CN110841211A - 一种环氧乙烷专用滤毒罐及应用 - Google Patents

一种环氧乙烷专用滤毒罐及应用 Download PDF

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孙斌
周瑛
温美军
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Abstract

本发明公开了一种环氧乙烷专用滤毒罐及应用，所述的环氧乙烷专用滤毒罐包括上罐体、中罐体和下罐体三层结构可拆卸式连接构成，所述的下层罐体内装填吸附材料，中间罐体内装填加湿材料，上层罐体内填充固体吸收材料，相邻的罐体之间安装有筛网；所述的吸附材料为活性炭；所述的加湿材料为凝水硅胶；所述的固体吸收材料为沸石、SO4 2‑/ABOx超强酸、杂多酸超强酸HmXnM12O40、离子交换树脂、氧化物或天然黏土中的一种。本发明所述的环氧乙烷专用滤毒罐应用于环氧己烷滤毒装置，在常温常压、任何环境湿度下均可对空气中的环氧乙烷废气净化，滤芯拆换方便，呼吸阻力小，可有效的避免因呼吸道吸入环氧乙烷对操作人员的伤害。

Description

一种环氧乙烷专用滤毒罐及应用
(一)技术领域
本发明属于空气净化设备领域，涉及空气污染物的防范与治理，特别是指应用于防范消毒灭菌行业有毒环氧乙烷专用滤毒罐及应用。
(二)背景技术
环氧乙烷(EO)是一种广谱优良的杀毒剂，在常温下，即能对细菌、真菌、放线菌和病毒有较好的杀灭作用，一般用于动物皮张、医疗器械、珍贵文物等不耐高温不耐湿物品的消毒，但环氧乙烷是挥发性有机污染物之一，对人体具有较强的毒性，长时间的接触会有致癌作用，且可能伴随着生殖毒性。在灭菌行业中，大量的环氧乙烷被通入一个密闭的环境中，对盛放于此空间的物品杀毒，部分环氧乙烷会渗透到物品中，进行较为彻底的灭菌杀毒。在灭菌结束后，通过真空泵抽出大部分的环氧乙烷，打开柜门取出物品，灭菌柜内残余的环氧乙烷会对操作人员具有很高的毒害作用，严重危害了操作人员的身心健康。
防毒面具作为个人防护器材，对人员的呼吸器官，眼睛及面部皮肤提供有效防护。面具由面罩，导气管和滤毒罐组成，面罩可直接与滤毒罐连接使用。滤毒罐(滤芯)是整个防毒面具的核心部分，其内部装填的材料会直接影响面具的防护性能。防毒面罩根据防护要求可分别选用各种型号的滤芯，应用在化工、仓库、科研、各种有毒、有害的作环境。目前市场上进行销售的环氧乙烷消毒面具的滤芯材料主要是活性炭，在实际应用中防护性能较差，很短的时间里即失去了防护效果。
(三)发明内容
针对环氧乙烷对车间人员的毒害问题，急需一种高效、稳定、高适用性的滤芯材料，以保护操作人员的身心健康，为祖国灭菌行业做出一点贡献。
本发明的目的就是提供一种应用于环氧乙烷灭菌场所的滤毒罐，以解决市场上现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种环氧乙烷专用滤毒罐包括上罐体、中罐体和下罐体三层结构可拆卸式连接构成，所述的下层罐体内装填吸附材料，中间罐体内装填加湿材料，上层罐体内填充固体吸收材料，相邻的罐体之间安装有筛网；所述的吸附材料为活性炭；所述的加湿材料为凝水硅胶；所述的固体吸收材料为沸石、SO4 2-/ABOx超强酸、杂多酸超强酸 HmXnM12O40、离子交换树脂、氧化物或天然黏土中的一种。
进一步，所述的吸附材料的粒径为1～5mm，优选为3mm。
进一步，所述的加湿材料的粒径为1～5mm，优选为2mm。
进一步，所述的固体吸收材料的粒径为0.5～3mm，优选为2mm。
进一步，所述的沸石为硅铝原子摩尔比25～300的ZSM-5、β或 Y分子筛，以及用Li、Ca、Na、Mg、K、Fe、Rb等金属离子交换的 ZSM-5分子筛，优选为Y型沸石或Na+型硅铝原子摩尔比200的 ZSM-5分子筛。
进一步，所述的SO4 2-/ABOx超强酸中的AB为Zr4+、Fe3+、Ti4+、Al3+、Ce4+、La3+、Sn3+、Nd3+或Gd3+中的一种，优选为ZrO2-Al2O3/SO4 2-超强固体酸。
进一步，所述的杂多酸超强酸H3XM12O40，X为P5+或Si4+，M 为Mo6+或W6+，优选为H3PW12O40。
进一步，所述的氧化物为Nb2O5、Al2O3、ZrO2/SiO2或Al2O3/SiO2中的一种，优选为Nb2O5或Al2O3/SiO2。
进一步，所述离子交换树脂为Nafion-1、聚二乙烯苯合物、磺酸或氟磺酸为酸性基团的交换树脂，优选为磺酸型树脂或Nafion-1。
进一步，所述的天然黏土为高岭土或蒙脱石。
本发明相邻罐体之间优选通过螺纹连接。
本发明所述的滤毒罐用于环氧乙烷防毒面具，首先在对空气中含环氧乙烷废气先经过滤毒罐下罐体，所述下罐体内的活性炭吸附材料，对废气中其他有害成分如甲醛、乙酸乙酯进行去除，并对EO进行一级过滤作用；经过一级过滤后的废气经过中罐体，所述中罐体中的凝水硅胶层，带出大量的水分，进入上罐体，利用环氧乙烷与水在固体吸收材料表面发生水合反应迅速转化为高沸点难挥发的乙二醇 (EG)，从而达到净化EO的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.由于固体吸收材料表面的酸性与极性，极性水分子极易吸附在催化剂表面充当酸型中心；
2.极性环氧乙烷分子与吸附在催化剂表面的水分子相接触，发生电荷转移，转化成高沸点难挥发的乙二醇；
3.采用固体酸脱除环氧乙烷废气，是利用EO在酸的催化作用下能快速地与水反应；
4.常温常压下对EO废气处理，适用于任何湿度环境下，高效、便利。
本发明的有效成果体现在：在常温常压、任何环境湿度下均可对空气中的环氧乙烷废气净化，滤芯拆换方便，呼吸阻力小，可有效的避免因呼吸道吸入环氧乙烷对操作人员的伤害。
(四)具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：
本发明所述的环氧乙烷专用滤毒罐包括下罐体、中罐体和上罐体，所述下罐体填装活性炭材料，中罐体填装凝水硅胶，上罐体填装固体吸收材料。本发明所述的活性炭由石家庄莱尔特化工科技有限公司购买；硅铝原子摩尔比为200的条状ZSM-5沸石、硅铝原子摩尔比为5.7的粉末状HY沸石、由南大合成购买；Nafion阳离子交换树脂、磺酸型交换树脂、Nb2O5由阿拉丁试剂订购购买；固体超强酸均由实验室自制所得，制备过程为：将适量的Zr(NO3)4·5H2O和Al(NO3)3·9H2O溶于水中，使得溶液PH＝2，向混合液滴加26wt％NH3·H2O溶液，滴加终点PH＝8～9,得到白色沉淀，将沉淀静置2d.浸渍完毕后洗涤、干燥，在650℃下焙烧5h,得到锆铝混合氧化物，放置于1mol/L H2SO4溶液中浸渍0.5h后用旋干仪整出水份并于110℃下干燥至恒重，压片得到粒径为2mm的超强固体酸ZrO2-Al2O3/SO4 2-。
对比例
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔加入8g粒径3mm的活性炭，EO废气经过活性炭吸附，进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
实施例1
废气为含1000ppm的EO的空气，总气体流量为100mL/min。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g粒径为 2mm的凝水硅胶，下层填装1g硅铝原子摩尔比为200、粒径2mm 的Na+型ZSM-5沸石，EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由ZSM-5吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
实施例2
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g 粒径为2mm的凝水硅胶，下层填装1g硅铝原子摩尔比为5.7、粒径2mm的HY沸石，EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由HY吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
实施例3
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g 粒径为2mm的凝水硅胶，下层填装1g粒径2mm的Al2O3/SiO2， EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由HY吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
实施例4
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g 粒径为2mm的凝水硅胶，下层填装1g自制粒径为2mm的Nb2O5， EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由Nb2O5吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
实施例5
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g 粒径为2mm的凝水硅胶，下层填装1g粒径为2mm的Nafion阳离子交换树脂，EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由树脂吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
实施例6
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g 粒径为2mm的凝水硅胶，下层填装1g粒径为2mm磺酸型阳离子交换树脂，EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由树脂吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
实施例7
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g 粒径为2mm的凝水硅胶，下层填装1g粒径为2mm的H3PW12O40/Al2O3负载型杂多酸，EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由杂多酸吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N 检测。
实施例8
废气中含1000ppm的EO，总气体流量为100mL/min，其余为空气。滤芯内腔下层加入2g粒径为3mm的活性炭，中层填装5g 粒径为2mm的凝水硅胶，下层填装1g自制超强固体酸ZrO2-Al2O3/SO4 2-，EO废气经活性炭吸附后通过凝水硅胶层加湿，最后由固体酸吸收。进、出口气EO浓度由安捷伦G6890N检测。
对比例1、实施例1～9分别对EO的去除效果如表1所示。由表可知：活性炭、凝水硅胶、吸收材料的组合对EO的去除效率相比于活性炭更优，饱和吸收量增加了3～5倍，且衡量防毒面具性能最重要的参数穿透时间提高了4～7倍。
表1：不同实施例对EO的去除效果
Figure RE-GDA0002360841980000071
Figure RE-GDA0002360841980000081

Claims (10)

1.一种环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：包括上罐体、中罐体和下罐体三层结构可拆卸式连接构成，所述的下层罐体内装填吸附材料，中间罐体内装填加湿材料，上层罐体内填充固体吸收材料，相邻的罐体之间安装有筛网；所述的吸附材料为活性炭；所述的加湿材料为凝水硅胶；所述的固体吸收材料为沸石、SO4 2-/ABOx超强酸、杂多酸超强酸HmXnM12O40、离子交换树脂、氧化物或天然黏土中的一种。
2.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述的吸附材料的粒径为1～5mm，所述的加湿材料的粒径为1～5mm。
3.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述的固体吸收材料的粒径为0.5～3mm。
4.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述的沸石为硅铝原子摩尔比25～300的ZSM-5、β或Y分子筛，或者用Li、Ca、Na、Mg、K、Fe、Rb金属离子交换的ZSM-5分子筛。
5.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述的SO4 2-/ABOx超强酸中的AB为Zr4+、Fe3+、Ti4+、Al3+、Ce4+、La3+、Sn3+、Nd3+或Gd3+中的一种。
6.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述的杂多酸超强酸H3XM12O40，X为P5+或Si4+，M为Mo6+或W6+。
7.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述的氧化物为Nb2O5、Al2O3、ZrO2/SiO2或Al2O3/SiO2中的一种。
8.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述离子交换树脂为Nafion-1、聚二乙烯苯合物、磺酸或氟磺酸为酸性基团的交换树脂。
9.如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐，其特征在于：所述的天然黏土为高岭土或蒙脱石。
10.一种如权利要求1所述的环氧乙烷专用滤毒罐用于环氧乙烷防毒面具。
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