CN102553431B - 吸收单元 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种吸收单元，该吸收单元包括：第一吸收层，由第一吸收剂形成；以及第二吸收层，由密度高于第一吸收剂的密度的第二吸收剂形成并包覆在第一吸收层的表面上以防止第一吸收层产生尘粒。用由高密度吸收剂形成的第二吸收层包覆第一吸收层的上表面，从而防止微尘粒的产生，因此防止了二次污染。

Description

吸收单元
技术领域
本公开的实施例涉及一种实现了物质的吸收和分解的吸收单元及其制造方法。
背景技术
近来，空气污染物的种类因经济发展和工业化而多样化。具体地讲，当吸入居住空间和工业设备产生的有气味的气体(硫化氢(H2S)、氨(NH3)、胺(RNH2)和挥发性有机化合物(VOC))时引起头痛和不适，因此针对这种有害物质的减少或去除正展开研究。
作为去除这种有气味的气体的技术，已经广泛地使用化学吸收剂，化学吸收剂物理地吸收气味产生物质并将这些物质化学分解或者化学地结合这些物质以使其牢固地固定到吸收剂的表面。
考虑到1)有害物质的去除速率、2)有害物质的去除量、3)是否产生微小颗粒以及4)流体扩散性来制造这些化学吸收剂，以决定性能和质量。
根据相同体积内包含的吸收剂的量，化学吸收剂分为低密度化学吸收剂和高密度化学吸收剂。
低密度化学吸收剂具有低的粘聚力，因此会产生尘粒。此外，高密度化学吸收剂的吸收剂分子之间的空气的扩散速率低，因此高密度化学吸收剂对气味产生物质的去除速率低。
发明内容
因此，本公开的一方面在于提供一种吸收单元及其制造方法，在该吸收单元中，用由高密度吸收剂形成的第二吸收层包覆由吸收剂形成的第一吸收层的表面，从而防止第一吸收层产生尘粒。
将在下面的描述中部分地阐述本公开的另外的方面，本公开的另外的方面部分地将通过该描述而变得清楚，或者可以通过本公开的实践而获知。
根据本公开的一方面，一种吸收单元包括：第一吸收层，由第一吸收剂形成；以及第二吸收层，由密度高于第一吸收剂的密度的第二吸收剂形成并包覆在第一吸收层的表面上以防止第一吸收层产生尘粒。
第二吸收层可包括多个孔部分，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
第二吸收层还可包括从第一吸收层突出的多个突起部分。
第一吸收层可形成为球形。
吸收单元还可包括位于第一吸收层内并由第二吸收剂形成的第三吸收层。
第一吸收层可形成为球形。
第二吸收层可包括多个孔部分，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
第二吸收层还可包括从第一吸收层突出的多个突起部分。
根据本公开的另一方面，一种吸收单元包括：第一吸收层，由第一吸收剂和密度高于第一吸收剂的密度的第二吸收剂的混合物形成；以及第二吸收层，由密度高于第一吸收剂的密度的第二吸收剂形成并围绕第一吸收层的表面以防止第一吸收层产生尘粒。
第二吸收层可包括多个孔部分，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
第二吸收层还可包括从第一吸收层突出的多个突起部分。
第一吸收层可形成为球形。
根据本公开的另一方面，一种吸收单元的制造方法包括下述步骤：制备由第一吸收剂形成的第一吸收层；用由低碳化点材料和密度高于第一吸收剂的密度的第二吸收剂形成的保护层包覆第一吸收层的表面，从而防止第一吸收层产生尘粒；以及从保护层去除低碳化点材料，从而形成包括多个孔部分的第二吸收层，其中，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
可以通过热处理或酸处理去除低碳化点材料。
可以重复用保护层包覆第一吸收层的表面的步骤和去除低碳化点材料的步骤，以在第一吸收层的表面上将第二吸收层形成为指定的厚度。
可以以球形形成第一吸收层。
该制造方法还可包括制备处于第一吸收层内由第二吸收剂形成的第三吸收层的步骤。
可以以球形形成第一吸收层。
可以重复用保护层包覆第一吸收层的表面的步骤和去除低碳化点材料的步骤，以在第一吸收层的表面上将第二吸收层形成为指定的厚度。
根据本公开的又一方面，一种吸收单元的制造方法包括下述步骤：制备由第一吸收剂和密度高于第一吸收剂的密度的第二吸收剂的混合物形成的第一吸收层；用由低碳化点材料和第二吸收剂形成的保护层包覆第一吸收层的表面，从而防止第一吸收层产生尘粒；以及从保护层去除低碳化点材料，从而形成包括多个孔部分的第二吸收层，其中，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
可以通过热处理或酸处理去除低碳化点材料。
可以重复用保护层包覆第一吸收层的表面的步骤和去除低碳化点材料的步骤，以在第一吸收层的表面上将第二吸收层形成为指定的厚度。
可以以球形形成第一吸收层。
附图说明
通过下面结合附图描述实施例，本公开的这些和/或其他方面将变得清楚且更容易理解，附图中：
图1A是示出由低密度化学吸收剂形成的吸收层的一个示例的视图；
图1B是示出由高密度化学吸收剂形成的吸收层的一个示例的视图；
图2是示出由低密度化学吸收剂形成的吸收层产生的尘粒的视图；
图3是示出根据本公开一个实施例的吸收单元的视图；
图4是示出图3的吸收单元周围的流体流动的视图；
图5是示出制造图3的吸收单元的方法的流程图；
图6是示出图5的各操作中的吸收单元的状态的视图；
图7是示出根据本公开另一实施例的吸收单元的视图；
图8是示出制造图7的吸收单元的方法的流程图；
图9是示出图8的各操作中的吸收单元的状态的视图；
图10是示出制造图7的吸收单元的另一方法的流程图；
图11是示出根据本公开另一实施例的吸收单元的视图；以及
图12是示出根据本公开另一实施例的吸收单元的视图。
具体实施方式
现在将对本公开的实施例做出详细参考，本公开实施例的示例示出在附图中，其中，同样的附图标记始终表示同样的元件。
图1A是示出由低密度化学吸收剂形成的吸收层的一个示例的视图，图1B是示出由高密度化学吸收剂形成的吸收层的一个示例的视图。
化学吸收剂是用金属、金属盐或有机化合物浸渍具有高比表面积的吸收剂(例如活性碳或氧化铝)而获得的具有高的化学活性的材料，并被用于通过中和或化学反应来选择性地吸收并去除将要被去除的气体。
也就是说，化学吸收剂执行空气中悬浮的有气味的气体或VOC(在下文中，称作气味产生物质)的物理吸收以及这些物质的化学吸收，以化学分解或化学地结合这些物质，从而去除气味产生物质。
用指定的压力压制这样的化学吸收剂，从而形成吸收层。根据指定的压力的强度，吸收层被分为图1A中示出的由低密度化学吸收剂形成的吸收层10(在下文中，称为低密度吸收层)和图1B中示出的由高密度化学吸收剂形成的吸收层20(在下文中，称为高密度吸收层)。
参照图1A，低密度吸收层10在吸收剂分子之间具有宽的间隔，因此流体快速地流到低密度吸收层10中。
也就是说，因为空气快速地扩散到吸收剂分子之间的间隙中，所以容易发生吸收剂分子与空气中的气味产生物质之间的化学反应，因此快速地去除气味产生物质。
然而，低密度吸收层10具有吸收剂分子之间宽的间隔以及吸收剂分子之间弱的粘聚力，因此会产生尘粒。
参照图1B，不同于低密度吸收层10，高密度吸收层20具有吸收剂分子之间窄的间隔，因此空气缓慢地扩散到吸收剂分子之间的间隙中，气味产生物质的去除速率低。
此外，与低密度吸收层10相比，高密度吸收层20在相同体积内包含的吸收剂的量更大，因此具有高的去除量。
高的去除量使得吸收层的寿命延长。高密度吸收层20具有低的空气扩散性，因此与其去除量相比，高密度吸收层20具有短的寿命。
在下文中，参照图2，将详细描述低密度吸收层10的问题。
图2是示出具有低密度化学吸收剂的吸收层产生的尘粒的视图。
首先，假设含有气味产生物质的空气1沿着指定的方向被引入到低密度吸收层10中。
参照图2，在空气1被引入到吸收层10中的同时，空气1向吸收层10施加流动压力。
因此，沿着空气1的引入方向向吸收层10施加物理冲击，由于该物理冲击，所以吸收层10产生尘粒。
尘粒在半导体制造工艺中会导致致命缺陷，还会导致使用该吸收剂的空调系统的二次污染。
因此，吸收层需要由气味产生物质去除效率优良的低密度吸收剂形成，并且需要避免低密度吸收层产生尘粒。
后面，为了解决低密度吸收层的问题，将描述根据本公开多种实施例的吸收单元及其制造方法。
图3是示出根据本公开一个实施例的吸收单元的视图，图4是示出图3的吸收单元周围的流体流动的视图。
参照图3，根据该实施例的吸收单元100包括第一吸收层110和第二吸收层120。
第一吸收层110被设计成球形，从而形成吸收单元100的内核。第一吸收层110可形成为除了球形之外的其他形状。
第一吸收层110由用KMnO4、NaMnO4、H3PO4或RNH2浸渍的低密度吸收剂形成。
如上所述，这样的第一吸收层110具有吸收剂分子之间弱的粘聚力，所以会因为空气的流动压力而产生尘粒。
因此，根据该实施例，为了防止第一吸收层110产生微尘粒，第二吸收层120设置在第一吸收层110的表面上。
优选地，第二吸收层120可具有几十nm至几百μm的各种厚度。
第二吸收层120由吸收剂分子之间的粘聚力高的高密度吸收剂形成。在该实施例中，第二吸收层120形成在第一吸收层110的上表面上，从而用作抵抗物理冲击的保护层。
因此，第二吸收层120可防止第一吸收层110产生尘粒。
第二吸收层120包括多个孔部分122，以执行向第一吸收层110的物质传输。第二吸收层120的孔部分122用作流体流到第一吸收层110所通过的通道，从而允许含有气味产生物质的空气流到第一吸收层110。
因此，虽然具有相对低的去除速率的第二吸收层120围绕第一吸收层110的表面，但是空气可流到具有高的去除速率的第一吸收层110，因此吸收单元100可保持气味产生物质的高的去除速率。
图4示出了流到包括第一吸收层和第二吸收层的吸收单元的流体流。
参照图4，由高密度吸收剂形成的第二吸收层120防止第一吸收层110直接暴露于外部空气1，因此用作保护层。
此外，包括不规则的突起部分121的第二吸收层120增大了与空气1接触的吸收单元100的表面积。
此外，应当理解的是，空气以涡流形流入孔部分122内。因此，空气1接触第一吸收层110和第二吸收层120的时间延长。
因此，在根据该实施例的吸收单元100中，用包括多个孔部分122的第二吸收层120包覆第一吸收层110，从而防止第一吸收层110产生微尘粒，增大了与空气1接触的吸收单元100的表面积，延长了空气1与吸收单元100之间的接触时间，因此提高了气味产生物质的去除效率。
图5是示出制造图3的吸收单元的方法的流程图，图6是示出图5的各操作中的吸收单元的状态的视图。
参照图5和图6，首先制备由低密度吸收剂形成的第一吸收层110(操作210)。可将第一吸收层110设计成球形以形成吸收单元100的内核，或者可以以其他形状形成第一吸收层110。
在制备第一吸收层110(操作210)之后，用保护层120′包覆第一吸收层110的表面，从而防止第一吸收层110产生尘粒(操作220)。
由具有相对低的碳化点的低碳化点材料和密度比低密度吸收剂的密度高的高密度吸收剂的混合物形成保护层120′。
在高于300℃的高温下使低碳化点材料碳化，使得没有碳残余物残留。作为低碳化点材料，可以使用诸如聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和尼龙的合成材料或诸如苯、甲苯和二甲苯的气态材料。
可将保护层120′的厚度调整成几十nm至几百μm的各种厚度值。
在用保护层120′包覆第一吸收层110的表面(操作220)之后，去除保护层120′的低碳化点材料，以形成包括多个孔部分122的第二吸收层120(操作230)。
更具体地讲，通过利用热的碳化工艺或利用酸(例如盐酸或硫酸)的酸碱工艺来去除低碳化点材料。
当实施碳化工艺或酸碱工艺时，低碳化点材料转化成二氧化碳(CO2)和水汽(H2O)，转化得到的二氧化碳(CO2)和水汽(H2O)释放到空气。因此，形成了用作将外部空气传输到第一吸收层110的通道的孔部分122。
图7是示出根据本公开另一实施例的吸收单元的视图。
根据该实施例的吸收单元100包括第一吸收层110和第二吸收层120。
第一吸收层110由吸收剂形成，并用作吸收单元100的内核。虽然该实施例示出了第一吸收层110被形成为球形，但是第一吸收层110可形成为除了球形之外的其他形状。
具体地讲，在该实施例中，由于第二吸收层120而使得吸收单元100与空气的接触表面积增大，为了使这种增大最大化，第二吸收层120被形成为具有指定厚度的多个突起部分的形状。
更具体地讲，参照图7，第二吸收层120包括突起部分121和孔部分122。
突起部分121中的每个具有尖端，并且突起部分121通过指定的间隔分开。
突起部分121由高密度吸收剂形成，并具有足够的厚度和密度以增大与外部空气的接触表面积。
此外，允许外部空气流到第一吸收层110的孔部分122设置在突起部分121之间。
因此，防止了物理冲击导致第一吸收层110产生微尘粒，因此防止了二次污染，并且增大了吸收单元100与外部空气的接触表面积，从而提高了吸收单元100的去除效率。
虽然该实施例将每个突起部分121示出为具有尖端，但是每个突起部分121可具有弯曲的末端或不规则的形状，只要它从第一吸收层110突出指定的厚度即可。
此外，虽然该实施例将突起部分121和孔部分122示出为规则地布置，但是突起部分121和孔部分122可以不规则地布置。
也就是说，第二吸收层120的某些部分可以突出指定的厚度以保护第一吸收层110的表面，并且第二吸收层120的某些部分可被贯穿以用作通往第一吸收层110的通道。
图8是示出制造图7的吸收单元的方法的流程图，图9是示出图8的各操作中的吸收单元的状态的视图。
参照图8和图9，首先制备由吸收剂形成的第一吸收层110(操作310)，并用保护层120′包覆第一吸收层110的表面(操作320)。
由低碳化点材料和密度比第一吸收层110的吸收剂的密度高的高密度吸收剂的混合物形成保护层120′，保护层120′用于保护第一吸收层110免于来自外部空气的物理冲击。
因此，防止了第一吸收层110产生微尘粒，并防止了二次污染。
在用保护层120′包覆第一吸收层110的表面(操作320)之后，通过碳化工艺或氧化工艺去除低碳化点材料，以形成包括多个孔部分122的第二吸收层120(操作330)，多个孔部分122用作通往第一吸收层110的通道。
具体地讲，在该实施例中，由于包括孔部分122的第二吸收层120而使得吸收单元100与外部空气的接触表面积增大，为了使这种增大最大化，增大第二吸收层120的厚度。
更具体地讲，在该实施例中，重复用保护层120′包覆第一吸收层110的表面的操作和去除低碳化点材料的操作(操作340)。
这里，重复用保护层120′包覆第一吸收层110的表面的操作和去除低碳化点材料的操作，直到将第二吸收层120的突起部分121形成为指定的厚度和密度。
优选地，将保护层120′的高密度吸收剂的比率设定为10wt％～15wt％，使得保护层120′的低碳化点材料的比率大大高于保护层120′的高密度吸收剂的比率。
这样做是为了防止通往第一吸收层110的通道由于重复用保护层120′包覆第一吸收层110的表面的操作和去除低碳化点材料的操作(操作340)而被堵塞。
图10是示出制造图7的吸收单元的另一方法的流程图。
参照图10，首先制备由吸收剂形成的第一吸收层110(操作410)。
在制备第一吸收层110(操作410)之后，制备具有规则的尺寸并由密度比第一吸收层110的吸收剂的密度高的高密度吸收剂形成的多个突起部分(操作420)。
将突起部分粘附到第一吸收层110的表面，使得突起部分以规则的间隔彼此分开(操作430)。
与图8和图9的制造方法不同，图10的制造方法的优点在于将具有规则的厚度和形状的突起部分以规则的间隔粘附到第一吸收层110。
至此，已经描述了防止微尘粒的产生、增大与外部空气接触的吸收单元的表面积并允许空气被引入到低密度吸收剂中的吸收单元及其制造方法。
因为通过具有高的去除速率的第一吸收层快速去除空气中的气味产生物质，所以需要增大第一吸收层的去除量。
为了这个目的，需要增大相同体积内包含的吸收剂的量。在下文中，为了增大第一吸收层的去除量，将参照图11和图12描述根据本公开其他实施例的吸收单元及其制造方法。
图11是示出根据本公开另一实施例的吸收单元的视图。
根据该实施例的吸收单元100包括第一吸收层110和用于保护第一吸收层110的表面的第二吸收层120，并且还包括第三吸收层130。
第三吸收层130由高密度吸收剂形成，并设置在第一吸收层110内。
参照图11，根据该实施例的第三吸收层130用作形成为球形的第一吸收层110的内核。
通过在由低密度吸收剂形成的第一吸收层110内形成由高密度吸收剂形成第三吸收层130，可增大第一吸收层110的去除量。这是因为相同体积的吸收层内包含的吸收剂的量增大了。
根据该实施例的吸收单元的其他部件与根据前述实施例的吸收单元的相应部件相同，因此将省略对它们的详细描述。
在下文中，将描述根据该实施例的吸收单元100的制造方法。
首先，制备由高密度吸收剂形成并用作核的第三吸收层130。
用由低密度吸收剂形成的第一吸收层110包覆第三吸收层130，并用由高密度吸收剂形成的第二吸收层120包覆第一吸收层110的表面。
也就是说，用第一吸收层110包覆第三吸收层130的上表面，并用第二吸收层120包覆第一吸收层110的上表面，从而制造由具有不同密度的吸收剂形成的三个吸收层。
第二吸收层120包括由吸收剂制成的突起部分121和形成通往第一吸收层110的通道的孔部分122。为了形成突起部分121和孔部分122，用由低碳化点材料与高密度吸收剂的混合物形成的保护层包覆第一吸收层110的上表面。
通过向包覆的保护层施加热或通过酸处理来从保护层去除低碳化点材料。
因此，形成了由吸收剂形成的第二吸收层120，第二吸收层120的某些部分突出，第二吸收层120的某些部分被贯穿。
这里，当重复用保护层包覆第一吸收层110的表面的操作和去除低碳化点材料的操作时，可以增大第二吸收层120的突起部分121的尺寸和密度。
此外，为了形成包括厚度和密度增大的突起部分121的第二吸收层120，可以首先制备具有规则的形状和尺寸并由高密度吸收剂形成的多个突起部分121，然后可将多个突起部分121粘附到第一吸收层110的表面，使得突起部分121以规则的间隔彼此分开。
通过上述工艺形成的包括尺寸和密度增大的突起部分121的吸收单元100与空气具有大的接触表面积，因此具有高的气味产生物质去除效率。
图12是示出根据本公开另一实施例的吸收单元的视图。
根据该实施例的吸收单元100包括第一吸收层110和由高密度吸收剂形成以保护第一吸收层110的表面的第二吸收层120。
具体地讲，根据该实施例的第一吸收层110由低密度吸收剂和高密度吸收剂130的混合物形成。
因此，相同体积内包含的吸收剂的量增大，因此吸收单元100的去除量增加。
根据该实施例的第二吸收层120的结构与根据前述实施例的第二吸收层的结构相同，因此将省略对其的详细描述。
在下文中，将描述根据该实施例的吸收单元100的制造方法。
首先，制备由低密度吸收剂和高密度吸收剂130的混合物形成的第一吸收层110，并用第二吸收层120包覆第一吸收层110的上表面。
如上所述，第二吸收层120包括多个孔部分122，以形成通往第一吸收层110的空气通道。根据该实施例的第二吸收层120的制造方法与根据图11中示出的实施例的第二吸收层120的制造方法相同，因此将省略对其的详细描述。
至此，已经描述了根据本公开多种实施例的吸收单元及其制造方法。
由上面的描述清楚的是，在根据本公开一个实施例的吸收单元及其制造方法中，用由高密度吸收剂形成的高密度吸收层包覆由低密度吸收剂形成的吸收层的上表面，从而防止了吸收层产生微尘粒，因此防止了二次污染。
此外，孔部分形成在高密度吸收层中，以用作通往吸收层的空气通道，从而提高了吸收单元的气味产生物质去除速率。
此外，通过在高密度吸收层中形成孔部分而获得的突起部分增大了高密度吸收层与空气的接触表面积并延长了吸收单元与空气之间的接触时间，从而提高了去除效率。
此外，另一高密度吸收层还形成在低密度吸收层内，或者由高密度吸收剂和低密度吸收剂的混合物形成吸收层，从而提高了吸收单元的去除量。
虽然已经示出并描述了本公开的一些实施例，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围限定在权利要求及其等同物中。

Claims (14)

1.一种吸收单元，所述吸收单元包括：
第一吸收层，包括第一吸收剂；以及
第二吸收层，包括第二吸收剂，第二吸收剂的密度高于第一吸收剂的密度，
其中，第二吸收层通过以下工艺形成：通过在第一吸收层上包覆低碳化点材料和密度高于第一吸收剂的密度的第二吸收剂的混合物来形成保护层的工艺，以及通过去除低碳化点材料在保护层中形成多个孔部分的工艺。
2.根据权利要求1所述的吸收单元，其中，第一吸收层由第一吸收剂形成，第二吸收层由第二吸收剂形成。
3.根据权利要求2所述的吸收单元，其中，第二吸收层包覆在第一吸收层的表面上，以防止第一吸收层产生尘粒。
4.根据权利要求3所述的吸收单元，其中，第二吸收层包括多个孔部分，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
5.根据权利要求4所述的吸收单元，其中，第二吸收层还包括从第一吸收层突出的多个突起部分。
6.根据权利要求3所述的吸收单元，其中，第一吸收层形成为球形。
7.根据权利要求3所述的吸收单元，所述吸收单元还包括位于第一吸收层内并由第二吸收剂形成的第三吸收层。
8.根据权利要求7所述的吸收单元，其中，第一吸收层形成为球形。
9.根据权利要求7所述的吸收单元，其中，第二吸收层包括多个孔部分，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
10.根据权利要求9所述的吸收单元，其中，第二吸收层还包括从第一吸收层突出的多个突起部分。
11.根据权利要求1所述的吸收单元，其中，第一吸收层由第一吸收剂与第二吸收剂的混合物形成，
第二吸收层由密度比第一吸收剂的密度高的第二吸收剂形成，并围绕第一吸收层的表面，以防止第一吸收层产生尘粒。
12.根据权利要求11所述的吸收单元，其中，第二吸收层包括多个孔部分，流体通过所述多个孔部分流到第一吸收层。
13.根据权利要求12所述的吸收单元，其中，第二吸收层还包括从第一吸收层突出的多个突起部分。
14.根据权利要求11所述的吸收单元，其中，第一吸收层形成为球形。
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