述上端蓋為靠近所述吸氣室的一側，所述上端蓋和下端蓋分別設有第一單向通氣閥和第二單向通氣閥；所述罩殼的外表面的上部設有馬達，所述馬達與電源相連;所述罩殼外表面的下側設有若干出氣孔。
[0016]CN 104921345 A公開了一種防PM2.5 口罩，包括口罩本體，所述口罩本體包括表層、中間層和里層，其特征在于:所述表層為第一全面面料，所述中間層為重量每平方米50g的熔噴非織造布，所述里層為第二全棉面料，所述第一全棉面料與熔噴非織造布之間設有過濾層，所述第二全棉面料與熔噴非織造布之間設有保溫層，所述第一全棉面料與第二全棉面料之間通過包邊連接。
[0017]現(xiàn)有技術的防霧霾口罩，均是通過過濾或吸附的作用來凈化空氣，但空氣中的氮氧化物或硫氧化物卻不能通過過濾或吸附去除。

【發(fā)明內容】

[0018]本發(fā)明的目的在于提出一種同時防治霧霾和氮氧化物污染的口罩，該口罩可以凈化霧霾空氣，并將空氣中的硫氧化物和氮氧化物快速分解，能有效保護使用者的呼吸系統(tǒng)。
[0019]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0020]—種防治霧霾的口罩，所述口罩從內到外由纖維布料層、催化劑層和防水透氣層組成。
[0021]所述催化劑層由粉狀催化劑組成，其包括載體、活性組分和助催化劑。
[0022]所述載體為沸石和二氧化錳納米棒的混合物，沸石與二氧化錳納米棒的質量比為2:1-1:2，沸石的骨架結構中3丨/(3丨+厶1+?)摩爾比為0.20。
[0023]所述活性組分為二氧化鈦和氧化鈰的混合物，Ti與Ce的摩爾比為4:3，且所述二氧化鈦為銳鈦礦晶型。所述活性組分在催化劑中的重量含量為0.3%-10%，優(yōu)選0.5-%-8%，更優(yōu)選2%-5%。例如，0.8%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%0
[0024]所述助催化劑為銀和三氧化二鐵，Ag與Fe的摩爾比為2:5，所述助催化劑在催化劑中的重量含量為0.3%-6%，優(yōu)選0.5%-5%。例如，0.8%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%0
[0025]優(yōu)選的，所述活性組分與助催化劑的重量比為5:1?2:1。例如4.5:1、4:1、3.5:1、3:1、2.5:1 ο
[0026]所述催化劑的制備方法可以采取常規(guī)的浸漬法以及其他替代方法，本領域技術人員可以根據(jù)其掌握的現(xiàn)有技術自由選擇，本發(fā)明不再贅述。
[0027]所述防水透氣層由具備防水透氣的纖維制備得到，所述防水透氣面料是現(xiàn)有技術，其可以自市面購買得到，本發(fā)明不再就其面料組成贅述。
[0028]本發(fā)明通過選取特定的沸石和二氧化猛納米棒的混合物作為載體，以及選取特定比例的Ti/Ce作為活性成分，Ag/Fe作為助催化劑，使得該催化劑產生協(xié)同效應。將其應用于口罩夾層，在呼吸時使得其溫度在25-37°C左右，達到最佳工作范圍，霧霾空氣經過所述口罩之后，PM2.5顆粒、氮氧化物及硫氧化物都降低到極低水平，有效保護了呼吸健康。
【具體實施方式】
[0029]本發(fā)明通過下述實施例對本發(fā)明的口罩進行說明。
[0030]實施例1
[0031]通過浸漬法制備得到催化劑，載體為沸石和二氧化錳納米棒的混合物，二者質量比為1:1，沸石的骨架結構中31/(31+41+?)摩爾比為0.20，活性組分為二氧化鈦和氧化鋪的混合物，Ti與Ce的摩爾比為4:3，且所述二氧化鈦為銳鈦礦晶型，所述活性組分在催化劑中的重量含量為5%，助催化劑為銀和三氧化二鐵，Ag與Fe的摩爾比為2:5，所述助催化劑在催化劑中的重量含量為2%。
[0032]將所述催化劑封閉于纖維布料層和防水透氣層中間，形成口罩。在PM2.5為300時測試，將所述污染空氣以接近呼吸速度的I米/秒的速度通過所述口罩，測試經口罩處理的空氣，其PM2.5值為18，氮氧化物和硫氧化物的含量均降到0.1毫克/立方米以下，遠遠小于GB/T18883-2002規(guī)定的室內空氣質量標準的要求。
[0033]對比例I
[0034]將實施例1的載體替換為活性炭，其余條件不變，PM2.5值為56，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0035]對比例2
[0036]將實施例1的Ce替換為La，其余條件不變，PM2.5值為48，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0037]對比例3
[0038]將實施例1的Fe替換為Co，其余條件不變，PM2.5值為32，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0039]對比例4
[0040]將實施例1的載體替換為二氧化錳納米棒，其余條件不變，I小時后的PM2.5值為32，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0041 ] 對比例5
[0042]將實施例1的載體替換為本發(fā)明的沸石，其余條件不變，I小時后的PM2.5值為14，氮氧化物和硫氧化物的值均高于0.5毫克/立方米。
[0043]上述實施例及對比例說明，本發(fā)明所述口罩采用的催化劑幾種組分之間存在特定的聯(lián)系，省略或替換其中一種或幾種，都不能達到本申請的特定效果，證明其產生了協(xié)同效應。
[0044]申請人聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的催化劑，但本發(fā)明并不局限于上述催化劑，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細催化劑才能實施。所屬技術領域的技術人員應該明了，對本發(fā)明的任何改進，對本發(fā)明產品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內。
【主權項】
1.一種防治霧霾的口罩，所述口罩從內到外由纖維布料層、催化劑層和防水透氣層組成，所述催化劑層由粉狀催化劑組成，其包括載體、活性組分和助催化劑，其特征在于， 所述載體為沸石和二氧化錳納米棒的混合物，沸石與二氧化錳納米棒的質量比為2:1-1:2，沸石的骨架結構中3丨/(3丨+六1+?)摩爾比為0.20; 所述活性組分為二氧化鈦和氧化鈰的混合物，Ti與Ce的摩爾比為4:3，且所述二氧化鈦為銳鈦礦晶型，所述活性組分在催化劑中的重量含量為0.3%-10%; 所述助催化劑為銀和三氧化二鐵，Ag與Fe的摩爾比為2:5，所述助催化劑在催化劑中的重量含量為0.3%-6 %。2.如權利要求1所述的口罩，其特征在于，所述活性組分在催化劑中的重量含量為0.5-m3.如權利要求2所述的口罩，其特征在于，所述活性組分在催化劑中的重量含量為2% -4.如權利要求1所述的口罩劑，其特征在于，所述助催化劑在催化劑中的重量含量為0.5%-5%。5.如權利要求1所述的口罩，其特征在于，所述活性組分與助催化劑的重量比為5:1?2:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種同時防治霧霾和氮氧化物污染的口罩，所述口罩從內到外由纖維布料層、催化劑層和防水透氣層組成，所述催化劑層由粉狀催化劑組成，其包括載體、活性組分和助催化劑，所述載體為沸石和二氧化錳納米棒，沸石的骨架結構中Si/(Si+Al+P)摩爾比為0.20；所述活性組分為二氧化鈦和氧化鈰的混合物，Ti與Ce的摩爾比為4:3，且所述二氧化鈦為銳鈦礦晶型，所述活性組分在催化劑中的重量含量為0.3％-10％；所述助催化劑為銀和三氧化二鐵，Ag與Fe的摩爾比為2:5，所述助催化劑在催化劑中的重量含量為0.3％-6％。霧霾空氣經過本發(fā)明所述口罩之后，PM2.5顆粒、氮氧化物及硫氧化物都降低到極低水平，有效保護了呼吸健康。
【IPC分類】A41D31/02, B01D53/86, A41D13/11, B01J29/85, B01J29/04, B01D53/60
【公開號】CN105595466
【申請?zhí)枴緾N201510779910
【發(fā)明人】沈秋
【申請人】無錫橋陽機械制造有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年11月13日