CN106823790A - 一种复合空气净化过滤结构及复合空气净化滤芯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合空气净化过滤结构及复合空气净化滤芯，所述复合空气净化过滤结构由外向内依次包括负离子纤维预过滤层、颗粒物过滤层、吸附催化颗粒层以及支撑纤维层，或者由外向内依次包括负离子纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及支撑纤维层。本复合空气净化过滤结构与现有过滤结构相比，设有负离子纤维预过滤层能显著提高颗粒物过滤层对环境中的颗粒物污染物的快速净化吸附性能，设有的吸附催化颗粒层有利于提高整个滤芯对气态污染物分子去除速率。

Description

一种复合空气净化过滤结构及复合空气净化滤芯
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种复合空气净化过滤结构及复合空气净化滤芯。
背景技术
随着人们生活水平的提高，造成了环境污染问题逐渐加剧。尤其是进入秋冬季节，随着国人的集体供暖以及工业废弃物的排放，导致了环境中充斥着大量的颗粒物，引起雾霾现象，对室内环境中的空气质量造成了影响。常规的室内空气净化机器中往往搭配具有去除颗粒物功能的中效或者高效的PP熔喷的无纺布材料，用来对室内环境中的颗粒物进行拦截，达到去除室内环境中的灰尘颗粒物以及细菌的作用。然而，对于雾霾频发的季节，去除颗粒物的HEPA滤网的去除功能有限，且容尘量极容易达到饱和状态，导致过滤网被灰尘堵塞失效。
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。因此，迫切需要具有有效去除室内颗粒物污染物以及甲醛气态污染物的空气净化滤芯，实现对环境的快速有效净化。
利用本发明的空气净化过滤结构制作的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。
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过滤结构及应用其的滤芯。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种复合空气净化过滤结构，包括以特定顺序叠加设置的负离子纤维过滤层、颗粒物过滤层、吸附催化颗粒层以及支撑纤维层，即：所述复合空气净化过滤结构由外向内包括负离子纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及支撑纤维层，或者由外向内包括负离子纤维预过滤层、颗粒物过滤层、吸附催化颗粒层以及支撑纤维层。
采用此步骤的有益效果是在颗粒物过滤层前端设置负离子纤维预过滤层，从而提高室内颗粒物污染物的净化效果。吸附催化颗粒层的位置可根据需要进行变换。
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，所述负离子纤维过滤层的制备方法采用的是共混纺丝法。其制备方法为将一定目数的电气石粉与PET无纺母粒在双螺杆挤出机上共混挤出，最后得到负离子母粒，对其进行干燥，进行纺丝加工成负离子纤维。
在上述任一技术方案中，优选的，电气石粉的目数范围为500～10000目；进一步优选的，电气石粉的目数范围为2000～10000目。
在上述任一技术方案中，优选的，所述电气石粉在PET母粒中的添加含量的质量比为0.1％～20.0％；进一步优选的，电气石粉的添加含量的质量比1.0％～10.0％。
在上述任一技术方案中，优选的，双螺杆的基础温度选择为200～350摄氏度。
在上述任一技术方案中，优选的，负离子母粒的干燥温度为60～150摄氏度。
在上述任一技术方案中，优选的，所述负离子纤维过滤层克重范围为20～300g/m2；进一步优选的，其克重范围为50～100g/m2。
在上述任一技术方案中，进一步，吸附催化颗粒层可由浸渍有催化剂成分的活性炭制成，所述浸渍有催化剂成分的活性炭选用CTC(四氯化碳，carbon tetrachloride)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)。
在上述任一技术方案中，优选的，吸附催化颗粒层由负载有催化剂载体的活性炭制成，所述催化剂载体上负载有室温甲醛催化剂粉末，其中所述催化剂载体是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物，所述室温甲醛催化剂粉末选自Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种。
此外，吸附催化颗粒层由室温甲醛催化剂粉末制成，所述室温甲醛催化剂粉末为金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或几种的共聚物，所述室温甲醛催化剂粉末的粒径为20-100目。
或者所述吸附催化颗粒层由负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体制成，所述催化剂载体由金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或几种的共聚物构成，室温甲醛催化剂粉末由在一种或任意几种所述金属氧化物表面沉积的贵金属构成，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。
在上述任一技术方案中，进一步，所述颗粒物过滤层由含有静电驻极处理的PP熔喷层的HEPA滤纸制成。优选的，上述颗粒物过滤层的过滤效率为80％以上；更优选的，上述颗粒物过滤层的过滤效率为90％以上。
在上述任一技术方案中，进一步，所述支撑纤维层由包括无纺布、PP、纤维棉中至少一种构成，其克重范围为20～100g/m2；进一步优选的，其克重范围为50～80g/m2。采用此步骤的有益效果是支撑层主要起到支撑颗粒物过滤或者吸附催化层的作用。
在上述任一技术方案中，进一步，所述负离子纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及纤维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过滤结构制成。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
所述空气净化滤芯，包括如上述任一项技术方案所述的复合空气净化过滤结构，进一步，所述滤芯由单层或多层重复设置的空气净化过滤结构直接打折、黏胶构成过滤器，再粘结边框固定成型。
采用此过程的有益效果是：空气净化过滤结构多层重复设置可以增加去除固态污染物和气态污染物的效果。
进一步，所述过滤器被制成波浪形、平板状、圆筒状、半圆状、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过滤结构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.根据本发明实施例的空气净化滤芯通过设置负离子纤维预过滤层，能向周围环境中释放负离子，使空气中的颗粒物污染物荷电后更好的被其后排列的颗粒物过滤层吸附；能显著提高对环境中的固态污染物分子的吸附性能，有利于提高整个滤芯对固态污染物分子去除速率。
2.根据本发明实施例的空气净化滤芯通过设置吸附催化颗粒层，其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，达到快速净化气态污染物的目的。
3.根据本发明实施例的复合空气净化过滤结构能够实现快速高效地同时去除甲醛、苯、TVOC等有毒有害气体，快速净化空气中的细微颗粒物的功能，极大地有利于提高对空气的净化效果。
4.根据本发明实施例的空气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为本发明的复合空气净化过滤结构的一个实施例的结构示意图，其中1为负离子纤维预过滤层，2为颗粒物过滤层，3为吸附催化颗粒层，4为支撑纤维层。
图2为本发明的复合空气净化过滤结构的另一个实施例的结构示意图，其中1为负离子纤维预过滤层，2为吸附催化颗粒层，3为颗粒物过滤层，4为支撑纤维层。
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)根据本实施例的复合空气净化过滤结构(又称之为“复合空气净化滤纸”)如图1所示。
2)负离子纤维过滤层1的制备方法为将一定目数为6000的电气石粉与PET无纺母粒在双螺杆挤出机上共混挤出，电气石粉的添加含量的质量比2.0％。将得到的负离子母粒在100摄氏度进行干燥，最后进行纺丝加工成负离子纤维。
3)颗粒物过滤层2选用过滤效率为95％的PP熔喷滤纸；
4)吸附催化颗粒层3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吸附率在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％。
5)支撑纤维层4选用的是克重为50g/m2的PET材料；
6)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，制作平板状的复合净化滤芯。将样品放入风量为260m3/h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。
7)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
常规过滤网 205 64.9
实施例一过滤网 220 75.4
实施例二
1)根据本实施例的复合空气净化过滤结构如图2所示。
2)负离子纤维过滤层1的制备方法为将一定目数为9000的电气石粉与PET无纺母粒在双螺杆挤出机上共混挤出，电气石粉的添加含量的质量比3.0％。将得到负离子母粒在100摄氏度进行干燥，最后进行纺丝加工成负离子纤维。
3)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吸附率在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％。
4)颗粒物过滤层3选用过滤效率为99％的PP熔喷滤纸；
5)支撑纤维层4选用的是克重为60g/m2的PET材料；
6)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2所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成的平板状的复合净化滤芯。将样品放入风量为260m3/h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。
7)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
常规过滤网 205 64.9
实施例二过滤网 219 76.3
实施例三
1)根据本实施例的复合空气净化过滤结构如图1所示。
2)负离子纤维过滤层1的制备方法为将一定目数为6000的电气石粉与PET无纺母粒在双螺杆挤出机上共混挤出，电气石粉的添加含量的质量比2.0％。将得到负离子母粒在100摄氏度进行干燥，最后进行纺丝加工成负离子纤维。
3)颗粒物过滤层2选用过滤效率为95％的PP熔喷滤纸。
4)吸附催化颗粒层3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吸附率在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％。
5)支撑纤维层4选用的是克重为50g/m2的PET材料。
6)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，制作成的￠243mm*￠167mm*260mm的圆柱形的复合净化滤芯。将样品放入风量为580m3/h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。
7)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
常规过滤网 505 161.0
实施例三过滤网 525 173.6
实施例四
1)根据本实施例的复合空气净化过滤结构如图2所示。
2)负离子纤维过滤层1的其制备方法为将一定目数为9000的电气石粉与PET无纺母粒在双螺杆挤出机上共混挤出，电气石粉的添加含量的质量比3.0％。将得到负离子母粒在100摄氏度进行干燥，最后进行纺丝加工成负离子纤维。
3)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吸附率在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％。
4)颗粒物过滤层3选用过滤效率为99％的PP熔喷滤纸；
5)支撑纤维层4选用的是克重为60g/m2的PET材料；
6)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2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。将样品放入风量为580m3/h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。
7)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
常规过滤网 505 161.0
实施例四过滤网 530 175.6
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过滤结构，其由外向内依次包括负离子纤维预过滤层、颗粒物过滤层、吸附催化颗粒层以及支撑纤维层，或者由外向内依次包括负离子纤维预过滤层、吸附催化颗粒层、颗粒物过滤层以及支撑纤维层。
2.根据权利要求1所述的复合空气净化过滤结构，其中所述吸附催化颗粒层由浸渍有室温甲醛催化剂的活性炭制成，所述室温甲醛催化剂是MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物。
3.根据权利要求1所述的复合空气净化过滤结构，其中所述吸附催化颗粒层由负载有催化剂载体的活性炭制成，所述催化剂载体上负载有室温甲醛催化剂粉末，其中所述催化剂载体是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物，所述室温甲醛催化剂粉末选自Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的复合空气净化过滤结构，其中所述吸附催化颗粒层由室温甲醛催化剂层构成，其中所述催化剂是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物。
5.根据权利要求1所述的复合空气净化过滤结构，其中所述吸附催化颗粒层由负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体构成，所述催化剂载体是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物，所述室温甲醛催化剂粉末选自Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的复合空气净化过滤结构，其中所述吸附催化颗粒层中颗粒的粒径在20～100目。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的复合空气净化过滤结构，其中所述颗粒物过滤层由含有静电驻极处理的PP熔喷层的HEPA滤纸制成。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的复合空气净化过滤结构，其中所述支撑纤维层选自无纺布、PP、纤维棉中的至少一种。
9.一种复合空气净化滤芯，包括如权利要求1至8中任一项所述的复合空气净化过滤结构。
10.根据权利要求9所述的复合空气净化滤芯，其特征在于，所述复合空气净化过滤结构以被折叠成型为波浪形的方式设置，粘结边框固定成型，所述复合空气净化过滤结构还被制成平板状、圆筒状、半圆状、凸面状中的其中一种形式。
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