CN107469614A - 一种多功能空气净化过滤网 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能空气净化过滤网，包括初级过滤模块、HEPA过滤模块、气体吸附和催化降解模块。多模块结构依次从外到内设置衔接固定成一个整体过滤网，可以对环境中的细颗粒物（PM2.5）、细菌、病毒等颗粒污染物进行有效的拦截，对甲醛、臭氧、甲苯等气态污染物进行彻底的分解、净化、还能除臭、抑菌、杀菌，是集空气过滤、净化、抗菌等为一身的多功能空气净化过滤网，并且风阻小，使用寿命长、稳定性好，在空气净化器、新风系统等空气净化装置中具有很大的应用前景，且制备成本低，可实现大规模连续生产。
Description
技术领域
本发明属于空气过滤领域，具体涉及一种多功能空气净化过滤网。
背景技术
近年来，随着快速城镇化和工业化的发展，空气污染己经成为当前我国主要环境问题之一，甚至空气状况较好的南方地区也频遭雾霾袭击。雾霾中的主要污染物是细颗粒物（PM2.5），指的是空气动力学当量直径≤2.5μm 的颗粒物。雾霾诱发呼吸道疾病、引发心脑血管疾病、增加患癌症的风险等危害已经得到社会共识。雾霾天发生时，室内空气也逃不开PM2.5的伤害。根据清华大学的研究报告，当室外PM2.5浓度达到轻度污染以上时，其与室内PM2.5浓度存在0.65-0.80的比例关系。这是因为，门窗与外墙的缝隙要远远大于颗粒物的直径，会成为室外微粒进入室内的通道。与此同时，室内环境还有油烟、二手烟等的排放，室内空气中悬浮颗粒可超过室外60倍。其次，随着国民经济的发展和人们生活水平的提高，人们对室内装饰要求越来越高，各种化工材料、化学产品的应用日益增加，室内空气面临着挥发性有机气体的污染。再加上二手烟、各种油烟异味等污染，使得室内环境污染问题变得越来越严峻。根据中国建筑装饰协会的抽样检测数据显示，新装住宅的甲醛平均超标率为70%-80%，TVOC平均超标率为75%。室内空气污染程度比室外空气污染程度严重2-3倍，有些严重情况下甚至可能达到100多倍。再者，普通成年人一天要呼吸15～20m3空气，人们呼吸时，呼出的气体中含有超过1800种细菌，又由于室内温度、湿度的适宜，这些细菌更容易滋生，甚至会滋生病毒。另外，室内各种电器长时间运作会释放臭氧，造成臭氧超标，引起二次污染。大量资料证实，室内空气污染程度比大气污染更为严重，室内环境污染已成为继煤烟污染、光化学污染的第三大污染模式。
现代人生活和工作在室内环境中的时间已达到全天的80%～90%，人的一生之中大约有四分之三的时间都是在室内度过的，与室内环境污染物的接触时间远远大于室外，因此室内环境质量的优劣直接影响着人们的身体健康、生活与工作质量。
室内环境污染可引起病态建筑物综合症(SBS)、建筑物相关病(BRI)，引发婴幼儿白血病、哮喘病、先天性异常、心脏疾病、智力发育等。因儿童的呼吸量按体重比比成人高50%，且儿童生活在室内的时间比较长，所以儿童比成年人更易受到室内空气污染的危害。美国专家检测发现，在室内空气中存在500多种挥发性有机物，其中致癌物质就有20多种，致病病毒200多种。世界卫生组织(WHO)证实，甲醛致癌，诱发儿童白血病。北京儿童医院的数据显示，90%的白血病患儿家中曾在半年内做过装修。臭氧(O3)是一个容易被忽视的无形杀手，会对人体的皮肤以及神经系统等产生不同程度的影响，还能够损害人体的免疫机能，致使淋巴细胞发生染色体病变，加速人体的衰老，导致畸形儿的出生率增加。世界卫生组织规定，连续工作8小时环境中臭氧的浓度不能超过0.1 ppm。中国标准化协会调查显示，68%的疾病是由于室内污染造成。国际卫生组织也表示，每年全世界大约有400余万人死于室内空气污染。
应对受污染的室内环境，人们可通过开启空气净化器或者新风系统来净化室内空气。这些空气净化装置都需要过滤网对通过设备的气体进行过滤净化。但现有的过滤网对PM2.5细颗粒物的过滤效果差，且易遭到颗粒物的堵塞，存在严重的寿命衰减现象。随着时间的推移，过滤效果将微乎其微。同时，过滤网的功能单一，大多数的过滤网只有对颗粒物具有过滤效果，鲜少有过滤网能同时对甲醛、甲苯、臭氧等气态污染物具备净化能力，有抗菌抑菌的功能的过滤网更少。另外，现有空气过滤网都是单个整体，一旦某些部位脏了或是某些功能不起作用只能整体拆除更换，这样不仅造成资源浪费，而且提高使用成本。为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种过滤效率高、阻力低、能耗低、净化功能更强大的多模块空气净化过滤网。
发明内容
将本发明安装在空气净化器或新风系统进风口处，可以对环境中的PM2.5、细菌、病毒等颗粒污染物进行有效的拦截，对甲醛、臭氧、甲苯等气态污染物进行彻底的分解、净化，还能除臭、抑菌、杀菌，最终净化室内空气，或者将清洁空气通过新风系统管道送入室内，稀释室内空气污染物的同时又将室内污染空气排出室外。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种多功能空气净化过滤网，包括初级过滤模块、HEPA(High EfficiencyParticulate Air Filter)过滤模块和气体吸附模块，设有甲醛催化降解模块和臭氧催化降解模块，HEPA过滤模块由具有抗菌抑菌性能的静电纺丝纳米纤维复合膜组成。
作为进一步优选之一，所述的初级过滤模块的外框采用防潮抗水原浆木纤维纸板和金属相结合，过滤材料采用较粗纤维直径的静电棉等无纺布、尼龙网或金属孔网等；外框易拆换、可清洗重复利用，节约运行成本；该初级过滤网阻力低、容尘量大，主要用于较大尘埃粒子、蚊虫等的预过滤。
作为进一步优选之二，组成HEPA过滤模块的抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维膜结构可控，优选多层级结构，纤维中含有抗菌抑菌成分。
可选的，所述的抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维膜中的抗菌抑菌剂可以为，但不限于壳聚糖、甲壳素、茶多酚，Ag系金属离子型、TiO2光催化型，季铵盐类、双弧类、有机金属类、苯胺类的一种或多种。
可选的，所述的静电纺丝纳米纤维膜的聚合物材料为聚酯、聚丙烯腈、聚芳酰胺、聚氨酯、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
可选的，所述的抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维复合膜的基底层为熔喷布、纺粘布、静电棉中的一种或多种，所述的静电纺丝纳米纤维膜与基底层的成型方式为热压、缝合或超声复合，再经打折形成一定尺寸的过滤网，以铝型材边框包边固定。
作为进一步优选之三，所述的气体吸附模块由椰壳质活性炭蜂窝筛板层组成，该过滤层采用六边形或圆形孔结构的塑料蜂窝，蜂窝筛板厚度为1-6cm，单位体积筛板的填充量为0.2-10g/cm³，筛板层数为1-2层。
优选的，所述的甲醛催化降解模块由负载贵金属的TiO2催化剂和载体组成，可在常温下实现对甲醛的高效催化、完全降解，并且无副产物产生；所述的臭氧催化降解模块由锰氧化物催化剂和载体组成，可在高湿度环境中保持高的臭氧催化活性，实现对臭氧的完全降解。
可选地，所述的甲醛和臭氧催化剂的载体材料为蜂窝陶瓷或颗粒小球。
优选地，所述初级过滤模块、HEPA过滤模块、气体吸附和催化降解模块经铝型材或塑料边框包边依次从外到内设置衔接固定成一个整体过滤网，过滤网本体可为环形、圆形或板式结构。本发明的显著优点在于：该多功能空气净化过滤网可以对环境中的PM2.5、细菌、病毒等颗粒污染物进行有效的拦截，对甲醛、臭氧、甲苯等气态污染物进行彻底的分解、净化、还能除臭、抑菌、杀菌，集空气过滤、净化、抗菌等为一身，并且风阻小，使用寿命长、稳定性好，在空气净化器、新风系统等空气净化装置中具有很大的应用前景，且制备成本低，可实现大规模连续生产。
附图说明
图1是本发明所述结构的示意图；
图中1、初级过滤模块；2、HEPA过滤模块；3、气体吸附和催化降解模块。
图2是本发明所述的抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维复合膜的截面图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，以下结合附图和具体实例对发明进行详细的说明。
如图1中所示，本发明的多功能空气净化过滤网包括1、初级过滤模块；2、HEPA过滤模块；3、气体吸附和催化降解模块。首先，初级过滤模块的外框采用防潮抗水原浆木纤维纸板和金属相结合，过滤材料采用较粗纤维直径的静电棉，主要用于较大尘埃粒子、蚊虫等的预过滤。
其次，选用12wt.%的聚氨酯纺丝液，掺杂0.5wt.%的TiO2纳米颗粒，以熔喷布为基底层，通过静电纺丝技术，制备出抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维复合膜，复合膜再经超声复合方式成型固定，打折成折距为45 mm，折数55折的过滤网，以纸边框包边固定形成HEPA过滤模块。
再次，采用六边形孔结构、厚度为3cm的塑料蜂窝，在蜂窝中填充入填充量为0.6g/cm³的椰壳质活性炭，筛板层数为1层，形成椰壳质活性炭蜂窝筛板气体吸附模块。
最后，将制备的负载贵金属的TiO2高效甲醛催化剂和锰氧化物的臭氧催化剂负载在陶瓷载体上形成甲醛和臭氧催化、降解层，在常温、高湿度下实现对甲醛和臭氧的高效催化、完全降解，并且无副产物产生。再将以上各模块结构经塑料边框包边依次从外到内设置衔接固定形成一个板式结构的整体过滤网。
将该多功能空气净化过滤网安装于新风系统进风口处，室外的空气首先通过初级过滤模块，预过滤去除较大尘埃粒子、蚊虫等；然后空气通过HEPA过滤模块，实现对空气中的PM2.5、细菌、病毒等颗粒物的有效拦截，并且抑制细菌、病毒在过滤网中繁殖。先将颗粒物等过滤净化可防止其污染后续气体吸附、催化降解层，从而不会影响吸附和催化的效果；最后，空气通过气体吸附和催化降解模块，可将甲醛和臭氧催化层设置在活性炭吸附层之前，空气中的甲醛、臭氧经过催化剂的完全催化降解之后，空气进入到椰壳质活性炭蜂窝筛板层，将空气中的苯、二甲苯、甲苯等TVOC进行有效的吸附去除，并同时将上一层中来不及催化降解的甲醛进行有效的吸附去除。这不仅使气体污染物得到完全的去除，保障高效催化降解及吸附，而且可以延长椰壳质活性炭蜂窝筛板层的使用寿命，从而降低成本。室外的空气经过这一系列的过滤净化后，最终清洁空气通过新风系统管道被送入室内，稀释室内空气污染物的同时又将室内污染空气排出室外，起到除臭、除尘、净化、排湿及调节室温的功能，达到系统平衡的同时也对室内空气进行了置换。
应当指出，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应认为是本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：该过滤网包括初级过滤模块、HEPA过滤模块和气体吸附模块，设有甲醛催化降解模块和臭氧催化降解模块，HEPA过滤模块由具有抗菌抑菌性能的静电纺丝纳米纤维复合膜组成。
2.根据权利要求1所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：初级过滤模块的外框采用防潮抗水原浆木纤维纸板和金属相结合，过滤材料采用较粗纤维直径的静电棉等无纺布、尼龙网或金属孔网等，外框易拆换、可清洗重复利用，节约运行成本。
3.根据权利要求1所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：所述的抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维膜结构可控，优选多层级结构，纤维中含有抗菌抑菌成分。
4.根据权利要求3所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：所述的抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维膜中的抗菌抑菌剂可以为，但不限于壳聚糖、甲壳素、茶多酚，Ag系金属离子型、TiO2光催化型，季铵盐类、双弧类、有机金属类、苯胺类的一种或多种。
5.根据权利要求3所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：所述的静电纺丝纳米纤维膜的聚合物材料为聚酯、聚丙烯腈、聚芳酰胺、聚氨酯、聚醚砜、聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、聚苯乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：所述的抗菌抑菌静电纺丝纳米纤维复合膜的基底层为熔喷布、纺粘布、静电棉中的一种或多种，所述的静电纺丝纳米纤维膜与基底层的成型方式为热压、缝合或超声复合，再经打折形成一定尺寸的过滤网，以铝型材边框包边固定。
7.根据权利要求1所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：气体吸附模块由椰壳质活性炭蜂窝筛板层组成，该过滤层采用六边形或圆形孔结构的塑料蜂窝，蜂窝筛板厚度为1-6cm，单位体积筛板的填充量为0.2-10g/cm³，筛板层数为1-2层。
8.根据权利要求1所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：甲醛催化降解模块由负载贵金属的TiO2催化剂和载体组成，可在常温下实现甲醛的高效催化降解；臭氧催化降解模块由锰氧化物催化剂和载体组成，可在高湿度环境中保持高的臭氧催化活性。
9.根据权利要求8所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：甲醛和臭氧催化剂的载体材料为蜂窝陶瓷或颗粒小球。
10.根据权利要求1所述的一种多功能空气净化过滤网，其特征在于：所述初级过滤模块、HEPA过滤模块、气体吸附和催化降解模块经铝型材或塑料边框包边依次从外到内设置衔接固定成一个整体过滤网，过滤网本体可为环形、圆形或板式结构，该多功能空气净化过滤网集空气过滤、净化、抗菌等为一身，风阻小，使用寿命长、稳定性好，可应用于空气净化器、新风系统等空气净化装置。
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