本發(fā)明涉及空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)及復(fù)合空氣凈化濾芯。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，造成了環(huán)境污染問題逐漸加劇。尤其是進(jìn)入秋冬季節(jié)，隨著國人的集體供暖以及工業(yè)廢棄物的排放，導(dǎo)致了環(huán)境中充斥著大量的顆粒物，引起霧霾現(xiàn)象，對室內(nèi)環(huán)境中的空氣質(zhì)量造成了影響。常規(guī)的室內(nèi)空氣凈化機(jī)器中往往搭配具有去除顆粒物功能的中效或者高效的PP熔噴的無紡布材料，來對室內(nèi)環(huán)境中的顆粒物進(jìn)行攔截，達(dá)到去除室內(nèi)環(huán)境中的灰塵顆粒物以及細(xì)菌的作用。然而，對于霧霾頻發(fā)的季節(jié)，去除顆粒物的HEPA濾網(wǎng)，其容塵量極容易達(dá)到飽和狀態(tài)，導(dǎo)致過濾網(wǎng)被灰塵堵塞失效。
同時(shí)，在眾多室內(nèi)污染物中，甲醛是最嚴(yán)重的氣體污染物之一，它無色、具有強(qiáng)烈刺激性氣味，已被世界衛(wèi)生組織(WHO)確定為強(qiáng)致癌致畸物質(zhì)。研究表明，甲醛釋放周期長達(dá)三到十五年。因此，迫切需要具有有效去除室內(nèi)顆粒物和甲醛的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對環(huán)境的快速有效凈化。
由本發(fā)明的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)制作的過濾結(jié)構(gòu)能夠具有極高的容塵量和對甲醛的極高的吸附催化處理能力，同時(shí)延長了過濾結(jié)構(gòu)的使用壽命。該濾芯可以廣泛應(yīng)用在空氣凈化器、空調(diào)、新風(fēng)通風(fēng)凈化裝置、機(jī)動(dòng)車內(nèi)濾器以及工廠污染環(huán)境治理中。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有凈化器過濾結(jié)構(gòu)使用壽命短的不足，提出了一種有利于顯著提高室內(nèi)顆粒物和甲醛污染凈化效果、及延長過濾結(jié)構(gòu)使用壽命的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)及應(yīng)用其的濾芯。
本發(fā)明提供了一種去除顆粒物污染物的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)，其由外向內(nèi)依次包括PTFE過濾膜、HEPA過濾層、吸附催化顆粒物層以及無紡纖維過濾層。
根據(jù)本發(fā)明，在顆粒物污染物經(jīng)過PTFE過濾膜時(shí)，粒徑比PTFE過濾膜小的顆粒通過過濾結(jié)構(gòu)，進(jìn)入之后設(shè)置的HEPA熔噴過濾層；粒徑比PTFE過濾膜大的顆粒優(yōu)先被PTFE過濾膜攔截，起到阻隔顆粒物的作用。所述PTFE過濾膜起到過濾的作用，而HEPA熔噴過濾層起到過濾攔截以及主要起到容塵的作用，有效了增加了整個(gè)過濾網(wǎng)對顆粒物的處理能力。催化吸附顆粒物層能夠有效的吸附室內(nèi)環(huán)境中的甲醛等VOC氣體成分，并能實(shí)現(xiàn)對甲醛等VOC分子的吸附催化降解作用，增加了濾芯的使用壽命。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，其中所述HEPA過濾層由PP熔噴駐極材料或玻璃纖維層制成。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述PTFE過濾膜是以聚四氟乙烯為原料，經(jīng)過膨化拉伸后形成一種具有微孔性的薄膜,膜孔徑范圍0.02um-2.5um,優(yōu)選的，所述PTFE過濾膜的厚度為1-20um，其克重0.1-10g/m2。
起到攔截以及容塵作用的是高效HEPA濾紙，可以由PP熔噴駐極材料層制成，也可以由玻璃纖維層組成。優(yōu)選的，所述起到攔截作用的高效HEPA濾紙的過濾效率一般為90％以上。
根據(jù)本發(fā)明，所述吸附催化顆粒層可以是由浸漬有室溫甲醛催化劑的活性炭制成，所述室溫甲醛催化劑是MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一種或者幾種的共聚物。
根據(jù)本發(fā)明，所述吸附催化顆粒層也可由浸漬有催化劑載體的活性炭制成，催化劑載體上負(fù)載有室溫甲醛催化劑。所述催化劑載體是金屬氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一種或者幾種的共聚物，所述室溫甲醛催化劑粉末選自Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一種或幾種。
根據(jù)本發(fā)明，所述吸附催化顆粒層也可由室溫甲醛催化劑層構(gòu)成，其中所述催化劑是金屬氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一種或者幾種的共聚物。
根據(jù)本發(fā)明，所述吸附催化顆粒層由負(fù)載有室溫甲醛催化劑粉末的催化劑載體構(gòu)成，所述催化劑載體是金屬氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一種或者幾種的共聚物，所述室溫甲醛催化劑粉末選自Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一種或幾種。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，上述浸漬有催化劑的活性炭可以選用CTC(四氯化碳，carbon tetrachloride)去除率在60以上的活性炭顆粒。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，上述承載有室溫催化劑粉末的催化劑載體可以是金屬氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一種或者幾種的共聚物。特別地，為提高其室內(nèi)空氣凈化的效果，可選擇性地在金屬氧化物表面沉積貴金屬，如Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一種或幾種。采用此步驟的有益效果是：在金屬氧化物表面沉積貴金屬能實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)空氣甲醛等VOC分子吸附催化凈化的效果，并延長過濾結(jié)構(gòu)的使用壽命。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，上述活性炭顆粒或者室溫催化類催化劑材料的粒徑大約在20～100目。
所述纖維過濾層主要起到支撐活性炭顆粒物層的作用，所述基材包括無紡布、PP、纖維棉中至少一種。其克重在10～100g/m2。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述PTFE過濾膜、HEPA過濾層、活性炭催化顆粒物層以及無紡纖維過濾層通過熱壓或者膠黏工藝組裝在一起。
本發(fā)明所制作的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)主要是用于制作復(fù)合空氣凈化濾芯。
所述復(fù)合空氣凈化濾芯，包括如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合空氣凈化濾芯由單層或多層所述復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)制成。
在上述任一技術(shù)方案中，優(yōu)選的，所述復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)以被折疊成型為波浪形的方式設(shè)置，粘結(jié)邊框固定成型，所述復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)被制成平板狀、圓筒狀、半圓狀、凸面狀的形式。
本發(fā)明所述的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)及包括其的濾芯相對于傳統(tǒng)的過濾網(wǎng)結(jié)構(gòu)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)：
1.根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合空氣凈化濾芯通過預(yù)先設(shè)置PTFE過濾膜，能夠?qū)崿F(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境中的顆粒物污染物分子的過濾作用。
2.通過設(shè)置HEPA熔噴過濾層起到輔助過濾攔截以及主要起到容塵的作用，有效了增加了整個(gè)過濾網(wǎng)對顆粒物的處理能力，延長了濾芯的使用壽命。
3.根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合過濾結(jié)構(gòu)通過設(shè)置吸附催化顆粒層，其顆粒粒徑相對普通濾網(wǎng)的顆粒減小很多，提高了整個(gè)吸附催化顆粒層與氣態(tài)污染物的接觸面積，達(dá)到快速凈化空氣污染物的目的，其上的催化活性成分增加了過濾結(jié)構(gòu)對于氣態(tài)污染物的使用壽命。
4.根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)快速高效地同時(shí)去除甲醛、苯、TVOC等有毒有害氣體，凈化空氣中的細(xì)微顆粒物的功能，極大地有利于提高對空氣的凈化效果。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的復(fù)合空氣凈化過濾結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
其中由外向內(nèi)依次為：
1、PTFE過濾膜2、HEPA過濾層3、吸附催化顆粒物層4、無紡纖維過濾層
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例一
1)選用PTFE過濾膜的膜孔徑范圍0.05um；厚度為10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA過濾層選用過濾效率為99.9％的PP熔噴濾紙；
3)吸附催化顆粒層3是活性炭負(fù)載金屬氧化物MnOx的復(fù)合結(jié)構(gòu)，將Mn的前驅(qū)體硝酸錳溶液與活性炭混合，浸漬攪拌處理，浸漬24h，再于300℃焙燒30min，制得室溫催化氧化甲醛催化劑顆粒，由此制成吸附催化顆粒層3，其中，活性炭選用CTC去除率在60％以上且粒徑為20-100目的活性炭顆粒，催化劑成分浸漬的質(zhì)量百分比為5％。
4)無紡纖維過濾層選用的是克重為50g/m2的PET材料。
5)上述四層材料各添加一層通過膠黏工藝制作成復(fù)合濾紙，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，復(fù)合濾紙通過分切、折紙、成型等工藝，制作成310mm×242mm×35mm左右的平板狀的復(fù)合凈化濾芯。將樣品放入空氣凈化器中，按照國標(biāo)GB/T18801-2015測試方法，測試空氣凈化器在颶風(fēng)檔時(shí)凈化甲醛、顆粒物的CADR值及CCM數(shù)值。
6)選取了常規(guī)的復(fù)合濾網(wǎng)(只有HEPA過濾網(wǎng)、催化活性炭層、以及無紡布纖維層)進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)對比數(shù)據(jù)如表1所示。由此可見，將PTFE過濾膜作為攔截層，而HEPA熔噴過濾層起到輔助攔截作用以及作為容塵層，整個(gè)過濾網(wǎng)對顆粒物的處理能力由6800mg提升到了12560mg：
表1
實(shí)施例二
1)選用PTFE過濾膜的膜孔徑范圍0.1um；厚度為10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA過濾層選用過濾效率為99.9％的PP熔噴濾紙；
3)吸附催化顆粒層3是活性炭負(fù)載金屬氧化物Au/MnOx的復(fù)合結(jié)構(gòu)，將Mn的前驅(qū)體硝酸錳溶液、HAuCl4水溶液與活性炭混合，浸漬攪拌處理，浸漬24h，再于300℃焙燒30min，制得室溫催化氧化甲醛催化劑顆粒，由此制成吸附催化顆粒層3，其中，活性炭選用CTC去除率在60％以上且粒徑為20-100目的活性炭顆粒，所述催化劑成分浸漬的質(zhì)量百分比為10.0％；
4)無紡纖維過濾層選用的是克重為50g/m2的PET材料。
5)上述四層材料各添加一層，通過膠黏工藝制作成復(fù)合濾紙，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，復(fù)合濾紙通過分切、折紙、成型等工藝，制作成310mm×242mm×35mm左右的平板狀的復(fù)合凈化過濾結(jié)構(gòu)。將樣品放入空氣凈化器中，按照國標(biāo)GB/T18801-2015測試方法，測試空氣凈化器在颶風(fēng)檔時(shí)凈化甲醛、顆粒物的CADR值及CCM數(shù)值。
6)選取了對比復(fù)合濾網(wǎng)(只有PTFE過濾膜、HEPA過濾網(wǎng)、純活性炭層、以及無紡布纖維層)進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)對比數(shù)據(jù)如表2所示。由此可見，選用Au/MnOx復(fù)合結(jié)構(gòu)改性活性炭制成吸附催化顆粒層3與原有的活性炭層相比，其甲醛的CCM數(shù)值由340mg提升至660mg；由此可見其處理甲醛污染物的能力也顯著增強(qiáng)。
7)實(shí)驗(yàn)對比數(shù)據(jù)如表2所示。
表2
實(shí)施例三
1)選用PTFE過濾膜的膜孔徑范圍0.1um；厚度為10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA過濾層選用過濾效率為95.0％的PP熔噴濾紙；
3)吸附催化顆粒層3是活性炭負(fù)載金屬氧化物MnOx的復(fù)合結(jié)構(gòu)，將Mn的前驅(qū)體硝酸錳溶液與活性炭混合，浸漬攪拌處理，浸漬24h，再于300℃焙燒30min，制得室溫催化氧化甲醛催化劑顆粒，由此制成吸附催化顆粒層3，其中，活性炭選用CTC去除率在60％以上且粒徑為20-100目的活性炭顆粒，催化劑成分浸漬的質(zhì)量百分比為5.0％。
4)無紡纖維過濾層選用的是克重為70g/m2的PET材料。
5)上述四層材料各添加一層通過膠黏工藝制作成復(fù)合濾紙，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，復(fù)合濾紙通過分切、折紙、成型等工藝，制作成￠243mm*￠167mm*260mm的圓柱形的復(fù)合凈化濾芯。將樣品放入空氣凈化器中，按照國標(biāo)GB/T18801-2015測試方法，測試空氣凈化器在颶風(fēng)檔時(shí)凈化甲醛、顆粒物的CADR值。
6)選取了常規(guī)的復(fù)合濾網(wǎng)(只有HEPA過濾網(wǎng)、催化活性炭層、以及無紡布纖維層)進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)對比數(shù)據(jù)如表3所示。由此可見，將PTFE過濾膜作為攔截層，而HEPA熔噴過濾層起到輔助攔截以及容塵層作用，整個(gè)過濾網(wǎng)對顆粒物的處理能力由12290mg提升到了32350mg；
表3
實(shí)施例四
1)選用PTFE過濾膜的膜孔徑范圍0.1um；厚度為10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA過濾層選用過濾效率為95.0％的PP熔噴濾紙；
3)吸附催化顆粒層3為活性炭負(fù)載金屬氧化物Au/MnOx的復(fù)合結(jié)構(gòu)。將Mn的前驅(qū)體四水乙酸錳溶液、HAuCl4水溶液和活性炭混合，浸漬攪拌處理，浸漬24h，再于300℃焙燒30min，制得室溫催化氧化甲醛催化劑顆粒，由此制成吸附催化顆粒層3。其中，活性炭選用CTC去除率在60％以上且粒徑為20-100目的活性炭顆粒，催化劑成分浸漬的質(zhì)量百分比為10.0％。
4)無紡纖維過濾層選用的是克重為70g/m2的PET材料。
5)上述四層材料各添加一層通過膠黏工藝制作成復(fù)合濾紙，結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中，復(fù)合濾紙通過分切、折紙、成型等工藝，制作成￠243mm*￠167mm*260mm的圓柱形的復(fù)合凈化濾芯。將樣品放入空氣凈化器中，按照國標(biāo)GB/T18801-2015測試方法，測試空氣凈化器在颶風(fēng)檔時(shí)凈化甲醛、顆粒物的CADR值。
6)選取了對比復(fù)合濾網(wǎng)(只有PTFE過濾膜、HEPA過濾網(wǎng)、純活性炭層、以及無紡布纖維層)進(jìn)行對比，實(shí)驗(yàn)對比數(shù)據(jù)如表4所示。由此可見，選用Au/MnOx復(fù)合結(jié)構(gòu)改性活性炭制成吸附催化顆粒層3與原有的活性炭層相比，其甲醛的CCM數(shù)值由630mg提升至1260mg；由此可見其處理甲醛污染物的能力也顯著增強(qiáng)。
表4
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。