本發(fā)明屬于防護(hù)用品領(lǐng)域，尤其涉及一種用于去除VOCs廢氣的高機能吸附膜。
背景技術(shù)：
：近年來，因吸入VOCs(volatileorganiccompounds，揮發(fā)性有機物)導(dǎo)致的不良住宅癥候群等諸多引起神經(jīng)系統(tǒng)過敏的癥狀在不斷增加，這主要是由各類涂料、溶劑、樹脂、粘著劑、稀釋劑等散發(fā)大量的VOCs造成環(huán)境污染所致，尤其在為節(jié)能而氣密性高的環(huán)境(如噴漆間、高檔家具住宅等)中，這種影響更為嚴(yán)重。為解決上述問題，本領(lǐng)域技術(shù)人員已研制出很多具有吸附機能的廢氣吸附膜，如化學(xué)結(jié)合型膜、物理吸附機構(gòu)膜、觸媒分解機構(gòu)膜等。物理吸附機構(gòu)膜中所包括的活性炭等多孔質(zhì)體表面物理吸附機構(gòu)膜因其吸附效果、吸附速度更優(yōu)，可對應(yīng)的VOCs成分最廣而得到廣泛應(yīng)用。這種濾材上附著吸附劑粒子如活性炭粒子的方法通常是在無紡布等膜之間夾持吸附劑粒子，然后用熱可塑性粘接劑固定在膜上。然而，用熱可塑性粘接劑固定化時多采用比較大面積的線狀、條狀或塊狀涂刷方式。在濾材上附著活性炭等粒子時，因使用的熱可塑性粘接劑的量和粒子大小、種類等不同，粘接劑往往包覆在活性炭粒子表面造成吸附性能低減。這主要是因為粘接劑涂刷的部位覆蓋濾材吸附劑表面而使其不能產(chǎn)生去除廢氣成分的反應(yīng)。特別是粘接劑長時間暴露在廢氣中的酸性物質(zhì)中時會被逐漸溶解，溶解的粘接劑向未涂刷粘接劑部位擴散進(jìn)而擴大覆蓋吸附劑表面面積，這使得為減少廢氣風(fēng)阻而制成的蜂窩狀吸附膜成形體的吸附性能大大減低。因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，急需改進(jìn)。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種用于去除VOCs廢氣的高機能吸附膜。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種用于去除VOCs廢氣的高機能吸附膜，所述高機能吸附膜包括活性炭纖維型無紡布膜及吸附劑粒子，所述吸附劑粒子夾持于所述活性炭纖維型無紡布膜之間，并通過粘接劑粒子固定在所述活性炭纖維型無紡布膜上；所述吸附劑粒子的粒徑為200-500μm，所述粘接劑的粒徑為所述吸附劑粒子的粒徑的1/4-1/3。進(jìn)一步地，所述粘接劑的成分包括甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯，所述甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯的摩爾比為1:0.6-0.8。進(jìn)一步地，所述吸附劑粒子為沸石。進(jìn)一步地，所述活性炭纖維型無紡布膜的纖維徑為8-20μm。進(jìn)一步地，所述活性炭纖維型無紡布膜的纖維細(xì)孔比表面積大于1000m2/g。進(jìn)一步地，所述吸附劑粒子通過粘接劑采用間隔點著方法固定于所述活性炭纖維型無紡布膜上。進(jìn)一步地，所述高機能吸附膜中的吸附劑粒子與活性炭纖維型無紡布膜組成的形狀為半蜂窩狀。本發(fā)明實施例還提供了一種上述所述的高機能吸附膜的制備方法，包括以下步驟：利用間隔點著方法通過粘接劑粒子將粒徑為200-500μm的吸附劑粒子固定在活性炭纖維型無紡布膜上制成平板型和波紋型兩種膜制品；其中，所述粘接劑的粒徑為所述吸附劑粒子的粒徑的1/4-1/3；將所述平板型和波紋型兩種膜制品制成半蜂窩狀膜制品，然后將所述半蜂窩狀膜制品進(jìn)行層疊，獲得所述高機能吸附膜。進(jìn)一步地，所述間隔點著方法為：在一活性炭纖維型無紡布上利用專用梳齒點著工具按5-8mm間隔點著粘接劑；4-6分鐘后，在所述粘結(jié)劑上撒落吸附劑粒子，靜置8-12分鐘；蓋上另一塊活性炭纖維型無紡布，用力碾壓使兩塊活性炭纖維型無紡布緊密結(jié)合在一起，形成活性炭纖維型無紡布內(nèi)夾持吸附劑粒子。進(jìn)一步地，所述將所述平板型和波紋型兩種膜制品制成半蜂窩狀的過程包括：在波紋型無紡布頂部凸脈沿線上利用專用梳齒點著工具按4-6cm間隔點著粘接劑；4-6分鐘后，在實所述波紋型無紡布上加蓋平板型無紡布，靜置8-12分鐘，碾壓即得1枚半蜂窩狀膜制品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明實施例提供的用于去除VOCs廢氣的高機能吸附膜中，基材濾膜選用活性碳纖維型無紡布膜，與活性炭相比活性炭纖維有更大的吸附容量和更高的吸附脫附速率，并具有耐酸耐堿的性質(zhì)?；钚蕴坷w維的吸附能力一般是顆?；钚蕴康?-10倍，活性炭纖維的孔結(jié)構(gòu)以微孔形式存在于活性炭纖維表面，這使得VOCs氣體分子能夠直接被微孔吸附，因此活性炭纖維具有更好的吸附動力學(xué)性能。此外，活性炭纖維孔壁表面含有多種極性官能團，使微孔與孔壁共同作用形成強大的分子場，驅(qū)動力大，VOCs能夠迅速被吸附在孔內(nèi)?；钚蕴坷w維氣體阻力小，是顆粒狀活性炭的1/3。吸附質(zhì)的氣體阻力是VOCs去除中重要的指標(biāo)，氣體阻力小意味著壓力損失小，設(shè)備所需要的推動力小，能耗低。較小的氣體阻力減少了對吸附質(zhì)的物理損壞，能夠延長吸附質(zhì)的使用壽命?；钚蕴坷w維的吸附層更薄，體密度小且導(dǎo)熱系數(shù)大，而且避免了裝置蓄熱現(xiàn)象，表現(xiàn)出更高的安全性。將熱可塑性粘接劑粒徑減小到吸附劑粒子粒徑的1/4-1/3，可避免熱可塑性粘接劑粒子包覆和堵塞活性炭纖維及吸附劑粒子的微細(xì)孔，活性炭纖維和吸附劑粒子的吸附性能也不會降低。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例提供的由平板型和波紋型兩種膜制品制成半蜂窩狀膜制品的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例提供的高機能吸附膜的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供了一種用于去除VOCs廢氣的高機能吸附膜，所述高機能吸附膜包括活性炭纖維型無紡布膜及吸附劑粒子，所述吸附劑粒子夾持于所述活性炭纖維型無紡布膜之間，并通過粘接劑粒子固定在所述活性炭纖維型無紡布膜上；所述吸附劑粒子的粒徑為200-500μm，所述粘接劑的粒徑為所述吸附劑粒子的粒徑的1/4-1/3。本發(fā)明實施例提供了的用于去除VOCs廢氣的高機能吸附膜，通過先將吸附劑粒子固定在一個活性碳纖維型無紡布上，然后蓋上另一個活性碳纖維型無紡布，獲得具有在活性碳纖維型無紡布膜之間夾持吸附劑粒子的構(gòu)造，且吸附劑粒子用熱可塑性粘接劑固定的構(gòu)造。所述吸附劑離子用200-500μm的粒徑范圍，選擇該粒徑范圍是因為粒徑小于200μm則會產(chǎn)生夾持吸附劑粒子時的保持性差的問題，大于500μm則會增加無紡布膜厚度和通風(fēng)阻力。優(yōu)選地，所述吸附劑粒子的粒徑為300-400μm。將熱可塑性粘接劑粒徑減小到吸附劑粒子粒徑的1/4-1/3，并采用在上述波紋型膜頂部的間隔點著方法就可避免熱可塑性粘接劑粒子包覆和堵塞活性炭纖維及吸附劑粒子的微細(xì)孔，活性炭纖維和吸附劑粒子的吸附性能也不會降低。本發(fā)明實施例提供的用于去除VOCs廢氣的高機能吸附膜中，基材濾膜選用活性碳纖維型無紡布膜，與活性炭相比活性炭纖維有更大的吸附容量和更高的吸附脫附速率，并具有耐酸耐堿的性質(zhì)?；钚蕴坷w維的吸附能力一般是顆?；钚蕴康?-10倍，活性炭纖維的孔結(jié)構(gòu)以微孔形式存在于活性炭纖維表面，這使得VOCs氣體分子能夠直接被微孔吸附，因此活性炭纖維具有更好的吸附動力學(xué)性能。此外，活性炭纖維孔壁表面含有多種極性官能團，使微孔與孔壁共同作用形成強大的分子場，驅(qū)動力大，VOCs能夠迅速被吸附在孔內(nèi)?；钚蕴坷w維氣體阻力小，是顆粒狀活性炭的1/3。吸附質(zhì)的氣體阻力是VOCs去除中重要的指標(biāo)，氣體阻力小意味著壓力損失小，設(shè)備所需要的推動力小，能耗低。較小的氣體阻力減少了對吸附質(zhì)的物理損壞，能夠延長吸附質(zhì)的使用壽命。活性炭纖維的吸附層更薄，體密度小且導(dǎo)熱系數(shù)大，而且避免了裝置蓄熱現(xiàn)象，表現(xiàn)出更高的安全性?；诨钚蕴坷w維的吸附量大、吸附速度快、再生容易，脫附速度快、耐熱性好、耐酸、耐堿、具有良好的導(dǎo)電性能和化學(xué)穩(wěn)定性、灰分少、成型性好，易加工成氈、絲、布、紙等形態(tài)等特點，并且便于制成復(fù)合活性炭纖維，這些優(yōu)點適合用于有機廢氣處理設(shè)備中。對于VOCs廢氣治理，活性碳纖維型無紡布膜本身具有上述優(yōu)良的去除機能，再附著吸附劑粒子通過其對VOCs的吸附和觸媒作用，就更能實現(xiàn)高機能吸附功效。本發(fā)明實施例利用活性炭纖維薄膜作為吸附VOCs的載體，力求活性炭纖維在VOVs廢氣治理方面發(fā)揮獨到的作用。具體地，所述粘接劑的成分包括甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯，所述甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯的摩爾比為1:0.6-0.8，優(yōu)選1:0.8。所述粘接劑是以上述具有-OH的含甲基丙烯樹脂的水性懸浮液和脂肪族聚異氰酸酯構(gòu)成的二液硬化型接著劑。具體地，所述吸附劑粒子為沸石，所述沸石為疏水性沸石，粒子狀，所述沸石的孔徑為0.2-1nm，Si/Al摩爾比＞20?；钚蕴祭w維型無紡布膜上附著沸石粒子更加優(yōu)化了吸附膜的吸附性能，沸石以多孔質(zhì)結(jié)晶性鋁硅酸鹽為基本構(gòu)造單元，具有均一大小的微細(xì)孔，且微細(xì)孔分布呈非常狹窄的正規(guī)分布，再加上沸石具有除吸附外的離子交換性能和觸媒作用，可以實現(xiàn)以高精度吸附去除分離VOCs。具體地，所述活性炭纖維型無紡布膜的纖維徑為8-20μm。所述活性炭纖維型無紡布膜的纖維細(xì)孔比表面積大于1000m2/g。所述活性炭纖維型無紡布膜的短纖維平均長為1-20mm。具體地，所述吸附劑粒子通過粘接劑采用間隔點著方法固定于所述活性炭纖維型無紡布膜上。所述高機能吸附膜中的吸附劑粒子與活性炭纖維型無紡布膜組成的形狀為半蜂窩狀。參見圖1和圖2，本發(fā)明實施例還提供了一種上述所述的高機能吸附膜5的制備方法，包括以下步驟：利用間隔點著方法通過粘接劑粒子4將粒徑為200-500μm的吸附劑粒子(圖中未示出)固定在活性炭纖維型無紡布膜上制成平板型2和波紋型1兩種膜制品；其中，所述粘接劑的粒徑為所述吸附劑粒子的粒徑的1/4-1/3；將所述平板型2和波紋型1兩種膜制品制成半蜂窩狀膜制品3，然后將所述半蜂窩狀膜制品進(jìn)行層疊，獲得所述高機能吸附膜5。為實現(xiàn)本發(fā)明目的，經(jīng)發(fā)明人反復(fù)研究得出，將附著沸石粒子的活性碳纖維型無紡布膜制成平板型和波紋型，在上述波紋型膜頂部采用甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑以間隔點著形式與上述平板型膜結(jié)合并制成的半蜂窩狀膜制品3，具有處理VOCs廢氣時能長時間保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，從而本發(fā)明實施例的高機能吸附膜5。本發(fā)明實施例提供的上述所述的高機能吸附膜的制備方法中，使用間隔點著方法將吸附劑粒子固定在活性炭纖維型無紡布膜上，這樣可使粘接劑使用量大幅減少，而通過改進(jìn)吸附劑粒子和粘接劑的粒徑大小，即使粘接劑使用量減少也不會導(dǎo)致吸附劑吸附性能降低，本發(fā)明實施例通過減少粘接劑使用量可以高效發(fā)揮所述高機能吸附膜的性能。此外，將所述高機能吸附膜制成層狀的半蜂窩狀，這與完整蜂窩狀相比其通過每個通氣孔的氣流減半，對應(yīng)氣流應(yīng)力也減少，在粘接劑強度一樣的情況下，在波紋型膜頂部采用熱可塑性粘接劑間隔點著方法與平板型膜結(jié)合制成半蜂窩狀的粘接劑使用量可大幅度較少。采用半蜂窩狀成形體，加大了廢氣通過的分流量，分散并減小了氣流應(yīng)力，使得半蜂窩狀成形體比整體蜂窩狀成形體更能長時間維持形狀，穩(wěn)定成形體整體機構(gòu)一致性，實現(xiàn)可持續(xù)去除VOCs功效。所述間隔點著方法為：在一活性炭纖維型無紡布上利用專用梳齒點著工具按5-8mm間隔點著粘接劑；4-6分鐘后，在所述粘結(jié)劑上撒落吸附劑粒子，靜置8-12分鐘；蓋上另一塊活性炭纖維型無紡布，用力碾壓使兩塊活性炭纖維型無紡布緊密結(jié)合在一起，形成活性炭纖維型無紡布內(nèi)夾持吸附劑粒子。所述間隔點著方法具體為：按1:0.8摩爾的比例混合調(diào)和甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成二液硬化型粘接劑，勻速緩緩攪拌20分鐘；在表面清理干凈的活性炭纖維型無紡布上利用專用梳齒點著工具按所需間隔定量實施粘接劑點著；粘接劑點著完畢4-6分鐘后在實施粘接劑點著的活性炭纖維型無紡布上均勻撒落吸附劑粒子，靜置8-12分鐘；提起撒落吸附劑粒子的活性炭纖維型無紡布，使其沒有被粘接劑粘接的吸附劑粒子自然落下；之后蓋上另一塊活性炭纖維型無紡布，稍用力碾壓使2枚活性炭纖維型無紡布緊密結(jié)合在一起，完成活性炭纖維型無紡布內(nèi)夾持吸附劑粒子。所述將所述平板型和波紋型兩種膜制品制成半蜂窩狀的過程包括：在波紋型無紡布頂部凸脈沿線上利用專用梳齒點著工具按4-6cm間隔點著粘接劑；4-6分鐘后，在實所述波紋型無紡布上加蓋平板型無紡布，靜置8-12分鐘，碾壓即得1枚半蜂窩狀膜制品。具體地，所述將所述平板型和波紋型兩種膜制品制成半蜂窩狀的過程具體包括：按1:0.8摩爾的比例混合調(diào)和甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成二液硬化型粘接劑，勻速緩緩攪拌20分鐘；在波紋型無紡布頂部凸脈沿線上利用專用梳齒點著工具按所需間隔定量實施粘接劑點著；粘接劑點著完畢4-6分鐘后在實施粘接劑點著的波紋型無紡布上加蓋平板型無紡布，靜置8-12分鐘，稍加碾壓即制成1枚半蜂窩狀膜制品；多枚半蜂窩狀膜制品層疊在一起，其間不用粘接劑粘接，成為一個整體置入框體內(nèi)即制成整體半蜂窩狀膜成形體。以下結(jié)合具體實施例及對比例對發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1及對比例1、2中使用的吸附劑粒子為沸石粒子，熱可塑性粘接劑使用甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑，變換二者的粒徑比率制作所述高機能吸附膜，其規(guī)格如表1所示，吸附膜規(guī)格：210×210×25mmt，凸丘數(shù)30，濾過面積0.315m2，沸石量250g/m2。表1尺寸210×210×25mmt濾過面積m20.315沸石量g/m2250對制作的高機能吸附膜，測定初期通過濃度為300ppm，風(fēng)速為1.5m/s時的甲苯去除性能和甲苯飽和吸附量。實施例1吸附劑使用350μm沸石粒子，熱可塑性粘接劑使用100μm甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑，二者的粒徑比率為甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑/沸石＝28.6％，制作含VOCs廢氣吸附膜(即所述高機能吸附膜)。對制作的VOCs廢氣吸附膜，測定初期通過濃度300ppm，風(fēng)速1.5m/s的甲苯去除性能和甲苯飽和吸附量。結(jié)果如表2，初期甲苯去除性能為88％，甲苯的飽和吸附量為36g，濾材狀態(tài)良好。即初期的吸附性能、飽和吸附量、粘著強度皆優(yōu)。且對于下述對比例1、2，其初期的吸附性能、飽和吸附量、粘著強度也皆優(yōu)。對比例1對比例1中，熱可塑性粘接劑使用粒徑小于上述粒徑范圍下限值(吸附劑的1/4)的甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑制作含VOCs廢氣吸附膜。具體吸附劑使用350μm沸石粒子，熱可塑性接著劑使用粒徑20μm的甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑，二者的粒徑比率為甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑/沸石＝5.7％。對制作的VOCs廢氣吸附膜，測定初期通過濃度300ppm，風(fēng)速1.5m/s的甲苯去除性能、飽和吸附量，結(jié)果如表2，初期甲苯去除性能為50％，甲苯的飽和吸附量為10g，即該對比例1的含VOCs廢氣吸附膜的吸附性能非常低。對比例2熱可塑性粘接劑使用粒徑大于上述粒徑范圍上限值(吸附劑的1/3)的甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑制作對比例2的含VOCs廢氣吸附膜。具體吸附劑使用350μm沸石粒子，熱可塑性粘接劑使用粒徑350μm的甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑，二者的粒徑比率為甲基丙烯樹脂和聚異氰酸酯制成的二液硬化型粘接劑/活性炭＝100％，制作VOCs廢氣吸附膜。該對比例2的濾材的接著強度弱，導(dǎo)致剝離，不能制成吸附膜(參見表2)。歸納上述實施例1、對比例1、2結(jié)果見表2。吸附劑使用350μm沸石粒子，沸石粉碎粒子化時，粒徑呈正規(guī)分布，設(shè)定該平均粒徑的目標(biāo)值是350μm時，其粒徑主要分布范圍在200-500μm內(nèi)。表2項目實施例1對比例1對比例2沸石平均粒徑μm350350350粘接劑平均粒徑μm10020350粒徑比率粘接劑/沸石28.6％5.7％100％初期甲苯去除性能％88％50％--飽和吸附量g3610--濾材狀態(tài)○○×在本發(fā)明實施例提供的高機能吸附膜中，在活性炭纖維型無紡布膜之間夾持吸附劑粒子，用熱可塑性粘接劑固定在膜上的這種含VOCs廢氣吸附膜，其吸附劑粒子的粒徑200-500μm，因?qū)⒃摕峥伤苄哉辰觿┝綔p小到上述吸附劑粒子粒徑的1/4-1/3，避免了熱可塑性粘接劑粒子包覆在沸石粒子表面，沸石粒子的吸附性能不會降低。此外，所述粘接劑間隔點著制成半蜂窩狀VOCs吸附膜成形體的單元，所以即使是粘接劑使用量少，也能長期有效發(fā)揮可持續(xù)去除含VOCs廢氣的高機能吸附膜的功效。因減少了粘接劑使用量也提升了該可持續(xù)去除含VOCs廢氣的高機能吸附膜的有效利用度。因抑制了于廢氣氣流應(yīng)力，所以防止了含VOCs廢氣吸附膜成形體變形，可以發(fā)揮長期的可持續(xù)去除含VOCs廢氣的高機能功效。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，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、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3