CN106110766A - 从空气中清除不想要的物质的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及从空气中清除不想要的物质的方法和设备。一种用于从空气中清除不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维、开孔聚氨酯泡沫等等，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该玻璃纤维、开孔聚氨酯泡沫等上；和除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒。

Description

从空气中清除不想要的物质的方法和设备
本申请是申请号为200980146184.X(国际申请日为2009年9月21日)、发明名称为“从空气中清除不想要的物质的方法和设备”的进入国家阶段的PCT申请的分案申请。
发明人
Francois Hauville
对待决现有专利申请的参考
本专利申请：
(i)要求名称为“从空气中清除不想要的物质和/或中和空气中的不想要的物质的方法和设备”(METHOD AND APPARATUS FOR PURGING UNWANTED SUSTANCES FROM AIR AND/ORNEUTRALIZING UNWANTED SUBSTANCES IN AIR)(代理人案号No.FIPAK-8PROV)的待决现有美国临时专利申请No.61/098440(由Francois Hauville在09/19/08提交)的权益；
(ii)要求名称为“从空气中清除不想要的物质的方法和设备”
(METHOD AND APPARATUS FORPURGINGUNWANTED SUSTANCES FROM AIR)(代理人案号No.FIPAK-9PROV)的待决现有美国临时专利申请No.61/244218(由Francois Hauville在09/21/09提交)的权益；和
(iii)是名称为“从空气中清除不想要的物质的方法和设备”(METHOD AND APPARATUSFOR PURGING UNWANTED SUSTANCES FROM AIR)(代理人案号No.FIPAK-8)的待决现有美国非临时专利申请No.12/465434(由FrancoisHauville在05/13/09提交)的部分延续案。
三个上述专利申请在此引入作为参考。
技术领域
本发明通常涉及空气过滤器，更具体地涉及从空气中清除不想要的物质的这类空气过滤器，即，涉及从空气中除去不想要的物质和/或中和空气中不想要的物质的空气过滤器。
背景技术
空气过滤器被用于从空气中清除不想要的物质。作为举例而非限制，空气过滤器通常用于实验室中，在将空气从排风厨中排放之前，例如在排放到大气或者排放到实验室的环境空气中之前，从该排风厨的空气中清除不想要的物质。
在上述实验室应用中，该空气过滤器通常使用活性炭颗粒，来从空气中清除不想要的物质。活性炭通常优选用于空气过滤器中，因为活性炭在清除空气中的溶剂方面是非常有效的。此外，使用活性炭颗粒通常是非常有利的，这是因为活性炭颗粒易于处理，和因为它们自然地填充成其间具有空隙的封闭空间，以合并成与极好的空气流的高表面积接触。通常，将活性炭颗粒布置在简单的过滤器框架中，俘获在两个相对的筛子(例如网孔、网格等)之间，其使得空气穿过其中，而将活性炭颗粒保留在其间。
虽然活性炭颗粒在清除空气中的溶剂方面是极其有效的，但是它们在清除空气中的酸方面是非常无效的。因此，在排风厨中可能使用酸时，必须将特殊的添加剂(例如稀土金属、有机金属催化剂等等)加入到该活性炭颗粒中，来清除空气中的酸。但是，这些添加剂往往降低活性炭颗粒的有效表面积，从而降低了过滤能力。此外，这些除酸添加剂通常在从空气中除酸方面仅仅适度有效，并且在许多情况中可能包含相对有毒的材料，这可通过空气流过所述过滤器而释放到空气中。
因此，将除酸添加剂与活性炭颗粒结合到一起产生了这样的空气过滤器，其具有降低的除溶剂效率，并且其仅仅具有适度的除酸有效性。
由于前述原因，需要一种新的和改进的空气过滤器，其在除溶剂和除酸两方面是非常有效的，并且其是高效工作的，而且不使用有毒添加剂。
发明内容
本发明的这些和其他目的是通过提供和使用一种新的空气过滤器来实现的，其包含至少两级：除酸段和除溶剂段。该除酸段通常包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质。该除溶剂段通常包含填充在两个相对筛子(例如网孔、网格等等)之间的溶剂清除颗粒。
在本发明的一种优选形式中，提供了一种用于清除空气中不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：除酸段；和除溶剂段。
在本发明的另一种形式中，提供一种用于清除空气中不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将该碳酸氢钠固定到玻璃纤维上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒。
在本发明的另一种形式中，提供了一种用于清除空气中不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含开孔聚氨酯泡沫，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将该碳酸氢钠固定到开孔聚氨酯泡沫上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒。
在本发明的另一种形式中，提供了一种从空气中清除不想要的物质的方法，该方法包括：
提供用于清除空气中不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：除酸段；和除溶剂段；以及
使待过滤的空气通过该空气过滤器，以从该空气中清除不想要的物质。
并且在本发明的另一种形式中，提供一种从空气中清除不想要的物质的方法，该方法包括：
提供用于清除空气中不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该玻璃纤维上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒；和
使待过滤的空气通过该空气过滤器，以从该空气中清除不想要的物质。
并且在本发明的另一种形式中，提供一种从空气中清除不想要的物质的方法，该方法包括：
提供用于清除空气中不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含开孔聚氨酯泡沫，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该开孔聚氨酯泡沫上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒；和
使待过滤的空气通过该空气过滤器，以从该空气中清除不想要的物质。
附图说明
本发明的这些和其他目的和特征将通过下面的本发明优选实施方案的详细说明，来进行更充分地公开或者使其更显而易见，将所述的实施方案与附图一起考虑，其中相同的附图标记表示相同的部件，以及其中：
图1是示意图，表示了根据本发明所形成的一种新型空气过滤器；
图1A是示意图，表示了根据本发明所形成的另外一种新型空气过滤器；
图2-4是示意图，表示了该新型空气过滤器的除酸段是如何能够制作的；和
图5是示意图，表示了该新型空气过滤器的除溶剂段进一步的细节。
具体实施方式
概论
本发明提供了一种新的和改进的空气过滤器，其以高的效率从空气中有效清除溶剂和酸二者。为此，现在参见图1和1A，其中示出了根据本发明所形成的一种新型空气过滤器5。空气过滤器5通常包括两段：除酸段10，随后是除溶剂段15。
除酸段10通常包含空气可透过的骨架20，其上安置有酸中和性物质25。在本发明的一种优选的形式中，现在参见图1，除酸段10包含纤维(例如玻璃纤维)，其上附着有碳酸氢钠。在本发明的另一种优选的形式中，现在参见图1A，除酸段10包含开孔泡沫(例如开孔聚氨酯泡沫)，其上附着有碳酸氢钠。
除溶剂段15通常包含溶剂清除颗粒30，该颗粒填充在两个相对的空气可透过的筛子(例如网孔、网格等)35之间。在本发明的一种优选的形式中，该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒。
作为这种构造的结果，当空气通过该空气过滤器5时，空气首先通过除酸段10，在这里酸中和性物质25(例如碳酸氢钠)有效地中和了空气中可能存在的任何酸。其后，该空气通过除溶剂段15，在这里溶剂清除颗粒30(例如活性炭颗粒)清除了空气中可能存在的任何溶剂。
除酸段10
接下来参见图1、1A和2-4，除酸段10通常包含空气可透过的骨架20，其上安置有酸中和性物质25。
在本发明的一种优选的形式中，现在参见图1，除酸段10包含玻璃纤维，该纤维上附着有碳酸氢钠。碳酸氢钠在中和酸方面是极其有效的，并且相对廉价，但是它的粉末状连结使得它难以用于空气过滤器中，其中需要高的表面积接触。本发明通过提供了一种将碳酸氢钠负载在除酸段中的新的和改进的方法，从而解决了这个困难，并且使得在实践中在空气过滤器中使用碳酸氢钠。
更具体的，现在参见图2，除酸段10优选包含空气可透过的玻璃纤维物质，其一起产生了空气可透过的骨架20。这些玻璃纤维是非常耐酸和耐碱的，并且易于使得空气通过，具有微不足道的压力损失。接下来参见图3，该玻璃纤维涂覆有粘合剂40。然后，现在参见图4，将碳酸氢钠粉末沉积到该玻璃纤维上，使用粘合剂40将碳酸氢钠粉末粘合到玻璃纤维上。
因此，可以看出碳酸氢钠散布在其中，并且附着到空气可透过的骨架20上，这样通过其中的空气产生了与该碳酸氢钠极好的表面积接触，在其上碳酸氢钠能够中和空气中的酸。
如果期望，除酸段10可以包含空气可透过的骨架20，该骨架是用这样的结构和/或材料制成，其不同于以下物质或者除了以下物质之外的物质：玻璃纤维(例如聚氨酯纤维、开孔泡沫等等)，和/或除酸段20可以包含酸中和性物质25，该物质不同于下面的物质或者是下面的物质之外的物质：碳酸氢钠(例如氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙，等等)。
因此，在本发明的另一种优选的形式中，现在参见图1A，除酸段10包含开孔泡沫，其上附着有酸中和性物质。作为举例而非限制，除酸段10优选包含开孔聚氨酯泡沫(优选具有孔特性20PPI，即，每英寸上20个孔)，其上附着有碳酸氢钠。该开孔聚氨酯泡沫是非常耐酸和耐碱的，并且易于使空气通过其中，具有微不足道的压力损失。
除溶剂段15
现在参见图5，除溶剂段15通常包含溶剂清除颗粒30，其填充在两个相对的筛子(例如网孔、网格等)35之间。在本发明一种优选的形式中，该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒，其俘获在两个相对的筛子(例如网孔、网格等)之间，其使得空气通过其中，但是将活性炭颗粒保留在其间。
两段构造
现在返回图1，可以看出该新型空气过滤器5包含过滤器框架45，其中安装有两个过滤器段，除酸段10，随后是除溶剂段15。除酸段10包含空气可透过的骨架20(优选玻璃纤维或者开孔聚氨酯泡沫)，其上安置有酸中和性物质25(优选碳酸氢钠)。除溶剂段15包含溶剂清除颗粒30(优选活性炭颗粒)。作为这种构造的结果，当空气通过空气过滤器5时，空气首先通过除酸段10，在这里酸中和性物质25(例如碳酸氢钠)中和了空气中可能存在的酸。其后，该空气通过除溶剂段15，在这里溶剂清除颗粒30(例如活性炭颗粒)清除了该空气中可能存在的溶剂。因此，本发明的新型空气过滤器能够从通过该过滤器的空气中清除酸和溶剂二者。
显著地，前述构造提供了明显胜过现有技术的优点，因为它将除酸操作与除溶剂操作分开，使得每个操作在单个过滤器框架的单独的段中进行，由此使得每个操作对于它本身的具体目的来说是优化的，而不削弱其他操作。
更具体而言，本发明的除酸段优选是通过使用高度有效的和相对廉价的碳酸氢钠中和酸来优化的，该碳酸氢钠负载在空气可透过的骨架结构(例如玻璃纤维、开孔聚氨酯泡沫等)上。在这方面，应当理解与空气过滤器中传统使用的用于清除空气中的酸的稀土金属和有机金属催化剂相比，碳酸氢钠在中和空气中的酸方面是明显更有效的。显著地，在空气过滤器中使用碳酸氢钠还消除了在使用现有技术的稀土金属和有机金属催化剂时可能存在的对毒性的担忧。
此外，本发明的除溶剂段优选是如下来优化的：使用高度有效的活性炭颗粒来清除空气中的溶剂，而没有加入前述除酸的稀土金属和有机金属催化剂(这可能降低其除溶剂能力)。
逆转所述段的次序
在前述讨论中，在空气流中，除酸段10在除溶剂段15之前，即，移动通过该空气过滤器的空气移动通过除酸段10，然后移动通过除溶剂段15。但是，应当理解，当期望时，该酸中和段可以在除溶剂段之后，即，移动通过空气过滤器的空气可以移动通过除溶剂段，然后移动通过除酸段。
本发明的其他方面
因此，可以看到本发明具有诸多的独特方式，包括：(i)空气过滤器的两段复合结构，其结合了除酸段和除溶剂段，(ii)在空气过滤器中使用了碳酸氢钠，和(iii)碳酸氢钠负载在空气过滤器中的方式(例如，负载在空气可透过的骨架例如玻璃纤维、开孔聚氨酯泡沫等上)。
此外，本发明清除了空气中的酸，而不需使用有毒的添加剂。
并且本发明清除了空气中不想要的酸，而没有减小空气过滤器的清除空气中的溶剂的能力。
同样，本发明利用了廉价的酸中和性物质，来清除空气中的酸。
另外，本发明提供了粉末到纤维和/或开孔泡沫上的粘合，其能够以廉价的方式进行工业化。
并且本发明提供了一种新型空气过滤器，其对于过滤通风厨中的空气是特别有利的。
根据本发明，对本领域技术人员来说，本发明仍然的其他优点将是显而易见的。
改进
应当理解本发明决不局限于此处所公开的和/或附图中所示的具体的结构，而是还包括本发明范围中的任何的改进或者等价物。

Claims (26)

1.一种空气过滤器，其用于从空气中清除不想要的物质，该空气过滤器包括：
除酸段；和
除溶剂段。
2.根据权利要求1的空气过滤器，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，该骨架具有安置在其上的酸中和性物质。
3.根据权利要求2的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维。
4.根据权利要求2的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含聚氨酯纤维。
5.根据权利要求4的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维和聚氨酯纤维二者。
6.根据权利要求2的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含开孔泡沫。
7.根据权利要求2的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含开孔聚氨酯泡沫。
8.根据权利要求7的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含孔特性为20PPI的开孔聚氨酯泡沫。
9.根据权利要求2的空气过滤器，其中该酸中和性物质包含碳酸氢钠。
10.根据权利要求9的空气过滤器，其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该空气可透过的骨架上。
11.根据权利要求9的空气过滤器，其中该酸中和性物质包含选自下面的至少一种：碳酸氢钠、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钙、碳酸氢钙、氢氧化钙。
12.根据权利要求2的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维，该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将该碳酸氢钠固定到该空气可透过的骨架上。
13.根据权利要求2的空气过滤器，其中该空气可透过的骨架包含聚氨酯泡沫，该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到空气可透过的骨架上。
14.根据权利要求1的空气过滤器，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒。
15.根据权利要求14的空气过滤器，其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒。
16.根据权利要求1的空气过滤器，其中该除酸段在该除溶剂段之前。
17.根据权利要求1的空气过滤器，其中该除溶剂段在该除酸段之前。
18.一种空气过滤器，其用于从空气中清除不想要的物质，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该玻璃纤维上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒。
19.根据权利要求18的空气过滤器，其中该除酸段在该除溶剂段之前。
20.根据权利要求18的空气过滤器，其中该除溶剂段在该除酸段之前。
21.一种空气过滤器，其用于从空气中清除不想要的物质，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含开孔聚氨酯泡沫，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该开孔聚氨酯泡沫上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒。
22.根据权利要求21的空气过滤器，其中该除酸段在该除溶剂段之前。
23.根据权利要求21的空气过滤器，其中该除溶剂段在该除酸段之前。
24.一种用于从空气中清除不想要的物质的方法，该方法包括：
提供用于从空气中清除不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：
除酸段；和
除溶剂段；和
使待过滤的空气通过该空气过滤器，以从该空气中清除不想要的物质。
25.一种用于从空气中清除不想要的物质的方法，该方法包括：
提供用于从空气中清除不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含玻璃纤维，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该玻璃纤维上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒；和
使待过滤的空气通过该空气过滤器，以从该空气中清除不想要的物质。
26.一种用于从空气中清除不想要的物质的方法，该方法包括：
提供用于从空气中清除不想要的物质的空气过滤器，该空气过滤器包括：
除酸段，其中该除酸段包含空气可透过的骨架，其上安置有酸中和性物质，其中该空气可透过的骨架包含开孔聚氨酯泡沫，并且该酸中和性物质包含碳酸氢钠，以及其中使用粘合剂将碳酸氢钠固定到该开孔聚氨酯泡沫上；和
除溶剂段，其中该除溶剂段包含俘获在两个空气可透过的筛子之间的溶剂清除颗粒，以及其中该溶剂清除颗粒包含活性炭颗粒；和
使待过滤的空气通过该空气过滤器，以从该空气中清除不想要的物质。
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