CN105457183A - 一种适合高污染天气的呼吸面罩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合高度污染天气的呼吸面罩，包括被针织物覆盖的面具主体，所述面罩包括：滤芯连接孔，滤芯与所述滤芯连接孔连接；透镜孔，透镜安装在所述透镜孔中；排气孔，用于排出内部空气的排气单元安装到所述排气孔上；以及挂钩，设置为向后突起，所述面具被戴在使用者的面部以保护面部不受有毒物质的侵害，所述滤芯按照空气的流动方向，先后设置有第一吸附部件、催化部件和第二吸附部件。本发明的呼吸面罩可以在雾霾PM2.5达到1000以上时，将空气净化到PM2.5为0，并将空气中苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的去除达到了0.01毫克/立方米以下，同时保护佩戴者的皮肤及眼睛。

Description

一种适合高污染天气的呼吸面罩
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种适合高污染天气的呼吸面罩。
背景技术
雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要组成。
2015年11月中上旬，以沈阳等地为代表的城市，其雾霾PM2.5指数达到了惊人的1140，属于重度污染。在这类环境下，污染物不仅伤害人们的呼吸系统，还会导致眼睛等器官产生灼烧感，损伤眼睛的健康。
现有的防护措施，一般是采用口罩，口罩分仅仅具备过滤功能的医用口罩，以及掺杂有活性炭的口罩。这类口罩，仅仅起过滤功能，对空气中的细微颗粒不能完全过滤，同时空气中的有害气体，比如硫氧化物和氮氧化物，甚至甲苯、甲醛、丙烯醛等有机污染物，仍能通过上述口罩进入佩戴者的呼吸系统，对身体健康造成极大损害。
同时，所述防护，仅仅置于口鼻部位，对于脸部其他器官，比如眼睛，没有任何保护作用。目前市面上还有呼吸面具在售，其参考防毒面具的设计进行简化。但这类呼吸面具比较笨重，一般只适合在极端的环境下保护作业者使用，在日常生活中佩戴，舒适性是很大的问题，同时，其美观度也不够，不适合在日常生活中佩戴。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适合高度污染天气的呼吸面罩，其采用特定的呼气与吸气结构，在实现过滤功能的前提下，还能对空气进行催化，将空气中的有害物质，比如氮氧化物、碳氧化物、有机气味污染比如苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛等，进行分解、氧化或/和吸附，对空气进行杀菌净化，保证过滤的空气洁净，保护了作业者的身体健康。
本发明的目的之一还在于提供一种呼吸面罩，在保护佩戴者的呼吸系统的同时，能够保护佩戴者的眼睛以及面部皮肤。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种适合高度污染天气的呼吸面罩，包括被针织物覆盖的面具主体，所述面罩包括：滤芯连接孔，滤芯与所述滤芯连接孔连接；透镜孔，透镜安装在所述透镜孔中；排气孔，用于排出内部空气的排气单元安装到所述排气孔上；以及挂钩，设置为向后突起，所述面具被戴在使用者的面部以保护面部不受有毒物质的侵害，所述滤芯按照空气的流动方向，先后设置有第一吸附部件、催化部件和第二吸附部件。
所述第一吸附部件设置有纤维过滤层，所述纤维过滤层叠加有纸质纤维物过滤层和超细玻璃纤维物过滤层。
所述催化部件设置有催化剂层，所述催化剂包括如下组分，
A)5％-20％的β型硅酸铁，所述β型硅酸铁组成如下所示：
(x+y)M(2/n)O·xFe2O3·yAl2O3·zSiO2·wH2O
式中，M表示阳离子，n是阳离子M的原子价，x+y+z＝1，z/x为100-220，w为1以上的正整数，其SiO2/Al2O3的摩尔比为550-800；
B)1％-10％的掺杂有Ce的GdFeO3与TiO2混合物，Ce:GdFeO3:TiO2的摩尔比为0.25:1:2，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型；
C)余量的ZSM-5分子筛。
所述第二吸附部件设置有吸附层，所述吸附层由活性炭和载有银的纳米二氧化钛组成，其混合质量比为5:1-2:1，例如4.5:1，4:1，3.5:1，3:1等。
将本发明的呼吸面罩置于佩戴者的口鼻，吸入的空气进入第一吸附部件，在第一吸附部件中，先后经过纸质纤维层与超细玻璃纤维层的过滤，对空气中的颗粒物以及大分子物质进行过滤。
随后经过滤后的空气进入催化部件，在催化部件中，空气中的有机污染物，例如甲醛等，被催化氧化，变为无害或易于吸收的其他有机物。
经催化后的空气，进入第二吸附部件。空气中被催化氧化的有机污染物被活性炭吸收，且分布于活性炭中的银，对空气中的微生物进行杀毒，从而降低了细菌的含量。从而实现了对佩戴者呼吸系统的保护。
本发明的适合高污染天气的呼吸面罩采用针织物覆盖的面具，面具主体采用橡胶、硅胶、软质PVC、TPU或PU聚氨酯、TPE或TPR等弹性材料，所述主体的材料柔然并具备弹性，与佩戴者的脸部比较契合，不会产生佩戴空隙从而导致漏气等情形的发生。所述面具主体采用针织物覆盖，一方面可以提升佩戴者的舒适度，另一方面可以增加美观度。
本发明的面罩具备透镜，所述透镜可以有效保护佩戴者的眼睛并不会影响视线。
本发明的滤芯按照空气的流动方向，先后设置有第一吸附部件、催化部件和第二吸附部件，滤芯通过选取特定组分A和组分B，使得该催化剂产生协同效应，能够在雾霾PM2.5达到1000以上时，仍然使得该呼吸面罩对空气中雾霾PM2.5显著下降到0。同时，本发明的催化剂活性高，室温下即能起到催化作用，将空气中的甲醛、苯等有机物降解称为二氧化碳，并将对人体有害的硫氧化物、氮氧化物催化氧化为较高价态，进而用活性炭吸附，将各种污染物降低至ppm级。苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛的去除达到了0.01毫克/立方米以下，同时显著降低了循环气中的微生物含量。
具体实施方式
本发明通过下述实施例对本发明的呼吸面具进行说明。
实施例1
一种适合高度污染天气的呼吸面罩，包括被针织物覆盖的面具主体，所述面罩包括：滤芯连接孔，滤芯与所述滤芯连接孔连接；透镜孔，透镜安装在所述透镜孔中；排气孔，用于排出内部空气的排气单元安装到所述排气孔上；以及挂钩，设置为向后突起，所述面具被戴在使用者的面部以保护面部不受有毒物质的侵害，所述滤芯按照空气的流动方向，先后设置有第一吸附部件、催化部件和第二吸附部件。
所述第一吸附部件设置有纤维过滤层，所述纤维过滤层先后顺序叠加有纸质纤维物过滤层和超细玻璃纤维物过滤层。
所述催化部件设置有催化剂层，通过浸渍法制备得到催化剂，包括如下组分，
A)10％的β型硅酸铁，所述β型硅酸铁组成如下所示：
(x+y)M(2/n)O·xFe2O3·yAl2O3·zSiO2·wH2O
式中，M表示阳离子，n是阳离子M的原子价，x+y+z＝1，z/x为150，w为2，其SiO2/Al2O3的摩尔比为550-800；
B)5％的掺杂有Ce的GdFeO3与TiO2混合物，Ce:GdFeO3:TiO2的摩尔比为0.25:1:2，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型；
C)余量的ZSM-5分子筛。
所述第二吸附层由活性炭和载有银的纳米二氧化钛组成，其混合质量比为3:1。
为测试其净化功能，通入雾霾PM2.5指数为1400的大气，并使得气体的苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量达到10毫克/立方米，粉尘含量为中等。将所述气体通过本发明的呼吸面罩，其雾霾PM2.5指数下降为0，苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量达到0.01毫克/立方米以下。
对比例1
组分A含量15％，不含组分B，其余条件不变，其PM2.5值为40，苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量在0.1毫克/立方米以上。
对比例2
组分B含量15％，不含组分A，其余条件不变，其PM2.5值为39，苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量在0.1毫克/立方米以上。
对比例3
将组分C的ZSM-5分子筛替换为三氧化二铝，其余条件不变，其PM2.5值为47，苯、甲苯、二甲苯、乙苯、苯乙烯、甲醛、乙醛、丙烯醛含量在0.1毫克/立方米以上。
上述实施例及对比例说明，本发明的呼吸面具的滤毒罐几种组分之间以及催化剂载体之间存在特定的联系，省略或替换其中一种或几种，都不能达到本申请的特定效果，证明其产生了协同效应。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的呼吸面具及采用的催化剂，但本发明并不局限于上述催化剂，即不意味着本发明必须依赖上述详细催化剂才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (1)

1.一种适合高度污染天气的呼吸面罩，包括被针织物覆盖的面具主体，所述面罩包括：滤芯连接孔，滤芯与所述滤芯连接孔连接；透镜孔，透镜安装在所述透镜孔中；排气孔，用于排出内部空气的排气单元安装到所述排气孔上；以及挂钩，设置为向后突起，所述面具被戴在使用者的面部以保护面部不受有毒物质的侵害，所述滤芯按照空气的流动方向，先后设置有第一吸附部件、催化部件和第二吸附部件；
所述第一吸附部件设置有纤维过滤层，所述纤维过滤层叠加有纸质纤维物过滤层和超细玻璃纤维物过滤层；
所述催化部件设置有催化剂层，所述催化剂包括如下组分，
A)5％-20％的β型硅酸铁，所述β型硅酸铁组成如下所示：
(x+y)M(2/n)O·xFe2O3·yAl2O3·zSiO2·wH2O
式中，M表示阳离子，n是阳离子M的原子价，x+y+z＝1，z/x为100-220，w为1以上的正整数，其SiO2/Al2O3的摩尔比为550-800；
B)1％-10％的掺杂有Ce的GdFeO3与TiO2混合物，Ce:GdFeO3:TiO2的摩尔比为0.25:1:2，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型；
C)余量的ZSM-5分子筛；
所述第二吸附过滤吸附部件设置有吸附层，所述吸附层由活性炭和载有银的纳米二氧化钛组成，其混合质量比为5:1-2:1。
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