CN107952289A - 一种具有甲醛净化功能的过滤网及其制备方法 - Google Patents

一种具有甲醛净化功能的过滤网及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于空气净化技术领域，涉及一种具有甲醛净化功能的过滤网及其制备方法。该过滤网由依次层叠的预滤层、甲醛过滤层、甲醛二次过滤层和保护层组成，其中：预滤层由聚酯纤维网构成；甲醛过滤层由蜂窝载体和甲醛净化复合材料构成；甲醛二次过滤层由叠片状硼硅微纤维网构成；保护层由织物网、合成纤维网、玻璃纤维网、金属微孔蜂窝网或塑料微孔蜂窝网构成。本发明的过滤网不仅能够实现甲醛的快速吸附，而且能够通过化学反应将其消除，整个净化过程表现出快速、稳定、高效的特点。除醛过程不受环境中光线条件的制约，能够在弱光或无光条件下持续消除甲醛，适合于大规模推广应用，极具市场前景。

Description

一种具有甲醛净化功能的过滤网及其制备方法
技术领域
本发明属于空气净化技术领域，涉及一种具有甲醛净化功能的过滤网及其制备方法。
背景技术
随着环境污染日益严重，人们健康已经受到了极大的威胁。作为室内空气污染的高发地，刚装修完毕的新家中以甲醛为代表的隐形杀手正严重影响着人们的健康，新家空气净化已刻不容缓。人们已经尝试多种措施来对付“甲醛杀手”，不少企业都推出了具有针对性的产品，比如空气净化器、臭氧消毒器、活性炭包等，而空气净化器无疑是其中效果最明显的产品。
目前，市场上主流的空气净化器主要有吸附型空气净化器、化学分解型空气净化器以及静电集成型空气净化器。从专业技术角度分析，这三类空气净化器的表现都不太尽如人意：吸附型空气净化器多存在效率低、有效寿命短等问题；化学分解型空气净化器使用甲醛分解液，可能造成二次污染；静电集成型空气净化器则对甲醛的过滤效果较弱，无法满足人们的要求。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明旨在提供一种具有甲醛净化功能的过滤网及其制备方法，通过将甲醛净化复合材料附着在蜂窝状载体上形成甲醛过滤层，并配合预滤层、甲醛二次过滤层和保护层来构建具有甲醛净化功能的过滤网，达到净化室内空气的目的。
具体而言，本发明采用如下技术方案：
一种具有甲醛净化功能的过滤网，所述过滤网由依次层叠的预滤层、甲醛过滤层、甲醛二次过滤层和保护层组成，其中：
所述预滤层由聚酯纤维网构成；
所述甲醛过滤层由具有通孔结构的蜂窝载体和附着在蜂窝载体表面的甲醛净化复合材料构成；
所述甲醛二次过滤层由叠片状硼硅微纤维网构成；
所述保护层由织物网、合成纤维网、玻璃纤维网、金属(例如铝)微孔蜂窝网或塑料微孔蜂窝网构成。
在上述过滤网中，所述蜂窝载体为铝蜂窝、塑料蜂窝或纸蜂窝。
在上述过滤网中，所述甲醛净化复合材料的厚度为10～5000微米。
在上述过滤网中，所述甲醛净化复合材料由以重量份计的下列成分组成：2～10份聚乙烯吡咯烷酮、1～6份水溶性高分子化合物、4～42份手性氨基醇、1～7份二氧化钛、1～7份二氧化锡、1～7份二氧化硅、2～6份氧化镁、1～30份活性炭、1～7份氯化钙、1～9份可溶性弱酸盐和500～800份溶剂。
优选的，所述甲醛净化复合材料由以重量份计的下列成分组成：4～8份聚乙烯吡咯烷酮、2～5份水溶性高分子化合物、10～30份手性氨基醇、2～6份二氧化钛、2～6份二氧化锡、2～6份二氧化硅、3～5份氧化镁、5～20份活性炭、2～5份氯化钙、3～7份可溶性弱酸盐和550～700份溶剂。
更优选的，所述甲醛净化复合材料由以重量份计的下列成分组成：6份聚乙烯吡咯烷酮、4份水溶性高分子化合物、20份手性氨基醇、4份二氧化钛、4份二氧化锡、4份二氧化硅、4份氧化镁、15份活性炭、4份氯化钙、5份可溶性弱酸盐和600份溶剂。
在上述甲醛净化复合材料中，所述水溶性高分子化合物选自聚乙二醇(PEG)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚丙烯酸(PAA)、羧甲基纤维素(CMC)、聚氧化乙烯(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物。
在上述甲醛净化复合材料中，所述手性氨基醇为两种对映异构体分子等摩尔混合后的外消旋体，选自1,2-二甲氨基乙醇、2,3-二甲氨基丙醇、1,2-二乙氨基乙醇、1,2-二苯氨基乙醇、1,2,2-三苯基-1,2-二氨基乙醇、2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇、N-甲基-N-乙基氨基三丁醇中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物，结构式如下所示。
在上述甲醛净化复合材料中，所述可溶性弱酸盐在电离后显碱性，选自碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、硅酸盐、饱和一元羧酸盐中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物。
在上述甲醛净化复合材料中，所述溶剂既可以是无机溶剂，也可以是有机溶剂。当所述溶剂为无机溶剂时，优选水；当所述溶剂为有机溶剂时，优选乙醇。
优选的，所述预滤层还设置有气压传感器及配套指示灯。当预滤层上吸附的污染物过多而堵塞网眼时，如果气压传感器监测到的数值达到预设的最低气压值，那么传感器就会向指示灯发出信号，指示灯随即发出指示信号，以便提醒用户更换预滤层，有效避免了二次污染。
优选的，所述甲醛二次过滤层还设置有甲醛(及PM2.5)传感器及配套指示灯。当污染物在通过甲醛二次过滤层后仍未彻底清除时，如果甲醛(及PM2.5)传感器监测到的数值大于人体健康标准，那么传感器就会向指示灯发出信号，指示灯随即发出指示信号，以便提醒用户更换甲醛过滤层和/或甲醛二次过滤层。
一种具有甲醛净化功能的过滤网的制备方法，其包括如下步骤：
1)将配方量的聚乙烯吡咯烷酮和水溶性高分子化合物加入到配方量的溶剂中，于20～85℃搅拌溶解，得到溶液A；
2)将配方量的二氧化钛、二氧化锡、二氧化硅、氧化镁、活性炭、氯化钙、可溶性弱酸盐和手性氨基醇混合，得到混合物B；
3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中得到的溶液A中，通过搅拌或超声震动的方式分散均匀，得到混合物C，经过200～300目滤网过滤，得到甲醛净化复合材料；
4)将步骤3)中得到的甲醛净化复合材料附着在蜂窝载体表面，得到甲醛过滤层；
5)将预滤层、甲醛过滤层、甲醛二次过滤层和保护层依次层叠并加以固定，得到具有甲醛净化功能的过滤网。
在上述制备方法中，所述搅拌通过机械搅拌装置或磁力搅拌装置完成。
在上述制备方法中，所述附着通过喷涂、刷涂或浸渍提拉的方式完成。
在本发明的具有甲醛净化功能的过滤网中，预滤层材质轻薄，网眼较大，主要用于滤除室内空气中的灰尘、毛发、纤维绒、大颗粒物、皮屑等物质，确保其后的甲醛过滤层不受破坏，有效延长甲醛过滤网的使用寿命。具有通孔蜂窝结构的甲醛过滤层拥有更优良的气体动力学性能，体积密度小，比表面积大，吸附效率高，风阻系数小，对甲醛等挥发性有机化合污染物具有很好的净化效果，其中：活性炭因其具有较高的化学稳定性、较大的比表面积而被用作甲醛净化复合材料中的吸附载体；手性氨基醇在碱性和/或催化条件下能够与甲醛发生羟醛缩合反应，从而达到净化甲醛的作用；氧化镁能够吸收空气中的水和二氧化碳，进而生成碱式碳酸镁，为羟醛缩合反应提供碱性环境，并且氧化镁吸潮后不会影响复合材料的固体状态；可溶性弱酸盐能够保证甲醛净化复合材料长期处于碱性条件下，有利于羟醛反应的持续进行；二氧化钛、二氧化锡、二氧化硅等因其自身具有催化性能而被用作催化剂，提高羟醛缩合反应的效率，增强复合材料去除甲醛的能力；作为粘结剂，聚乙烯吡咯烷酮和水溶性高分子能够以均一稳定的形式将上述组分结合在一起，促进甲醛净化复合材料与甲醛的高效反应。甲醛二次过滤层能够防止通过甲醛过滤层的甲醛气体未被充分的吸收和降解，成千上万的规则褶皱可以高效去除残留的甲醛气体(采用双层过滤，甲醛净化率可高达99％)及直径在0.3微米以上的颗粒物。保护层可以有效保护甲醛过滤层及甲醛二次过滤层，并使其密度稳固，确保过滤效果。
本发明开发的甲醛净化材料还可以通过喷涂等印刷工艺、提拉镀膜工艺、浸渍/浸染等染布工艺做成过滤布、过滤棉、过滤织物等产品形态，以满足不同的应用场景需求。
与现有技术相比，本发明中的具有甲醛净化功能的过滤网不仅能够实现甲醛的快速吸附，而且能够通过化学反应将其消除，整个净化过程表现出快速、稳定、高效的特点。除醛过程不受环境中光线条件的制约，能够在弱光或无光条件下持续消除甲醛。另外，用于制备过滤网的生产原料廉价易得，制备过程简便易行，适合于大规模推广应用，极具市场前景。
附图说明
图1为利用过滤网净化室内空气中的甲醛的效果图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体的实施例对本发明中的技术方案做出进一步的描述。除非另有说明，下列实施例中所使用的仪器、材料、试剂等均可通过常规商业手段获得。
实施例1：具有甲醛净化功能的过滤网的制备。
1)将2g聚乙烯吡咯烷酮和1g聚乙二醇加入到500g去离子水中，于85℃机械搅拌溶解，得到溶液A；
2)将1g二氧化钛、1g二氧化锡、1g二氧化硅、2g氧化镁、1g活性炭、1g氯化钙、1g碳酸钠和4g 1,2-二甲氨基乙醇混合，得到混合物B；
3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中得到的溶液A中，通过机械搅拌的方式分散均匀，得到混合物C，经过200目滤网过滤，得到甲醛净化复合材料；
4)将铝蜂窝置于步骤3)中得到的甲醛净化复合材料中，通过浸渍提拉法将甲醛净化复合材料附着在铝蜂窝表面，厚度为1mm，得到甲醛过滤层；
5)将由聚酯纤维网构成的预滤层、甲醛过滤层、由叠片状硼硅微纤维网构成的甲醛二次过滤层和由合成纤维网构成的保护层依次层叠并加以固定，得到具有甲醛净化功能的过滤网。
实施例2：具有甲醛净化功能的过滤网的制备。
1)将10g聚乙烯吡咯烷酮和6g聚丙烯酰胺加入到800g无水乙醇中，于60℃机械搅拌溶解，得到溶液A；
2)将5.5g二氧化钛、5.5g二氧化锡、4g二氧化硅、6g氧化镁、30g活性炭、7g氯化钙、9g碳酸氢钠、20g 2,3-二甲氨基丙醇和22g 1,2-二乙氨基乙醇混合，得到混合物B；
3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中得到的溶液A中，通过机械搅拌的方式分散均匀，得到混合物C，经过300目滤网过滤，得到甲醛净化复合材料；
4)将塑料蜂窝置于步骤3)中得到的甲醛净化复合材料中，通过浸渍提拉法将甲醛净化复合材料附着在塑料蜂窝表面，厚度为2mm，得到甲醛过滤层；
5)将由聚酯纤维网构成的预滤层、甲醛过滤层、由叠片状硼硅微纤维网构成的甲醛二次过滤层和由合成纤维网构成的保护层依次层叠并加以固定，得到具有甲醛净化功能的过滤网。
实施例3：具有甲醛净化功能的过滤网的制备。
1)将4g聚乙烯吡咯烷酮和2g羧甲基纤维素加入到550g去离子水中，于75℃磁力搅拌溶解，得到溶液A；
2)将2g二氧化钛、2g二氧化锡、1g二氧化硅、3g氧化镁、5g活性炭、2g氯化钙、3g亚硫酸钠和10g 1,2-二苯氨基乙醇混合，得到混合物B；
3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中得到的溶液A中，通过磁力搅拌的方式分散均匀，得到混合物C，经过200目滤网过滤，得到甲醛净化复合材料；
4)将步骤3)中得到的甲醛净化复合材料的粘度调节至500cps，并喷涂在纸蜂窝表面加以附着，厚度为0.5mm，得到甲醛过滤层；
5)将由聚酯纤维网构成的预滤层、甲醛过滤层、由叠片状硼硅微纤维网构成的甲醛二次过滤层和由合成纤维网构成的保护层依次层叠并加以固定，得到具有甲醛净化功能的过滤网。
实施例4：具有甲醛净化功能的过滤网的制备。
1)将8g聚乙烯吡咯烷酮、2g羧甲基纤维素和3g聚氧化乙烯加入到700g无水乙醇中，于65℃磁力搅拌溶解，得到溶液A；
2)将6g二氧化钛、6g二氧化锡、6g二氧化硅、5g氧化镁、20g活性炭、5g氯化钙、7g硅酸钠和30g N-甲基-N-乙基氨基三丁醇混合，得到混合物B；
3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中得到的溶液A中，通过磁力搅拌的方式分散均匀，得到混合物C，经过300目滤网过滤，得到甲醛净化复合材料；
4)将步骤3)中得到的甲醛净化复合材料的粘度调节至800cps，并刷涂在塑料蜂窝表面加以附着，厚度为0.7mm，得到甲醛过滤层；
5)将由聚酯纤维网构成的预滤层、甲醛过滤层、由叠片状硼硅微纤维网构成的甲醛二次过滤层和由合成纤维网构成的保护层依次层叠并加以固定，得到具有甲醛净化功能的过滤网。
实施例5：具有甲醛净化功能的过滤网的制备。
1)将6g聚乙烯吡咯烷酮和4g聚甲基丙烯酸加入到600g去离子水中，于70℃机械搅拌溶解，得到溶液A；
2)将4g二氧化钛、4g二氧化锡、4g二氧化硅、4g氧化镁、15g活性炭、4g氯化钙、5g乙酸钠和20g 2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇混合，得到混合物B；
3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中得到的溶液A中，通过机械搅拌的方式分散均匀，得到混合物C，经过220目滤网过滤，得到甲醛净化复合材料；
4)将铝蜂窝置于步骤3)中得到的甲醛净化复合材料中，通过浸渍提拉法将甲醛净化复合材料附着在铝蜂窝表面，厚度为0.2mm，得到甲醛过滤层；
5)将由聚酯纤维网构成的预滤层、甲醛过滤层、由叠片状硼硅微纤维网构成的甲醛二次过滤层和由合成纤维网构成的保护层依次层叠并加以固定，得到具有甲醛净化功能的过滤网。
实施例6：本发明中的过滤网的甲醛净化效果实验。
按照实施例1～5中的制备方法分别制备5份30cm×30cm的测试样品，同时按照CN105771544 A中记载的方法制备30cm×30cm的平行对照品。
将上述除甲醛过滤网分别置于封闭实验装置的中心位置，加入3.3μl的30％甲醛液体后立即关闭装置门，打开加热台，开启风扇搅拌，使得甲醛气体均匀分布于整个实验装置中，同时使用甲醛传感器实时记录实验装置中的甲醛气体浓度，并按照下式计算甲醛去除率(％)：甲醛去除率＝(C0-Ct)/C0×100％，其中：C0为初始含量，Ct为某时刻的实时含量，相应的实验结果如图1所示。
如图1可知，现有过滤网去除甲醛的曲线基本上呈线性，随着时间的推移呈现出匀速去除的态势，实验时间为50分钟时，甲醛去除率可达到42％左右。与之相比，本发明的过滤网在实验最初的3～6分钟内就能够达到90％以上的甲醛去除率。由此可见，本发明的过滤网确实具备快速、高效净化甲醛的功能。

Claims (9)

1.一种具有甲醛净化功能的过滤网，所述过滤网由依次层叠的预滤层、甲醛过滤层、甲醛二次过滤层和保护层组成，其中：
所述预滤层由聚酯纤维网构成；
所述甲醛过滤层由具有通孔结构的蜂窝载体和附着在蜂窝载体表面的甲醛净化复合材料构成；所述蜂窝载体为铝蜂窝、塑料蜂窝或纸蜂窝；所述甲醛净化复合材料由以重量份计的下列成分组成：2～10份聚乙烯吡咯烷酮、1～6份水溶性高分子化合物、4～42份手性氨基醇、1～7份二氧化钛、1～7份二氧化锡、1～7份二氧化硅、2～6份氧化镁、1～30份活性炭、1～7份氯化钙、1～9份可溶性弱酸盐和500～800份溶剂；
所述甲醛二次过滤层由叠片状硼硅微纤维网构成；
所述保护层由织物网、合成纤维网、玻璃纤维网、金属微孔蜂窝网或塑料微孔蜂窝网构成。
2.根据权利要求1所述的具有甲醛净化功能的过滤网，其特征在于：
所述甲醛净化复合材料的厚度为10～5000微米。
3.根据权利要求1所述的具有甲醛净化功能的过滤网，其特征在于：
所述水溶性高分子化合物选自聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物。
4.根据权利要求1所述的具有甲醛净化功能的过滤网，其特征在于：
所述手性氨基醇选自1,2-二甲氨基乙醇、2,3-二甲氨基丙醇、1,2-二乙氨基乙醇、1,2-二苯氨基乙醇、1,2,2-三苯基-1,2-二氨基乙醇、2,2-二乙基-1,2-二氨基乙醇、N-甲基-N-乙基氨基三丁醇中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物。
5.根据权利要求1所述的具有甲醛净化功能的过滤网，其特征在于：
所述可溶性弱酸盐选自碳酸盐、碳酸氢盐、亚硫酸盐、硅酸盐、饱和一元羧酸盐中的任意一种或多种以任意比例形成的混合物。
6.根据权利要求1所述的具有甲醛净化功能的过滤网，其特征在于：
所述溶剂为水或乙醇。
7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的具有甲醛净化功能的过滤网的制备方法，其包括如下步骤：
1)将配方量的聚乙烯吡咯烷酮和水溶性高分子化合物加入到配方量的溶剂中，于20～85℃搅拌溶解，得到溶液A；
2)将配方量的二氧化钛、二氧化锡、二氧化硅、氧化镁、活性炭、氯化钙、可溶性弱酸盐和手性氨基醇混合，得到混合物B；
3)将步骤2)中得到的混合物B加入到步骤1)中得到的溶液A中，通过搅拌或超声震动的方式分散均匀，得到混合物C，经过200～300目滤网过滤，得到甲醛净化复合材料；
4)将步骤3)中得到的甲醛净化复合材料附着在蜂窝载体表面，得到甲醛过滤层；
5)将预滤层、甲醛过滤层、甲醛二次过滤层和保护层依次层叠并加以固定，得到具有甲醛净化功能的过滤网。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：
所述搅拌通过机械搅拌装置或磁力搅拌装置完成。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：
所述附着通过喷涂、刷涂或浸渍提拉的方式完成。
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