CN103201012A - 含氧化锌的过滤介质及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种过滤介质，所述过滤介质包含活性炭颗粒和设置于所述活性炭颗粒的表面上的氧化锌粒子。所述氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约50nm。

Description

含氧化锌的过滤介质及其形成方法
背景技术
活性炭、氧化铝、沸石等被广泛用于过滤器具中。由于这些类型的材料的构造和它们通过吸附（吸附和吸收）流体中的组分而与流体相互作用的固有能力，这些类型的材料有时统称为“活性颗粒”-参见Senkus等人的美国专利5,696,199。它们良好的过滤性质源自提供增加的表面积的高度多孔或褶皱状的表面结构。
特别地，活性炭被广泛用于保护人类免于吸入多种毒性或有害蒸汽，包括有毒气体、工业化学品、溶剂和难闻的化合物。其表面多孔性通常得自制造过程中的有控制的氧化。活性炭源自例如煤或椰子壳，并可以粉末、颗粒和成形产品的形式制得。其常用于防毒面罩的各个滤毒罐或垫中。商业活性炭产品的重要性质包括与它们的粒度以及它们的孔结构相关的各种性质。
尽管常被用于各种过滤器中，但活性炭不具有去除低沸点气体和蒸汽的大容量。因此已设计出了这样的处理工艺，其中将某种化学品加在碳表面上和碳孔隙内以对此类气体和蒸汽提供增强的过滤能力。这种处理工艺一般称为“浸渍”法，该处理所得的结果即为浸渍活性炭。
已经开发出各种浸渍物，以用于滤除许多不同种类的化学物质。在工业过程（其中的有害物的性质为预先已知）中，通常都是选用针对已知危害物的适当过滤器。因此，能有效去除特定化学品类型或化学品种类的过滤器常常用于工业实践中。
随着时间的推移，对呼吸防护设备的选择和使用的监管架构以及审批体系已演化成熟，以确保设备设计能满足所需的性能要求。欧洲标准(EN)体系已在欧洲和其他地方得到广泛采用。另一实例为国家职业安全与健康研究所(NIOSH)，其（规定）已在美国、加拿大和某些其他国家采用。
对于应急反应人员，基于过滤的防护系统适用于从事接近化学品释放点的各种任务的人员。尽管快速响应通常是最理想的，但如果反应者需要首先辨识在周围空气中的有毒组分以选择适当的过滤器，则延缓是不可避免的。为了避免携带许多不同的过滤器，有利的是具有一种过滤器类型，其可以提供对各种危险因素的防护。
描述可去除多种气体的经处理的碳的第一个美国专利起因于保护第一次世界大战中（其中使用了化学试剂）的人员的研发工作。E.Wilson和Joshua C.Whetzel的1924年的专利（美国专利1,519,470）描述了用金属和其氧化物浸渍颗粒状活性炭的若干方法。对于大多数的目的，优选的浸渍物为金属铜和铜氧化物。用该专利描述的方法制得的产品在之后称为“惠特莱特炭(whetlerites)”。埃奇伍德兵工厂的工作人员取得了铜浸渍技术的后续进展，到20世纪40年代早期，指定为“A型”惠特莱特炭的铜浸渍的碳为用于美国军用面具的标准罐填充物。该吸附剂通过在氨溶液中用碳酸铜氨络合物(copper ammine carbonates)处理活性炭而制得。当经处理的碳被加热至150℃或更高温度时，碳酸胺(ammine carbonate)将在碳孔隙中分解形成铜氧化物。在干燥过程中释放氨和二氧化碳。氧化物浸渍物有氧化剂和碱性介质的作用，故可用于捕获、滞留酸性或可氧化的气体和蒸汽。在授予Oglesby等人的美国专利1,956,585中描述了此类浸渍碳颗粒的制备。但现在已知用这种铜化合物处理的活性颗粒可与氰化氢(HCN)反应产生一种同样有毒的气体：氰(NCCN)。已经开发出Wilson等人的技术的其他变型，例如参见如下专利：US2,920,051、DE1,087,579、FR1,605,363、JP73-24984和CS149,995。
在比1924年Wilson等人的活性炭的一项特定进步中，使用了铬(VI)盐来帮助去除由HCN与基于铜的盐的反应所生成的NCCN—参见美国专利1,956,585和2,920,050。然而，近年来，出于对环境和健康的考虑，此类基于Cr的材料的使用已被限制。关于浸渍物配方的一项深入报告可见于Grabenstetter,R.J.和Blacet,F.E.,“Military Problems with Aerosols andNonpersistent Gases（气雾剂和非持久气体的军用问题）”，第4章：“Impregnation of Charcoal（木炭的浸渍）”，美国国防研究委员会第十分部报告（1946），第40-87页。藉使用铬所得的有用性质也可藉使用金属如钼、钒或钨实现。含有这些金属的惠特莱特炭在若干专利中有所描述，包括美国专利4,801,311和7,004,990。
后续的研究也探讨了在碳上使用浸渍有机化合物而改进的储存寿命。发现可改善对氯化氰(CK)作用物的货架寿命的一种材料为三亚乙基二胺（也称为其他名称，例如TEDA、DABCO或1,4-二氮杂二环[2.2.2]辛烷）。已发现，当浸渍于碳上时，TEDA能够直接与氯化氰反应并能够去除甲基溴和甲基碘。
1993年，Doughty等人（美国专利5,492,882）描述了在锌和钼氧化物的存在下使用碳酸铜和硫酸铜。该制剂比Wilson等人的工作和其他工作前进了一步，因为该制剂引入了钼氧化物，这增加了除HCN反应产物NCCN的能力而且避免了较早方案中的铬的使用。此外，Doughty等人去除了诸如氨之类的碱性气体。如下所述，Doughty等人的方法通常受限于其在浸渍过程中氨溶液和氨盐的使用。这些化学品和溶液在生产规模上使用时比较昂贵，因为需要专门的通风和涤气设备以满足健康和安全考虑以及环境释放标准。
在美国专利7,309,513中，Brey等人通过用钨代替较昂贵的钼化合物而同时保持去除NCCN和其他碱性气体（如氨）的能力而取得了进步。尽管有该进步，Brey等人还是依赖使用基于氨的盐和溶液来向活性炭和其他基材中浸渍金属。
发明内容
本文公开了一种过滤介质，所述过滤介质包含：活性炭颗粒；和设置于活性炭颗粒的表面上的氧化锌粒子，其中所述氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约50nm。
本文还公开了一种用于从空气去除污染物的过滤器，所述过滤器包含一层经浸渍的活性颗粒，其中所述经浸渍活性颗粒包括活性炭颗粒；和设置于活性炭颗粒的表面上的氧化锌粒子，其中所述氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约50nm。
还公开了一种制备过滤介质的方法，所述方法包括：提供包含硝酸锌的浸渍溶液；使基材与浸渍溶液接触以将硝酸锌浸渍于基材上；和加热所浸渍的溶液以将硝酸锌转化为氧化锌。
附图说明
结合附图，参考以下对本发明的多个实施例的详细说明，可更全面地理解本发明，其中：
附图未必按比例绘制。附图中所使用的类似标号是指类似部件。然而，应当理解，使用标号来指代给定附图中的部件并非意图限制另一附图中使用相同标号标记的部件。
图1为可使用如本文所公开的滤筒12的呼吸器10的实例；
图2为可如本文所公开的那样使用的滤筒12的横截面；
图3为用于SO2、NH3和HCN透过测试的管测试装置的示意图；和
图4示出了自实例7、6和5得到的X-射线衍射图；
图5示出了自实例5、14和16得到的X-射线衍射图。
具体实施方式
在以下的说明书中，参照附图，所述附图构成本文的一部分，并且其中通过举例说明示出了若干具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可设想其他实施例并可进行修改。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本文所用的所有科技术语具有本领域中常用的含义。本文给出的定义有利于理解本文中频繁使用的某些术语，且并不意味着限制本发明的范围。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下均是由术语“约”来修饰的。因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，这些近似值可以变化。
以端点表述的数值范围包括归入该范围内的所有数值（例如，1到5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5）以及该范围内的任何范围。
除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”涵盖具有复数形式的实施例。除非本文内容以其他方式明确指出，否则本说明书和所附权利要求书中使用的术语“或”一般以包括“和/或”的意义使用。
本文公开了过滤介质及形成过滤介质的方法。本文所公开的过滤介质可用来从被污染的空气流去除气体。本文所公开的示例性过滤介质可用来从被污染的空气流去除有机蒸汽、酸性组分、碱性组分和氰化物气体。本文所公开的过滤介质可能是有利的，因为其可提供增强的过滤性能、可经济地制备、在过滤过程中不产生不期望的组分、或者它们的某种组合。
本文所公开的方法通常可用来形成或制备过滤介质。本文所公开的示例性的方法可包括提供浸渍溶液、使基材与浸渍溶液接触形成经浸渍基材及加热经浸渍基材的各步骤。提供浸渍溶液的步骤可包括获得浸渍溶液、形成浸渍溶液、购买浸渍溶液等。
浸渍溶液通常为水溶液。如本文所用，术语“水溶液”指含水和一种或多种溶质的均匀混合物。在各实施例中，本文可使用的浸渍溶液不包含显著量的氨(NH3)。浸渍溶液中“显著量的氨”通常指大到采用常用的氨检测技术足以在溶液中或在所得经浸渍基材中检测到氨的氨量。
通常，本文所用浸渍溶液包含硝酸锌(ZnNO3)。硝酸锌及其水合物（例如，Zn(NO3)2·6H2O)在室温下通常为固体并且在室温下可溶于水。浸渍溶液可包含各种浓度的硝酸锌。在实施例中，浸渍溶液可包含约0.5M（摩尔浓度=ZnNO3摩尔数/水溶液升数）至约5M的硝酸锌。在实施例中，浸渍溶液可包含约1M至约3M的硝酸锌。在实施例中，浸渍溶液可包含约2.2M至约2.6M的硝酸锌。
用来接触本文所讨论的示例性基材的浸渍溶液还可任选地包含其他组分。在实施例中，浸渍溶液可包含硝酸(HNO3)。如果浸渍溶液中包含硝酸的话，硝酸可在硝酸锌之前加入、在硝酸锌之后加入或与硝酸锌同时加入。硝酸通常以水溶液使用并且可具有任何适宜的浓度。当浸渍溶液中包含硝酸时，浸渍溶液的硝酸浓度可为至少约0.5M（硝酸摩尔数/浸渍溶液升数）。在其中浸渍溶液中包含硝酸的实施例中，硝酸的浓度可为至少约2.0M。在其中浸渍溶液中包含硝酸的实施例中，硝酸的浓度可为至少4.0M。
据认为，向浸渍溶液中加入硝酸可影响基材（但本发明并不依赖于此）。例如，在其中含硝酸的浸渍溶液与作为基材的活性炭接触的实施例中，硝酸可能会氧化活性炭的表面。活性炭的氧化可使得活性炭形成表面官能团，这将减小干燥过程中浸渍溶液的接触角。这可引致干燥过程中溶液的铺展及形成均匀分布的浸渍物。
示例性的浸渍溶液还可含其他不基于锌的、基于锌的材料或者它们的组合，以使得过滤介质适合于去除其他污染物。可采用的此类其他材料的实例包括例如Cu(NO3)2、CuCl2、Fe(NO3)3、Al(NO3)3、FeCl2、FeCl3、Ca(NO3)2、ZnCl2、醋酸锌、醋酸铜等以及它们的组合或水合物。可任选地，其他盐包括可溶性银盐及包含钼酸根或钨酸根阴离子的多金属氧酸盐的可溶性盐，其中所述盐的金属-含氧阴离子部分含超过两个钼或钨原子或超过两个钼和钨原子的组合。除钼和钨外，浸渍溶液还可任选地含其他一种元素，例如钴、硼、硅、磷、锗和/或铁。在实施例中，此其他元素可为硅或磷。此类任选的非锌基材料可以与硝酸锌一道包含在原浸渍溶液中，也可以经由第二（或后续）浸渍溶液与基材接触。
可任选地包含在原浸渍溶液或第二（或后续）浸渍溶液中的具体的示例性盐包括例如具有化学计量学组成的盐H3PMo12O40.xH2O、H3PW12O40.xH2O、Na3PW12O40.xH2O、Na2PW12O40.xH2O、Na3PMo12O40.xH2O、Na3SiMo12O40.xH2O、H4SiW12O40.xH2O、H4SiMo12O40.xH2O、(NH4)6H2W12O42.xH2O、(NH4)6H2W12O40.xH2O和(NH4)6Mo7O24.4H2O，其中x表示水合水的可变数目。这些盐的阳离子部分可包括允许多金属氧酸盐阴离子溶于水中的任何阳离子。这些阳离子可包括碱金属阳离子如Na+、K+和Li+、及铵和水合氢阳离子以及这些阳离子的组合。可任选的非锌基盐还可包括在溶液中产生磷钼酸根、磷钨酸根、硅钼酸根或硅钨酸根阴离子的那些。
可任选的非锌基材料可以0.001M至5M的浓度包含在原浸渍溶液或后续浸渍溶液中。在实施例中，非锌盐可任选地以0.02M至3M的浓度包含在浸渍溶液中。
此外，还可任选地用其他材料处理基材。例如，引入一种或多种较高分子量的胺官能化浸渍物可能是有利的。这些材料可被描述为高分子量胺，因为其分子量远高于氨的（分子量17）并因此具有更低挥发性。合适的胺在室温下可或为固体或为液体并且可藉自水溶液喷射、喷射纯液体或通过升华等方法来施加到基材上，具体取决于胺的初始状态。胺往往提供去除氯化氰(CK)、甲基溴和/或甲基碘的能力。合适的胺的代表性实例包括例如三亚乙基二胺(TEDA)、三乙胺(TEA)、吡啶、吡啶-4-羧酸(P4CA)、它们的组合等。在实施例中，TEDA可能特别适合CK去除。引入到基材中的胺的量可在宽范围内变化。一般来讲，若使用过少，则所得过滤器的CK寿命低于所需。另一方面，使用过多的胺往往会不当地降低过滤器从空气或其他气体去除有机蒸汽的能力。此外，超过某一浸渍量以后，使用更多的胺仅可观察到极少的额外的有益效果。综合这些考虑，过滤器通常可任选地包含基于经浸渍基材材料的总重量计约0.5-15重量%的胺；而在一些实施例中，采用基于经浸渍基材材料的总重量计约1-5重量%的胺。
使浸渍溶液（例如，上面讨论的那些）与基材接触。基材通常应具有充分地褶皱状或多孔的表面。在实施例中，基材可在微观和/或宏观水平上多孔，以便基材能被浸渍至少总计为至少约5重量%、通常至少约10重量%、更通常至少约15重量%或更多的氧化锌。示例性的基材可包括例如织造或非织造织物，粘结、熔合或烧结的块，大表面积的粒子等。合适的大表面积基材粒子的BET比表面积可为至少约85平方米每克（m2/g）；在实施例中约500m2/g至2000m2/g；在实施例中约900m2/g至约1500m2/g。粒子的BET比表面积可通过描述于ISO9277:1995（其以全文引用的方式并入本文）中的程序进行确定。
活性粒状基材通常具有微孔、介孔和/或大孔特性，如在IUPACCompendium of Chemical Technology，第2版(1997)的适用条款中所定义的那样。典型的颗粒群体往往包含微孔、介孔和大孔性质的组合。通常，至少一部分活性颗粒是大孔的，例如当过滤介质粒子通过包括溶液浸渍的步骤的方法形成时。在这种实施例中，浸渍物能够更彻底和完全地浸渍至基材的孔结构中。
大表面积基材可具有任意的多种尺寸。在过滤器工业中，基材粒度可以筛目尺寸表示。筛目尺寸的典型表示以“a×b”给出，其中“a”指基本上所有粒子都能穿过的筛孔密度，“b”指高得基本上所有粒子都不能通过的筛孔密度。例如，12×30的筛目尺寸意指基本上所有粒子都会穿过筛孔密度为12格/英寸的网孔，而基本上所有粒子都会被密度为30格/英寸的筛孔密度所保留。以筛目尺寸12×30为特征的活性颗粒包括直径为约0.5-1.5mm的粒子群体。
选择基材粒子的合适筛目尺寸涉及对密度和过滤能力与气流阻力之间的权衡。一般来讲，更细的筛目尺寸（即更小的粒子）虽一般能提供更大的密度和过滤能力，但却会造成更大的气流阻力。权衡这些考虑，“a”通常取约5至20，“b”通常取约15至约40，条件是a与b之间的差一般在约5至约30范围内。已发现的合适的具体示例性筛目尺寸可包括例如12×20、12×30、12×35、12×40和20×40。但也可以在过滤器中引用更细的粒子，如40×140和60×325作为微调层。这些细粒子可以以团粒层的形式引入或者以一定的方式负载，如美国专利公开号2009/0215345A1（Brey等人）中所述。
大表面积基材的代表性实例包括活性颗粒如活性炭、沸石、氧化铝、二氧化硅、颗粒状催化剂载体、以及它们的组合等。在实施例中，可以在单个过滤介质中使用不止一种类型的基材。在实施例中，可以在单个过滤介质中使用不止一种类型的活性颗粒。在实施例中，基材可包含活性颗粒如活性炭。活性炭的示例性类型可制自广泛的来源，包括例如煤、椰子、泥煤、它们的组合等。本文可用的示例性市售活性炭可包括例如可得自日本大阪可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的Kuraray GC。过滤介质中采用的基材也可包含具有例如授予Insley等人的美国专利6,290,685中所述的结构的微复制表面。在实施例中，在以含硝酸锌的溶液浸渍之前，基材可任选地进行调整或处理。
通常使含至少硝酸锌的浸渍溶液与基材接触。可通过例如将基材浸泡在浸渍溶液中来使基材与浸渍溶液接触。作为浸泡或浸没基材于浸渍溶液中的一种替代方案，也可使用喷射技术。一般来讲，喷射技术可包括喷射相应的溶液到基材上以在其上浸渍上硝酸锌。此外，也可通过使用螺杆进料器使基材通过浸渍浴槽而使基材与浸渍溶液接触。也可使用摇动装置或混合装置以确保基材与浸渍溶液之间的良好接触。通常可反复施加浸渍溶液直至“吸液极限”，此时，基材组成部分的表面被完全润湿。吸液极限为可加入而不导致溢流的浸渍溶液的最大量，类似于海绵充满但不溢出。吸液极限也可称为初湿点。一旦基材已与至少一种含硝酸锌的浸渍溶液接触，基材则可被称为经浸渍基材。
方法的实施例可包括使用不止一种浸渍溶液。当采用了不止一种浸渍溶液时，可以单步法或多步法使浸渍溶液与基材接触。多步法可对两种或更多种浸渍溶液采用相同的接触技术，或者可对两种或多种浸渍溶液采用不同的接触技术。
在采用两种或更多种浸渍溶液的多步法中，可在与每种浸渍溶液接触之后对基材加以干燥或者可仅在最终的浸渍后加以干燥。干燥可能需要进一步处理基材，这反过来又可能造成磨损，从而引起致对过滤器性能的不利影响。因此，最好将干燥步骤数目保持为最少。在实施例中，仅在与最终的浸渍溶液接触之后对基材加以干燥。
在实施例中，可不加热地干燥基材（在加热经浸渍基材的步骤开始之前）。可通过使经浸渍基材保持在室温场所中、通过使经浸渍基材经受气流、真空或它们的组合而影响干燥（不加热）。或者，可在加热步骤过程中干燥经浸渍基材。
在实施例中，浸渍后基材通常不经洗涤（例如，带着溶剂），因为此类洗涤步骤可能会去除浸渍物质。
无论经浸渍基材是否任选地干燥，下一步均是加热经浸渍基材。经浸渍基材可在大气压力下于惰性气体中加热或者在真空中加热。一般来讲，经浸渍基材被加热到的温度应足以使得硝酸锌经例如热分解转化为氧化锌。
在实施例中，经浸渍基材可被加热到至少约180℃的温度、到至少约200℃的温度或到至少约300℃的温度。在实施例中，经浸渍基材可被加热到约140℃至约300℃的温度。加热到至少约180℃的温度将起到转化硝酸锌为氧化锌的作用。加热到高于约300℃的温度可能使得先前均匀分布的金属、金属氧化物和盐聚结成具有更大平均微晶尺寸的晶簇。含吸附剂的具有更大平均微晶尺寸的浸渍物往往具有较弱的（干燥）气体去除能力，因为能用以与作用气体反应的浸渍物表面积被减小。在实施例中，可将经浸渍基材加热到约140℃至约200℃的温度。加热可多步完成或以梯度型加热步骤完成。
加热通常在惰性气氛中进行。烘箱或输送机或容器可用作进行加热的室。惰性气氛可包含氩气或氮气及其混合物以及低于约2重量%的氧气。惰性气氛的使用可有助于浸渍物（例如，硝酸锌）的热分解而不损坏活性颗粒基材。
在一些实施例中，水也可能是理想的任选浸渍物。可在经浸渍基材已用其他浸渍物如氧化锌处理后向经浸渍基材添加水。水浸渍物可提供对酸性气体、氨等的增加的过滤效力。当存在时，按经浸渍基材材料的总重量计约0.2-20重量%的水可能有效；在一些实施例中，按经浸渍基材材料的总重量计约1-5重量%的水将是合适的。其他合适的任选浸渍物见述于“Military Problems with Aerosols and Non-persistent gases,Summary ofTechnical Report of Division 10（气雾剂和非持久气体的军用问题，第十分部技术报告概要）”，NDRC(1946)，其全文以引用方式并入本文。
一旦制得所述过滤介质，其即可被用来从空气流去除气体污染物。可去除的气体污染物可包括例如化合物如氰化氢(HCN)、碱性气体如氨(NH3)、酸性气体如二氧化硫(SO2)和有机蒸汽。
本文所公开的过滤介质可包含基材，所述基材具有设置于基材的至少一部分表面上的氧化锌粒子。如本文所用，氧化锌粒子可包括单个的氧化锌粒子、氧化锌的原子单层或单层、或者它们的组合。如本文所用，表述“基材的表面”可包括基材的外表面、基材的内表面（也可称为基材的孔隙表面）或者它们的组合。在实施例中，过滤介质可包含设置于基材的至少部分外表面和基材的至少部分内表面（即，孔隙内）上的氧化锌粒子。
在实施例中，氧化锌粒子为具有较小尺寸的粒子。在实施例中，氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约100nm。在实施例中，氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约50nm。在实施例中，氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约30nm。在实施例中，氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约20nm。在实施例中，氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约10nm。
氧化锌粒子的平均微晶尺寸可用已知的方法测量。可用来确定氧化锌粒子的平均微晶尺寸的示例性方法包括例如x-射线衍射(XRD)、扫描电子显微术(SEM)和透射电子显微术(TEM)。
在实施例中，氧化锌粒子的平均微晶尺寸可用X-射线衍射和谢乐公式(Scherrer equation)确定。X-射线衍射可用多种不同的X-射线衍射仪进行。例如使用装配了铜靶X-射线管的Rigaku MiniFlex X-射线衍射仪。使用的典型工作值可包括0.05°/步的扫描速率和30秒/步的居留时间。RigakuMiniFlex X-射线衍射仪使用可变狭缝来使照射在样品上的X-射线束的大小随散射角改变而保持恒定。也可使用装配了铜靶X-射线管的Phillips衍射仪来进行粉末XRD实验。Phillips衍射仪使用固定狭缝并配用一个Inel CPS120曲面探测器。Phillips衍射仪使用的典型扫描条件可包括1200秒每样品的停留时间。此相当长的停留时间可确保自所研究的样品获得良好的信噪比。这可提供足够分辨率的浸渍物衍射峰，以致可使用谢乐公式计算浸渍物的平均微晶尺寸。分析之前可用研钵和研杵将样品磨成粉末。
可用计算机程序如Microsoft excel、fityk、G-fit、Maple、Grapher或任何其他合适的程序分析自x-射线衍射实验收集的数据。当绘制成强度-散射角曲线时，可通过对数据集的目视分析进行不那么精确的估计。浸渍物的平均微晶尺寸L可自衍射峰的分析使用谢乐公式计算。谢乐公式的所需输入有入射x-射线辐射的波长λ、中心位于所关心的散射角的衍射峰的半高全宽（以弧度为单位）B和所关心的散射角的值2θ。通常在谢乐公式中也使用拟合常数K(=0.9)。谢乐公式的详细描述可见于文献中，相关实例有：H.P.Klug和L.E.Alexander,X-ray Diffraction Procedures:For Polycrystallineand Amorphous Materials（X-射线衍射程序：对于多晶和非晶材料）（JohnWiley&Sons，伦敦，1974)。本文可采用的一种谢乐公式形式为：
L=Kλ/[B cos(θ)]。
在实施例中，本文所公开的过滤介质可包含对各种空气污染物足以提供所需过滤能力水平的量的氧化锌。在实施例中，本文所公开的过滤介质可包含按过滤介质的重量计至少约5重量%、至少10重量%、至少15重量%、至少20重量%或至少25重量%的氧化锌。在实施例中，本文所公开的过滤介质可包含按过滤介质的重量计约5重量%至约30重量%之间的氧化锌。在实施例中，本文所公开的过滤介质可包含按过滤介质的重量计约15重量%至约25重量%之间的氧化锌。过滤介质中的氧化锌的量可以若干方式确定。例如，可根据用来产生氧化锌的硝酸锌的量来确定过滤介质中氧化锌的量。如果最初使用的硝酸锌的量已知，则可利用100%转化率或基于实验结果的另一值来确定存在的氧化锌的量。
也可使已制成为过滤介质的基材与较大的制品结合或形成为较大的制品。例如，可将过滤介质制成网材或将过滤介质加到用另一种材料制成的网材上。
本文所公开的过滤介质可单独使用或可与其他气体过滤介质结合使用。当与其他气体过滤介质结合使用时，两种或更多种介质类型可进行混合和/或设置于分开的滤床层中。每一类气体过滤粒子的相对量可在宽范围内变化。此类过滤器构造的实例可见于例如授予Smith等人的美国专利6,344,071和授予Frund的美国专利5,714,126中。
图1示出了呼吸器10，其具有附接到面罩主体14上的滤筒12。滤筒12可包含一层或多层本文所公开的过滤介质。呼吸器10还具有带具16，该带具帮助将面罩主体14支承在佩戴者的鼻和嘴上。面罩主体14可包含弹性体的与脸接触的部分18和刚性结构部分19。滤筒12附接在刚性结构部分19上并且并可在必要时更换。
如图2中所示，滤筒12可包含覆盖整个滤筒入口的松布或覆盖幅材20。经浸渍活性颗粒过滤器的层22置于在覆盖幅材20和出口覆盖幅材24之间作为气体过滤层，其特别适于从空气去除气体和蒸汽污染物。气体过滤层22可为例如填充床、粘结的吸附剂结构、缠结结构和/或粘附结构。参见例如授予Braun等人的美国专利5,078,132、授予Senkus等人的美国专利5,696,199、授予Springett等人的美国专利6,234,171以及Trend等人的美国专利申请2006/0254427和Brey等人的美国专利申请2006/0096911。吸入的空气依次通过覆盖幅材20、吸附剂空气过滤器22和出口稀松布24而进入充气室26。从充气室26，吸入的空气然后经过出口28而进入内部气体空间，在这里，经纯化的空气便可被佩戴者吸入。滤筒12可包含一可拆的连接部30。可使用例如授予Yuschak等人的美国专利RE39,493中所教导的卡扣接合机理将筒附接到面罩主体，也可用例如卡口或螺纹口连接。滤筒12还可包含粒子过滤器，这通常放在活性炭过滤器22的上游。粒子过滤器可设置于覆盖幅材20与吸附剂层22之间，也可代替盖网20使用。
粒子过滤器可为多种形式，一个例子为非织造带电纤维网。通常要选择粒子过滤层，以实现所需的过滤效果。一般来讲，要求能去除高百分比的悬浮于通过该粒子过滤层的气流中的粒子。对于纤维式粒子过滤层，要根据待过滤的物质选择纤维，并且通常选择纤维使得在模压制作过程中它们不会变得粘结在一起。粒子过滤器层可做成多种形状和形式，但通常具有约0.2毫米（mm）至1厘米(cm）、更通常约0.3mm至0.5cm的厚度，可为大致平面的网材，或可为波纹状以提供更大的表面积，参见例如授予Braun等人的美国专利5,804,295和5,656,368。粒子过滤层也可包含通过粘合剂或任何其他合适的措施结合在一起的多个过滤层。基本上，已知的（或后来开发的）用于制造粒子过滤层的任何合适的材料均可用做过滤材料。熔喷纤维的网材，例如在Wente,Van A.,Superfine Thermoplastic Fibers,48INDUS.Engn.Chem.,1342et seq.(1956)（Wente,Van A.，“超细热塑性纤维”，工业与工程化学，第1342页及后续页等（1956年））中所述，特别是以永久带电（驻极体）的形式存在时是特别可用的（参见（例如）授予Kubik等人的美国专利No.4,215,682）。这些熔喷纤维可以是有效纤维直径小于约20微米(μm)的微纤维（称为“吹塑微纤维”，简称BMF），通常为约1至12μm的微纤维。有效纤维直径可根据以下文献测定：Davies,C.N.,The Separation Of Airborne Dust Particles,INSTITUTION OFMECHANICAL ENGINEERS,London,Proceedings1B,1952（Davies,C.N.，“气载粒子的分离”，伦敦机械工程师学会，论文集1B，1952年）。在实施例中，可采用含自聚丙烯、聚(4-甲基-1-戊烯)或它们的组合形成的纤维的BMF幅材。如在van Turnhout的美国专利Re.31,285中教导的带电荷的原纤化膜的纤维、以及松香羊毛纤维幅材和玻璃纤维幅材或溶液吹塑幅材、或静电喷涂纤维幅材（特别是以微薄膜的形式）也可为合适的。可通过使纤维接触水来向纤维赋予电荷，如授予Eitzman等人的美国专利6,824,718、授予Angadjivand等人的美国专利6,783,574、授予Insley等人的美国专利6,743,464、授予Eitzman等人的美国专利6,454,986和6,406,657、以及授予Angadjivand等人的美国专利6,375,886和5,496,507中所公开的那样。也可通过电晕充电来向纤维赋予电荷，如授予Klasse等人的美国专利4,588,537中所公开的那样，或通过摩擦充电来向纤维赋予电荷，如授予Brown的美国专利4,798,850中所公开的那样。
覆盖幅材（入口和出口）通常不为粒子过滤结构提供任何显著的过滤有益效果，尽管其可保护粒子过滤层，并在置于粒子过滤层外部（或上游）时可充当预过滤器。可将覆盖幅材做成基重为约5-50g/m2（通常约10-30g/m2）。在覆盖幅材中使用的纤维的平均纤维直径通常为约5微米至24微米，通常约7微米至18微米，更通常约8微米至12微米。
用于覆盖幅材的适当材料为吹塑微纤维(BMF)材料，尤其是聚烯烃BMF材料，例如聚丙烯BMF材料（包括聚丙烯共混物，并且也包括聚丙烯和聚乙烯的共混物）。制造用于覆盖幅材的BMF材料的合适工艺见述于授予Sabee等人的美国专利4,013,816。可通过将纤维收集在光滑表面（通常为表面光滑的滚筒上）来形成网材。还可使用纺粘纤维。
典型的覆盖幅材可由聚丙烯或包含约50重量%或更多聚丙烯的聚丙烯/聚烯烃共混物制成。适合于在覆盖幅材中使用的聚烯烃材料可包括（例如）单一聚丙烯、两种聚丙烯的共混物和聚丙烯与聚乙烯的共混物、聚丙烯与聚4-甲基-1-戊烯的共混物、和/或聚丙烯与聚丁烯的共混物。用于覆盖幅材的纤维的一个实例为由得自埃克森公司(Exxon Corporation)的聚丙烯树脂“Escorene3505G”制成的聚丙烯BMF，其基重为约25g/m2，纤维旦尼尔在0.2至3.1范围内（在100根纤维上测量的平均值约0.8）。另一种合适的纤维为聚丙烯/聚乙烯BMF（由包含85%的树脂“Escorene3505G”和15%也得自埃克森公司(Exxon Corporation)的乙烯/α-烯烃共聚物“Exact4023”的混合物制备），其基重为约25g/m2，平均纤维旦尼尔为约0.8。合适的纺粘材料以商品名“Corosoft Plus20”、“Corosoft Classic20”和“Corovin PP-S-14”得自德国派讷的科罗温公司(Corovin GmbH of Peine,Germany)，并且梳理成网的聚丙烯/粘胶纤维材料以商品名“370/15”得自芬兰的J.W.索米宁公司(J.W.Suominen OY of Nakila,Finland)。本文可用的覆盖幅材的实例在例如授予Angadjivand的美国专利6,041,782、授予Bostock等人的美国专利6,123,077和Bostock等人的WO96/28216A中有公开。
实例
溶液制备方法
通过在蒸馏水中稀释购自美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA)的70%浓缩试剂级HNO3来制备含HNO3的溶液。
通过将所需量的购自美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA)的Zn(NO3)2·6H2O溶解在蒸馏水中来制备含Zn(NO3)2的溶液。
通过将所需量的购自美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA)的Zn(NO3)2·6H2O和所需量的购自美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA)的Fe(NO3)3·9H2O溶解在蒸馏水中来制备含Zn(NO3)2和一种非Cu金属的溶液。
通过将所需量的购自美国密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA)的Zn(NO3)2·6H2O和所需量的购自美国马萨诸塞州沃德希尔的阿法埃莎公司(Alfa Aesar,Ward Hill,MA,USA)的H3PO4·12MoO3·xH2O溶解在蒸馏水中来制备含Zn(NO3)2和一种非Cu金属的溶液。每络合物的水分子数目x通过在TGA中于空气中以5℃/min的扫描速率将45mg H3PO4·12MoO3·xH2O从室温加热至600℃来测定。分析加热前后的数据，得到估计值x=27±2。
浸渍方法
将所制得的溶液溶解在水中以得到所需浓度的溶液。采用单步法，将所有溶液混合在一起并然后用来浸渍活性炭。然后用足够的盐溶液浸渍活性炭以达到其吸液极限。这使得颗粒开始粘结在一起。吸收盐溶液后，然后在所示温度下干燥碳。
气体测试方法
基本方法：
按原接收到的状态测试活性炭基材或者在测试前通过在高温和氩气下干燥或通过在产生约85%相对湿度(RH)环境的含盐浆液的腔室中增湿至恒重来进行预先处理。所述盐浆液在100毫升（mL）去离子(DI)水中包含500克（g）KBr。将标记为“干”的样品干燥至恒重，然后用低于15%RH的作用气体流进行测试。该作用气体为包含SO2、NH3、HCN或C6H12的空气。将标记为“湿”的样品增湿至恒重，然后用80%RH的作用气体流进行测试。
SO 2 透过测试：
称取根据给定实例制得的浸渍碳的小量样品（折合为0.75g Kuraray GC的体积）并转移到管测试装置，管测试装置具有图3所示的配置。“轻拍”碳样品直至人眼观察不到显著的体积降低为止。然后将管中的碳样品暴露于200mL/min的含有1000ppm二氧化硫(SO2)的经处理的空气（<15%RH或80%RH）的测试流中。在活性炭样品下游使空气鼓泡通过100mL的涤气溶液（由蒸馏水和约0.5g KCl或NaCl组成）。使用pH电极监测涤气溶液的pH以测获SO2的透过点。透过时间定义为在碳样品的下游观察到36ppm的SO2浓度时的时间。
NH 3 透过测试：
称取根据给定实例制得的浸渍碳的小量样品（折合为0.75g Kuraray GC的体积）并转移到图3所示的管测试装置中。“轻拍”碳样品直至人眼观察不到显著的体积降低为止。然后将管中的碳样品暴露于200mL/min的含有1000ppm氨(NH3）的经处理的空气（<15%RH或80%RH）的测试流。使在碳样品下游的空气鼓泡过100mL涤气溶液（由蒸馏水和约0.5g KCl或NaCl组成）中。使用pH电极监测涤气溶液的pH以测获NH3的透过点。透过时间定义为在碳样品的下游观察到3.6ppm的浓度时的时间。
HCN透过测试：
称取根据给定实例制得的浸渍碳的小量样品（折合为0.75g Kuraray GC的体积）并转移到管测试装置中，该管测试装置类似于图3所示的装置，但配有带有火焰电离检测器的气相色谱仪(GC-FID)。“轻拍”所述碳样品直至人眼观察不到显著的体积降低为止。然后将管中的碳样品暴露于大约260mL/min的含有约2000ppm氰化氢(HCN)的经处理空气（<15%RH或80%RH）的测试流。使用GC-FID系统监测在碳样品下游的空气以得到HCN（作用气体）和氰（(NCCN)，HCN的常见分解产物）的透过点。透过时间定义为在碳样品的下游观察到5ppm的浓度时的时间。
C 6 H 12 透过测试：
称取根据给定实例制得的浸渍碳的小量样品（折合为0.75g Kuraray GC的体积）并转移到图3所示的管测试装置中。“轻拍”碳样品直至人眼观察不到显著的体积降低为。然后将管中的碳样品暴露于200mL/min的含有2000ppm环己烷(C6H12)的经处理空气（<15%RH或80%RH）的测试流。使用Miran SapphIRe IR监测碳样品下游空气中环己烷的透过点透过时间定义为在碳样品的下游观察到5ppm的浓度时的时间。
实例1
可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的12×35Kuraray GC型活性炭用作基材。通过混合在蒸馏水中含4M（摩尔每升：“M”）HNO3的酸性溶液与金属盐获得2.4MZn(NO3)2的浓度来制备最终浸渍溶液。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于160℃的温度下干燥大约3小时。
实例2
可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的12×35Kuraray GC型活性炭用作基材。通过混合在水中含0.5M（摩尔每升：“M”）HNO3的酸性溶液与金属盐获得2.4M Zn(NO3)2的浓度来制备最终浸渍溶液。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于160℃的温度下干燥3小时。
实例3
以两步法浸渍可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray ChemicalCo.,Ltd.,Osaka,Japan)的12×35Kuraray GC型Kuraray GC活性炭样品。首先用1.2M Zn(NO3)2、0.018M H3PO4·12MoO3和2.0M HNO3水溶液以0.7mL浸渍溶液每克活性炭的比率浸渍碳样品。将此经浸渍的碳在惰性气氛中于125℃下干燥2小时。然后用对于每g经处理的活性炭0.7mL的第二水溶液浸渍该经处理的碳，所述第二水溶液为1.2M Zn(NO3)2、0.018MH3PO4·12MoO3和2.0M HNO3。将此经两次浸渍的碳在氩气中于200℃的温度下干燥2小时。
实例4
可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)12×35Kuraray GC型活性炭用作基材。通过将Zn(NO3)2·6H2O溶解在蒸馏水中来制备最终浸渍溶液。金属盐达到2.4MZn(NO3)2的浓度。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于160℃的温度下干燥2小时。
实例5
如实例1中所述制备实例5，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥3小时。
实例6
如实例2中所述制备实例6，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥3小时。
实例7
如实例4中所述制备实例7，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥2小时。
实例8
如实例1中所述制备实例8，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于200℃的温度下干燥3小时。
实例9
如实例2中所述制备实例9，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于200℃的温度下干燥3小时。
实例10
如实例4中所述制备实例10，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于200℃的温度下干燥2小时。
实例11
如实例1中所述制备实例11，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于250℃的温度下干燥3小时。
实例12
如实例2中所述制备实例12，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于250℃的温度下干燥3小时。
实例13
可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的12×35Kuraray GC型活性炭用作基材。通过将Zn(NO3)2·6H2O溶解在蒸馏水中来制备最终浸渍溶液。金属盐达到2.4MZn(NO3)2的浓度。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于300℃的温度下干燥3小时。
实例14
如实例1中所述制备实例14，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于300℃的温度下干燥3小时。
实例15
如实例2中所述制备实例15，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于300℃的温度下干燥3小时。
实例16
如实例1中所述制备实例16，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于450℃的温度下干燥3小时。
实例17
如实例13中所述制备实例17，不同的是浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于450℃的温度下干燥3小时。
实例18
可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的12×35Kuraray GC型活性炭用作基材。通过混合在蒸馏水中含4M（摩尔每升：“M”)HNO3的酸性溶液与金属盐达到1.2MZn(NO3)2和1.2M Fe(NO3)3的浓度来制备最终浸渍溶液。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥大约3小时。
实例19
如实例1中所述制备实例19，不同的是所用的活性炭为来自宾夕法尼亚州匹兹堡的卡尔冈碳素公司(Calgon Carbon Corporation,Pittsburgh,PA)的CDND1230。同样，将浸渍溶液和活性炭混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥3小时。
实例20
可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的12×35Kuraray GC型活性炭用作基材。通过混合蒸馏水与金属盐达到1.2M Zn(NO3)2和1.2M Fe(NO3)3的浓度来制备最终浸渍溶液。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥大约3小时。
实例21
使用来自宾夕法尼亚州匹兹堡的卡尔冈碳素公司(Calgon CarbonCorporation,Pittsburgh,PA)的活性炭CDND1230作为基材。通过混合蒸馏水与金属盐达到2.4M Zn(NO3)2的浓度来制备最终浸渍溶液。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥大约3小时。
实例22
使用来自弗吉尼亚州卡温顿的维实伟克化学事业部(Westvaco ChemicalDivision,Covington,VA)的活性炭NUCHAR WV-B（10×25目)作为基材。通过混合蒸馏水与金属盐达到2.4M Zn(NO3)2的浓度来制备最终浸渍溶液。以大约1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥大约3小时。
实例23
使用来自弗吉尼亚州卡温顿的维实伟克化学事业部(Westvāco ChemicalDivision,Covington,VA)的活性炭NUCHAR WV-B（10×25目）作为基材。通过混合在蒸馏水中含4M（摩尔每升：“M”）HNO3的酸性溶液与金属盐达到2.4M Zn(NO3)2的浓度来制备最终浸渍溶液。以大约1g:0.9mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥大约3小时。
实例24
使用来自弗吉尼亚州卡温顿的维实伟克化学事业部(Westvāco ChemicalDivision,Covington,VA)的活性炭NUCHAR WV-B（10×25目）作为基材。通过混合蒸馏水与金属盐达到1.2M Zn(NO3)2和1.2M Fe(NO3)3的浓度来制备最终浸渍溶液。以大约1g:1mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在氩气氛中于180℃的温度下干燥大约3小时。
实例25
可得自日本大阪的可乐丽化学株式会社(Kuraray Chemical Co.,Ltd.,Osaka,Japan)的12×35Kuraray GC型活性炭用作基材。通过将Zn(NO3)2·6H2O溶解在蒸馏水中来制备最终浸渍溶液。金属盐达到2.3MZn(NO3)2的浓度。以1g:0.8mL的比率合并碳与浸渍溶液。然后将该混合物在空气中于140℃的温度下干燥5小时。
使用前述测试方法进行测试，用蒸汽或气体作用于实例1-25的样品。测试结果与来自市售Calgon URC和自美国专利7,309,513复制的样品的测试结果一道示于下表1中，其中，Calgon URC为一种使用铜和钼盐制得的惠特莱特(Whetlerite)多气体碳(multigas carbon)，美国专利7,309,513描述了其中用钨盐代替昂贵的钼盐的另一基于铜的惠特莱特(Whetlerite)型多气体碳。
表1
干透过测试结果
Figure BDA00003073003400221
1Calgon URC，可商购自美国宾夕法尼亚州匹兹堡的卡尔冈碳素公司(Calgon CarbonCompany,Pittsburgh,PA,USA)
2测试前样品在空气中于大约120℃下干燥以降低含水量。
3对于其中在HCN测试过程中未观察到NCCN生成的样品，NCCN透过时间列为N。
表2
湿透过测试结果
Figure BDA00003073003400222
Figure BDA00003073003400231
1Calgon URC，可商购自美国宾夕法尼亚州匹兹堡的卡尔冈碳素公司(Calgon CarbonCompany,Pittsburgh,PA,USA)。
2测试和增湿前样品在空气中于大约120℃下干燥。
3对于其中在HCN测试过程中未观察到NCCN生成的样品，NCCN透过时间列为N。
图4示出了自实例7、6和5得到的X-射线衍射图。样品被加热（在氩气中）至Tf=180℃。该图表明，随着浸渍溶液中HNO3的浓度增大，ZnO衍射峰的相对强度减小并变宽，这是ZnO平均微晶尺寸减小的指征，ZnO平均微晶尺寸减小可从谢乐公式推断出。
图5示出了自从2.4M Zn(NO3)2/4M HNO3浸渍溶液制得的样品获得的X-射线衍射图。样品分别被加热（在氩气中）至Tf=180℃（实例5）、300℃（实例14）和450℃（实例16）。使用谢乐公式及散射角介于大约30°和40°之间的数据计算了这些样品的平均ZnO浸渍物晶粒尺寸。平均浸渍物晶粒尺寸为≤2nm（实例5）、(6±3)nm（实例14）和(16±1)nm（实例16）。
如此，本文公开了含氧化锌的过滤介质及其形成方法的实施例。本领域的技术人员将会知道，本发明可以通过除所公开的那些实施例之外的实施例进行实施。所公开的实施例用于举例说明而非限制，并且本发明仅受随后的权利要求书限制。

Claims (20)

1.一种过滤介质，所述过滤介质包含：
活性炭颗粒；和
设置于所述活性炭颗粒的表面上的氧化锌粒子，
其中所述氧化锌粒子的平均微晶尺寸不大于约50nm。
2.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述过滤介质包含至少约5重量%的氧化锌。
3.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述过滤介质包含约15重量%至约25重量%的氧化锌。
4.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述平均微晶尺寸不大于30nm。
5.根据权利要求1所述的过滤介质，其中所述平均微晶尺寸不大于20nm。
6.一种用于从空气去除污染物的滤筒，所述滤筒包含：
容纳在壳体内的经浸渍活性颗粒的层，其中所述经浸渍活性颗粒包含根据权利要求1所述的过滤介质。
7.根据权利要求6所述的滤筒，其中所述氧化锌粒子的平均晶体尺寸不大于约20nm。
8.一种呼吸器，所述呼吸器包含滤筒，所述滤筒含有根据权利要求1所述的过滤介质。
9.一种制备过滤介质的方法，所述方法包括：
提供包含硝酸锌的浸渍溶液；
使基材与所述浸渍溶液接触以将所述硝酸锌浸渍于所述基材上；并且
加热所被浸渍的溶液以将所述硝酸锌转化为氧化锌。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述浸渍溶液还包含浓度为至少约0.5M的硝酸。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述硝酸的浓度为至少约2.0M。
12.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括使所述基材与第二浸渍溶液接触。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法还包括使所述基材与高分子量胺接触。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述高分子量胺为三亚乙基二胺(TEDA)。
15.根据权利要求9所述的方法，其中所述浸渍溶液还包含非锌盐。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述非锌盐为Fe(NO3)3。
17.根据权利要求9所述的方法，其中所述浸渍溶液包含Cu(NO3)2、CuCl2、Fe(NO3)3、Al(NO3)3、FeCl2、FeCl3、Ca(NO3)2、ZnCl2、醋酸锌、醋酸铜或它们的组合。
18.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括在加热前干燥经浸渍的所述基材。
19.根据权利要求9所述的方法，其中经浸渍的所述基材被加热到约180℃至约300℃。
20.根据权利要求10所述的方法，其中所述方法在一步中进行。
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