CN106334373A - 一种复合空气净化滤纸材料及应用其的滤芯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合空气净化滤纸材料及应用其的滤芯，所述复合空气净化滤纸材料包括以任意顺序叠加设置的活性炭纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及杀菌支撑层。本复合空气净化滤纸材料与现有滤纸材料相比，设有活性炭纤维预过滤层，以本复合空气净化滤纸材料制备的空气净化滤芯能显著提高对环境中的异味等污染物分子的快速净化吸附性能，有利于提高整个滤芯对气态污染物分子去除速率。

Description

一种复合空气净化滤纸材料及应用其的滤芯
技术领域
本发明涉及一种复合空气净化滤纸材料及应用其的滤芯,属于空气净化领域。
背景技术
随着人们生活水平的提高，各种新型的装修材料被应用于室内家居生活中，造成了室内环境污染问题逐渐加剧。在众多室内污染物中，甲醛是最严重的气体污染物之一，它无色、具有强烈刺激性气味，已被世界卫生组织(WHO)确定为强致癌致畸物质。研究表明，甲醛释放周期长达三到十五年。我国室内空气质量国家标准规定，住宅和办公场所空气中甲醛卫生标准为0.10mg/m3(GB/T 18883-2002)。长期接触低剂量甲醛容易引起消化功能降低、慢性呼吸道疾病、神经系统紊乱、妊娠综合症等，也会引起新生儿染色体异常、白血病，智力下降等症状。浓度更高时可直接引起恶心呕吐，咳嗽胸闷，气喘、肺癌、甚至会立即致人死亡。
常规的空气净化器类产品使用的净化器滤芯往往是将活性炭等类似颗粒分散到具有蜂窝结构的塑料制件中，虽然对室内环境中的甲醛等异味气体具有去除作用，但是受制于此种结构限制，不能实现快速的除异味净化的功能。因此，迫切需要具有有效去除有毒有害气体以及除异味功能的复合空气净化滤芯，实现对环境的快速有效净化。
发明内容
针对现有空气净化器中滤芯所用材料的不足，本发明提供一种显著提高净化效果的复合空气净化滤纸材料及应用其的滤芯。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合空气净化滤纸材料，包括以任意顺序叠加设置的活性炭纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及杀菌支撑层。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述活性炭纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及杀菌支撑层沿各层的厚度方向依次叠加设置。
进一步，所述活性炭纤维预过滤层由活性炭纤维与基材按质量比1:9-9:1混合纺织构成，所述基材为无纺布、竹纤维、针刺棉纤维中至少一种。
进一步，所述吸附催化颗粒层由浸渍有催化剂成分的活性炭制成，或由负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体制成。优选的，所述浸渍有催化剂成分的活性炭选用CTC(四氯化碳吸附率)在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，浸渍的催化剂成分为MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或几种的共聚物，所述催化剂成分浸渍的质量百分比为0.01％-20.0％(指催化剂成分占催化剂成分与活性炭总质量的百分比)；优选的，所述负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体为金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或几种的共聚物，或所述负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体由在一种或任意几种所述金属氧化物表面沉积贵金属制成，所述贵金属为Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种，所述室温甲醛催化剂粉末的粒径为20-100目，所述室温甲醛催化剂粉末负载的质量百分比为0.01％-10.0％(指室温甲醛催化剂粉末占室温甲醛催化剂粉末与催化剂载体总质量的百分比)。
采用此步骤的有益效果是在金属氧化物表面沉积贵金属能提高室内空气净化的效果。
进一步，所述颗粒物过滤层由含有PP熔喷层的HEPA滤纸制成；
进一步，所述杀菌支撑层由涂覆或喷涂有纳米银、纳米铜中的一种或纳米银铜双离子杀菌剂的基材制成，所述基材包括无纺布、PP、纤维棉中至少一种，所述杀菌剂的质量占基材和杀菌剂总质量的百分比为0.01％-10.0％。
采用此步骤的有益效果是杀菌支撑层主要起到支撑PP熔喷层的作用；同时能对透过PP熔喷层或者集聚在PP熔喷层的颗粒物、细菌微生物等进行拦截杀灭。
进一步，所述活性炭纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及杀菌支撑层通过热压或胶黏工艺组装在一起。
本发明还提供一种空气净化滤芯，所述滤芯由上述复合空气净化滤纸材料制成。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述滤芯由单层或多层重复设置的空气净化滤纸材料直接打折、黏胶构成过滤器，再粘结边框固定成型。
采用此步骤的有益效果是空气净化滤纸材料多层重复设置可以增加去除污染物和异味的效果。
进一步，所述过滤器被制成波浪形、平板状、圆筒状、半圆状或凸面状构成滤芯，再粘结边框固定成型。
本发明所述的复合空气净化滤纸及应用其的滤芯相对于传统的过滤网结构具有显著的优点：
1.本空气净化滤芯通过设置活性炭纤维预过滤层，能显著提高对环境中的异味等污染物分子的快速净化吸附性能，有利于提高整个滤芯对气态污染物分子去除速率。
2.本空气净化滤芯通过设置吸附催化颗粒层的颗粒粒径相对普通滤网的颗粒减小很多，提高了整个吸附催化颗粒层与气态污染物的接触面积，达到快速净化空气污染物的目的。
3.本复合空气净化滤纸实现了一个滤芯能够快速高效的同时去除甲醛、苯、TVOC等有毒有害气体，净化空气中的细微颗粒物，同时具有杀菌功能，极大地有利于提高对空气的净化效果。
4、本滤芯可以广泛应用在空气净化器、空调、新风通风净化装置、机动车内滤器以及工厂污染环境治理中。
附图说明
图1为本发明一种复合空气净化滤纸材料的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件如下：
1、活性炭纤维预过滤层，2、吸附催化颗粒层，3、颗粒物过滤层，4、杀菌支撑层。
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
1)活性炭纤维预过滤层1由活性炭纤维与无纺布基材按质量比4:6混合纺织构成，整体克重在40g/m2；
2)吸附催化颗粒层2是活性炭负载金属氧化物MnOx的复合结构，将Mn的前驱体硝酸锰溶液与活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层2，其中，活性炭选用CTC在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，催化剂成分浸渍的质量百分比为5％。
3)颗粒物过滤层3选用过滤效率为95％的PP熔喷滤纸；
4)在PET无纺布表面涂覆纳米银铜杀菌剂浆液，通过后续还原处理，在支撑层纤维表面生成银离子铜离子或者两种的离子簇，由此制成杀菌支撑层4，其中，杀菌剂的质量占杀菌剂与PET无纺布总质量的0.1％。
5)上述四层材料各添加一层通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成310×242×35mm的平板状的复合净化滤芯。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值。
6)与常规的预过滤层(由常规PET或者PP材料纺织的克重数相同的过滤网)相比，实验对比数据如表1所示。
表1
过滤网类型 颗粒物CADR(m3/h) 甲醛CADR(m3/h)
常规过滤网 215 63.9
实施例一过滤网 210 70.5
实施例二
1)活性炭纤维预过滤层1由活性炭纤维与无纺布基材按质量比8:2混合纺织构成，整体克重在50g/m2；
2)吸附催化颗粒层2是活性炭负载金属氧化物MnOx的复合结构，将Mn的前驱体四水乙酸锰溶液与活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层2，其中，活性炭选用CTC在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，所述催化剂成分浸渍的质量百分比为10.0％。
3)颗粒物过滤层3选用过滤效率为95％的PP熔喷滤纸；
4)在PET无纺布表面涂覆纳米银铜杀菌剂浆液，通过后续还原处理，在支撑层纤维表面生成银离子铜离子或者两种的离子簇，由此制成杀菌支撑层4，其中，所述杀菌剂的质量占杀菌剂与PET无纺布总质量的0.1％。
5)上述四层材料各添加一层通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成310×242×35mm的平板状的复合净化滤芯。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值。
6)与常规的预过滤层(由常规PET或者PP材料纺织的克重数相同的过滤网)相比，实验对比数据如表2所示。
表2
过滤网类型 颗粒物CADR(m3/h) 甲醛CADR(m3/h)
常规过滤网 215 63.9
实施例二过滤网 208 76.4
实施例三
1)活性炭纤维预过滤层1由活性炭纤维与无纺布基材按质量比4:6混合纺织构成，整体克重在40g/m2；
2)吸附催化颗粒层2是活性炭负载金属氧化物MnOx的复合结构，将Mn的前驱体硝酸锰溶液与活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层2，其中，活性炭选用CTC在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，催化剂成分浸渍的质量百分比为5.0％。
3)颗粒物过滤层3选用过滤效率为95％的PP熔喷滤纸；
4)在PET无纺布表面涂覆纳米银铜杀菌剂浆液，通过后续还原处理，在支撑层纤维表面生成银离子铜离子或者两种的离子簇，由此制成杀菌支撑层4，其中，所述杀菌剂的质量占杀菌剂与PET无纺布总质量的0.1％。
5)上述四层材料各添加一层通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成￠243mm*￠167mm*260mm的圆柱形的复合净化滤芯。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值。
6)与常规的预过滤层(由常规PET或者PP材料纺织的克重数相同的过滤网)相比，实验对比数据如表3所示。
表3
过滤网类型 颗粒物CADR(m3/h) 甲醛CADR(m3/h)
常规过滤网 525 160.0
实施例三过滤网 520 172.6
实施例四
1)活性炭纤维预过滤层1由活性炭纤维与无纺布基材按质量比8:2混合纺织构成，整体克重在50g/m2；
2)吸附催化颗粒层2是活性炭负载金属氧化物MnOx的复合结构，将Mn的前驱体四水乙酸锰溶液和活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层2，其中，活性炭选用CTC在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，催化剂成分浸渍的质量百分比为10.0％。
3)颗粒物过滤层3选用过滤效率为95％的PP熔喷滤纸；
4)在PET无纺布表面涂覆纳米银铜杀菌剂浆液，通过后续还原处理，在支撑层纤维表面生成银离子铜离子或者两种的离子簇，由此制成杀菌支撑层4，其中，杀菌剂质量占杀菌剂与PET无纺布总质量的0.1％。
5)上述四层材料各添加一层通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成￠243mm*￠167mm*260mm的圆柱形的复合净化滤芯。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值。
6)与常规的预过滤层(由常规PET或者PP材料纺织的克重数相同的过滤网)相比，实验对比数据如表4所示。
表4
过滤网类型 颗粒物CADR(m3/h) 甲醛CADR(m3/h)
常规过滤网 525 160.0
实施例四过滤网 515 185.6
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合空气净化滤纸材料，其特征在于，包括以任意顺序叠加设置的活性炭纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及杀菌支撑层。
2.根据权利要求1所述的复合空气净化滤纸材料，其特征在于，所述活性炭纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及杀菌支撑层沿各层的厚度方向依次叠加设置。
3.根据权利要求1所述的复合空气净化滤纸材料，其特征在于，所述活性炭纤维预过滤层由活性炭纤维与基材按质量比1:9-9:1混合纺织构成，所述基材为无纺布、竹纤维、针刺棉纤维中至少一种。
4.根据权利要求1所述的复合空气净化滤纸材料，其特征在于，所述吸附催化颗粒层由浸渍有催化剂成分的活性炭制成，或由负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体制成。
5.根据权利要求4所述的复合空气净化滤纸材料，其特征在于，所述浸渍有催化剂成分的活性炭选用CTC在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，浸渍的催化剂成分为MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或几种的共聚物，所述催化剂成分浸渍的质量百分比为0.01％-20.0％；
所述负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体为金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或几种的共聚物，或所述负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体由在一种或任意几种所述金属氧化物表面沉积贵金属制成，所述贵金属为Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种，所述室温甲醛催化剂粉末的粒径为20-100目，所述室温甲醛催化剂粉末负载的质量百分比为0.01％-10.0％。
6.根据权利要求1所述的复合空气净化滤纸材料，其特征在于，所述颗粒物过滤层由含有PP熔喷层的HEPA滤纸制成；
所述杀菌支撑层由涂覆或喷涂有纳米银、纳米铜中的一种或纳米银铜双离子杀菌剂的基材制成，所述基材包括无纺布、PP、纤维棉中至少一种，所述杀菌剂的质量占基材和杀菌剂总质量的0.01％-10.0％。
7.根据权利要求1所述的复合空气净化滤纸材料，其特征在于，所述活性炭纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及杀菌支撑层通过热压或胶黏工艺组装在一起。
8.一种空气净化滤芯，其特征在于，所述滤芯由权利要求1-7任一所述的复合空气净化滤纸材料制成。
9.根据权利要求8所述的空气净化滤芯，其特征在于，所述滤芯由单层或多层重复设置的空气净化滤纸材料直接打折、黏胶构成过滤器，再粘结边框固定成型。
10.根据权利要求9所述的空气净化滤芯，其特征在于，所述过滤器被制成波浪形、平板状、圆筒状、半圆状或凸面状构成滤芯，再粘结边框固定成型。
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