CN101658744A - 具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材及用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材的组成、制备工艺方法和用途。该网材具有清新空气、除菌、增加负离子、改善氡气含量等有益人体健康和环保功能。本发明的网材可以加工成具有健康环保功能的空调过滤网材、空气净化器、吸尘器网材、交通运输工具过滤网材。本材料具有制备工艺简单、能耗小、造价成本低、使用方便、高效环保等特点。

Description

具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材及用途

技术领域

本发明涉及一种具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材及用途，主要用于各种空气滤清器、空调行业及过滤除尘设备等，属于具有清新空气、除菌、增加负离子、改善氡气含量等有益人体健康和环保功能技术。属于无机非金属功能材料技术领域。

背景技术

现代都市人生活的空间越来越多地受到工业污染、生态破坏带来的负面影响。作为人类生命之泉的空气，也充满着各种尘埃、烟雾、花粉、毛屑、霉菌、病毒等有害物质。人一生中70％的时间在室内度过，因此室内空气质量的好坏直接影响到人体的健康，尤以装有空调的封闭空间，室内浊气循环，而且空调系统还是遍布细菌和霉菌的肮脏角落，霉菌会伴随空调吹出的空气将污染整个空间，易导致免疫力下降而影响健康。此外，室内含量远高于室外的氡气，由于其无色无味，所以它对人体的伤害也是不知不觉。主要危害有，一是导致肺癌，主要通过被呼吸系统截留的氡子体在肺部不断累积完成，其诱发肺癌的潜伏期大多都在15年以上，是引起肺癌的第二大因素，世界卫生组织把它列为18种主要的环境致癌物质之一；二是导致白血病；三是使人丧失生育能力。另外，氡可以通过人体脂肪影响人的神经系统，使人精神不振，昏昏欲睡。有关专家称，氡气已成为家居健康的超级杀手。因此，当人体持续吸入这些悬浮在空气中的有害物质，就容易出现咳嗽、支气管炎、过敏、头疼等症状，导致呼吸道、心血管类慢性疾病等的发生。总之，室内空气的主要污染源为：粉尘污染、有机化学气体污染、细菌微生物污染和放射性污染。

实验分析表明，集聚的离子群扩散到物体表面或碰撞吸附到烟雾、尘粒及气溶胶粒子上，会因正、负离子的中和或形成重离子而消失。空气负离子很容易吸附到烟雾、粉尘等悬浮粒子上，与带正电的粒子产生中和作用，使之沉淀降落，因此，具有“消烟除尘”之功效。

专利申请03114710.0公开了一种防氡墙面漆(一种建筑涂料)，主要利用配方中的自交联苯乙烯-丙烯酸共聚乳液、钛白粉、碳酸钙等，在涂覆过程中形成透气差且不透水的薄膜，可阻止氡气外逸，具有防氡特点。

专利ZL200410010890.0公开了一种氡气封闭剂及制备方法，该氡气封闭膏剂是由蜂蜡、日本蜡、巴西棕榈蜡、氧化铅、液体石蜡组成。将封闭剂涂抹大理石、瓷砖和陶瓷制品等建材上，可以封闭氡及其子体形成的气溶胶，防止氡气污染室内空气。

专利申请00236800.5公开了一种迷宫结构空气净化装置，是在粗滤网的内面置放一迷宫式高分子材料吸附层，能有效地把空气中的微粒和有害物质吸附住，使之进得去出不来，牢固地固定停留住。同时设防氡层，活性炭过滤层和高效杀菌层，除了过滤掉灰尘外，还可过滤掉空气中的放射性气体，适用于空气净化器。

专利申请94223360.3公开了一种除尘、除氡子体空气净化器，能有效滤除地下、地面、室内或公共场所空气中的矿尘、呼吸性粉尘、氡子体、烟尘、细菌和病毒等的空气净化器，它由初级过滤箱，高效过滤箱、局扇风机和行走系统等四部分组成。

专利ZL200310112788.7公开了超细活化复合吸附型室内空气净化剂，将经过活化处理和超细加工后的凹凸棒石粘土或海泡石粘土和沸石按适当配比混匀，进行聚合造粒并烘干，再与颗粒状活性炭按一定的比例混合制成。这些组成物具有净化空气作用。

可见，防治空气中氡气主要是开发各种封闭剂、封闭涂料，这些防治氡的材料有一定效果，但是室内空气中仍然会有氡气存在，危害人体健康。

另外，空气过滤材料约占过滤材料市场的三分之一，是过滤材料中增长最快的领域之一。现有的技术大都是利用机械法、电离空气或负离子发生器等方法使过滤材料或设备具有产生负离子的功能，但这些方法存在结构设计复杂、造价成本高、易出故障等问题。

针对现有技术存在的问题，本发明设计并制备了一种具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，并将其应用于空调的空气过滤材料上，利用功能陶瓷复合材料释放负离子、祛除氡气。本发明具有材料制备工艺简单、成本低、使用方便、安全、环保节能等优点。

发明内容：

本发明要解决现有负离子空调过滤装置结构设计复杂，造价成本高，易出故障等问题，从而开发出一种新型空调过滤网材，其过滤网上负载有功能陶瓷复合材料，该功能陶瓷复合材料具有释放负离子、防氡、活化空气、抗菌功能。此外，过滤网上同时负载有活性炭可达到除尘、降烟的效果。

本发明的技术解决方案如下：

具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，它由下列物质构成：功能陶瓷复合材料、活性炭、空气过滤材料和粘合胶。

具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材中所述功能陶瓷复合材料由下述重量百分比的配料组成：中位径0.1-1.5微米的极性矿物电气石超细粉47％，稀土硝酸盐或稀土氧化物6％，过渡金属氧化物47％。极性矿物电气石为铁电气石、镁电气石、铁镁电气石、锂电气石中的一种或几种。

功能陶瓷复合材料中所述稀土硝酸盐为选自Ce(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·6H₂O或中位径0.01-2微米的稀土氧化物CeO₂、Ce₂O₃、La₂O₃中的一种或几种。所述过渡金属氧化物为以下三种配比组成(重量百分比)中的任一种：

1.80％的Fe₂O₃、10％的MnO₂、5％的Co₂O₃、5％的CuO；

2.20％的Fe₂O₃、60％的MnO₂、10％的Co₂O₃、10％的CuO；

3.80％的Fe₂O₃、15％的MnO₂、5％的Co₂O₃。

功能陶瓷复合材料的制备工艺步骤如下：

1.选用稀土硝酸盐时采用沉淀法制备工艺

按原料配比(wt％)称取各种药品。然后用一定量的去离子水制成含有电气石的水溶液混合物，用螺旋桨搅拌器搅拌1h，并将含有硝酸铈(或硝酸镧)的水溶液逐滴加入其中，搅拌2h后用15％的氨水将上述混合溶液的pH值调至10，沉淀物再与过渡金属经过球磨混合、抽滤、充分洗涤和干燥，最后于选定的温度600-900℃下焙烧2-6h，自然冷却，研磨过200目筛，超细磨至中位径0.2-1.5微米，得到功能陶瓷复合材料。

2.选用稀土氧化物时采用固相法制备工艺

按原料比例(wt％)称取各种药品。混合并用球磨机湿磨1h，后经抽滤、干燥，最后于选定的温度600-900℃下焙烧2-4h，自然冷却，研磨过200目筛，超细磨至中位径0.2-1.5微米，得到功能陶瓷复合材料。

具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材制作中所述粘合胶为HG胶、高强度结构胶、硅胶中的任一种，且在使用时需要用稀释剂进行稀释。对应稀释剂分别为二甲苯、丙酮、乙酸丁酯。

具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材中所述空气过滤材料为制造传统空调过滤网所用材料。

所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材的制造方法，其工艺步骤如下：

将功能陶瓷复合材料和活性炭加入稀释剂中进行搅拌，直至分散均匀，然后将上述混合物加入粘合胶中对其进行稀释，搅拌直至混合液均匀(无气泡态为最佳稀释比例)。将空气过滤材料浸入均匀混合液中，完全浸入1-5分钟后，将滤材提出40-60℃烘干至恒重即可制成具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材。

上述功能陶瓷复合材料可用于制造具有释放负离子、防氡、辐射远红外线、抗菌、活化燃油功能的制品。本发明具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材可以用于制成具有健康环保功能的空调过滤网材、空气净化器、吸尘器网材、交通运输工具过滤网材。

本发明空调过滤网材的除氡降氡机理如下：

氡及其子体能在空气中长时间浮游，并且是唯一能在空气中浮游的放射性物质，具有一定的亲和力，在空气中常以气溶胶的形式存在，因此人们通常称其为氡气或氡。本发明空调过滤网材中的功能陶瓷复合材料具有释放大量负离子的功能，而负离子由于带有负电荷，使其本身具有极强的亲和力即吸附特性，可以就近吸附空气中的氡、氡子体和空气中的尘埃，使未结合态的氡子体比例升高，加快氡子体的沉降，降低空气中氡子体的浓度。此外，本发明空调过滤网材上的活性炭过滤层也可以吸附部分氡。因此，本发明空调过滤网材具有改善负离子与除氡降氡的功效。图3为具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材工作原理示意图。

本发明与现有技术相比有如下有益效果：

1.本发明应用天然极性矿物材料电气石、稀土硝酸盐或稀土氧化物和过渡金属等多种材料制备的功能陶瓷复合材料及其制品具有释放负离子、防氡、辐射超强远红外线、抗菌功能。

2.本发明中功能陶瓷复合材料选用极性晶体电气石和稀土元素协同增效，使材料具有释放负离子、防氡、辐射超强远红外线、抗菌功能。

3.本发明功能陶瓷复合材料中同时添加多种具有高红外辐射率的过渡金属氧化物，使其与电气石和稀土三者协同增效，进一步提高了材料的超强红外辐射性能，产生负离子和防氡功能。

4.本发明将功能陶瓷复合材料直接附着在传统滤芯材上制成新型健康环保功能滤芯材，将其直接应用于车用空调滤清器、中央空调、分体空调及工业净化空调设备的过滤除尘装置，即具有释放负离子等功能，无需加装任何附加设备，因此，具有不改变原过滤装置结构、不影响空调设备制冷制热效果，造价成本低、净化过滤效率高等优点。

5.本发明将功能陶瓷复合材料与活性炭同时负载到传统滤芯材料上，可达到释放负离子、抗菌、降低氡气含量、除尘降烟等功效，且功效持续时间不低于5年，空调过滤网的清洗保养亦不受影响。

6.本发明功能陶瓷复合材料的原料成本低，改善负离子与氡气效果好，且应用于空调过滤网上的制作工艺简单，造价低，且经测试，制作的新型空调滤芯材料产生的负离子不低于800个/cm³，空调出风口处空气负离子含量不低于500个/cm³。

附图说明：

图1为添加功能陶瓷复合材料和活性炭后的空气过滤用滤纸放大50倍的显微照片；红色颗粒为功能陶瓷复合材料，黑色颗粒为活性炭；

图2为添加功能陶瓷复合材料和活性炭后的空气过滤用滤纸放大100倍的显微照片；红色颗粒为功能陶瓷复合材料，黑色颗粒为活性炭；

图3为具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材工作原理示意图。

具体实施方式：

下面给出本发明的具体实施例，但本发明不受实施例的限制。

实施例1

(1)将电气石100g、Fe₂O₃ 80g、MnO₂ 10g、Co₂O₃ 5g、CuO 5g、Ce(NO₃)₃·6H₂O 12g按照权利要求4(1)中所述功能陶瓷复合材料的制备工艺步骤，制得功能陶瓷复合材料；

(2)将上述(1)中的功能陶瓷复合材料以及适量活性炭按照权利要求7中所述的空气过滤网材的制造工艺步骤附着在空气过滤纸上，即可得到具有释放负离子、祛氡、除尘等功能的空气过滤纸。

用显微镜观察将滤纸放大50倍和100倍后的显微结构分别如图1、图2所示，并分析功能陶瓷复合材料和活性炭在滤纸上的分布状况及附着情况。由图1可看出功能陶瓷复合材料及活性炭均匀分布在滤纸上，由图2可看出功能陶瓷复合材料及活性炭主要附着在纤维上，基本未堵塞纤维之间的孔隙，可知掺加的功能陶瓷复合材料及活性炭对滤纸的透气度影响不大，因此，制备的新型滤芯材增加了释放负离子、抗菌、降低氡气及氡子体含量、消烟除尘等功能，其过滤性能优于原滤芯材。

经测试，新型滤芯材产生负离子870个/cm³，空调出风口处空气负离子含量560个/cm³，且具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材其使用寿命达5年以上。

实施例2

(1)将电气石100g、Fe₂O₃ 20g、MnO₂ 60g、Co₂O₃ 10g、CuO 10g、Ce₂O₃ 5g按照权利要求4(2)中所述功能陶瓷复合材料的制备工艺步骤，制得功能陶瓷复合材料；

(2)将上述(1)中的功能陶瓷复合材料以及适量活性炭按照权利要求7中所述的空气过滤网材的制造工艺步骤附着在空气过滤布、棉或毛毡上，即可得到具有释放负离子、祛氡、除尘等功能的空气过滤布、棉或毛毡。

经测试，新型滤芯材产生负离子850个/cm³，空调出风口处空气负离子含量530个/cm³，且具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材其使用寿命达5年以上。

实施例3

(1)将电气石100g、Fe₂O₃ 80g、MnO₂ 10g、Co₂O₃ 5g、CuO 5g、La(NO₃)₃·6H₂O 12g按照权利要求4(1)中所述功能陶瓷复合材料的制备工艺步骤，制得功能陶瓷复合材料；

(2)将上述(1)中的功能陶瓷复合材料以及活性炭按照权利要求7中所述的空气过滤网材的制造工艺步骤附着在室内空调过滤网材上，即可得到具有改善负离子与氡气功能的室内空调过滤网材。

经测试，新型滤芯材产生负离子820个/cm³，空调出风口处空气负离子含量520个/cm³；安装在室内空调上试验，在35m³房间内开启空调10min(室内空气大约交换一次)后，氡子体浓度即可下降约45％，2小时后下降约60％。且具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材其使用寿命达5年以上。

实施例4

(1)将电气石100g、Fe₂O₃ 80g、MnO₂ 15g、Co₂O₃ 5g、La₂O₃ 5g按照权利要求4(2)中所述功能陶瓷复合材料的制备工艺步骤，制得功能陶瓷复合材料；

(2)将上述(1)中的功能陶瓷复合材料以及适量活性炭按照权利要求7中所述的空气过滤网材的制造工艺步骤附着在车用空调过滤网材上，即可得到具有释放负离子、祛氡、除尘等功能的车用空调过滤网材。

经测试，新型滤芯材产生负离子800个/cm³，空调出风口处空气负离子含量500个/cm³；安装在车用空调上试验，开启空调10min后，氡子体浓度可下降约50％，且具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材其使用寿命达5年以上。

Claims (8)

1.一种具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，它由下列物质构成：功能陶瓷复合材料、活性炭、空气过滤材料和粘合胶。

2.如权利要求1所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，其特征在于所述功能陶瓷复合材料由下述重量百分比的配料组成：中位径0.1-1.5微米的极性矿物电气石超细粉47％，稀土硝酸盐或稀土氧化物6％，过渡金属氧化物47％。极性矿物电气石为铁电气石、镁电气石、铁镁电气石、锂电气石中的一种或几种。

3.如权利要求1所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，其特征在于所述稀土硝酸盐为选自Ce(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·6H₂O或中位径0.01-2微米的稀土氧化物CeO₂、Ce₂O₃、La₂O₃中的一种或几种。所述过渡金属氧化物为以下三种配比组成(重量百分比)中的任一种：

(1)80％的Fe₂O₃、10％的MnO₂、5％的Co₂O₃、5％的CuO；

(2)20％的Fe₂O₃、60％的MnO₂、10％的Co₂O₃、10％的CuO；

(3)80％的Fe₂O₃、15％的MnO₂、5％的Co₂O₃。

4.如权利要求1或2所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，其特征在于：所述功能陶瓷复合材料的制备工艺步骤是：

(1)选用稀土硝酸盐时采用沉淀法制备工艺

按原料配比(wt％)称取各种药品。然后用一定量的去离子水制成含有电气石的水溶液混合物，用螺旋桨搅拌器搅拌1h，并将含有硝酸铈(或硝酸镧)的水溶液逐滴加入其中，搅拌2h后用15％的氨水将上述混合溶液的pH值调至10，沉淀物再与过渡金属经过球磨混合、抽滤、充分洗涤和干燥，最后于选定的温度600-900℃下焙烧2-6h，自然冷却，研磨过200目筛，超细磨至中位径0.2-1.5微米，得到功能陶瓷复合材料。

(2)选用稀土氧化物时采用固相法制备工艺

按原料比例(wt％)称取各种药品。混合并用球磨机湿磨1h，后经抽滤、干燥，最后于选定的温度600-900℃下焙烧2-4h，自然冷却，研磨过200目筛，超细磨至中位径0.2-1.5微米，得到功能陶瓷复合材料。

5.如权利要求1所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，其特征在于：所述的粘合胶为HG胶、高强度结构胶、硅胶中的任一种，且在使用时需要用稀释剂进行稀释。对应稀释剂分别为二甲苯、丙酮、乙酸丁酯。

6.如权利要求1所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材，其特征在于：所述的空气过滤材料为制造传统空调过滤网所用材料。

7.如权利要求1所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材的制造方法，其特征在于其工艺步骤如下：将功能陶瓷复合材料和活性炭加入稀释剂中进行搅拌，直至分散均匀，然后将上述混合物加入粘合胶中对其进行稀释，搅拌直至混合液均匀(无气泡态为最佳稀释比例)。将空气过滤材料浸入均匀混合液中，完全浸入1-5分钟后，将滤材提出40-60℃烘干至恒重即可制成具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材。

8.如权利要求1至7中所述具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材的用途特征在于，应用具有改善负离子与氡气功能的空调过滤网材制成具有健康环保功能的空调过滤网材、空气净化器、吸尘器网材、交通运输工具过滤网材。

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