CN111330387A - 纳米二氧化氯空气滤芯材料、制备方法、空气滤芯及模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种纳米二氧化氯空气滤芯材料,所述纳米二氧化氯空气滤芯材料包含纳米氧化锌和二氧化氯;还包括陶瓷料。本发明还公开了其制备方法,将纳米氧化锌与陶瓷料按比例混合均匀,然后加入水再次搅拌均匀,将搅拌均匀的混合料制成颗粒;颗粒经过烘烤或烧结,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒;将滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内;将经过二氧化氯溶液泡制的滤芯颗粒在密封舱内进行低温烘干后,得到纳米二氧化氯空气滤芯材料。本发明还相应公开了包含该纳米二氧化氯空气滤芯材料的空气滤芯模块、空气滤芯。本发明的纳米二氧化氯空气滤芯材料能够主动空气净化功能、长效杀菌消毒,从而拓宽了空气滤芯的应用。
Description
技术领域
本发明属于空气滤芯技术领域,具体涉及一种纳米二氧化氯空气滤芯材料、制备方法、空气滤芯及模块。
背景技术
在如今经济高度发达的时代,也是一个流行病高度发展的时代,SARS非典,禽流感,到如今的新型冠状病毒等,未来还会有什么样的流行病不可预期,因此,办公、学习等人群聚集的室内空间需要经常进行空气管理、杀菌、消毒处理,而且目前流感病毒及细菌的传染往往通过空气进行传播,气溶胶的传播方式就是一种空气当中细菌病毒的存在方式,但是目前常用的杀菌消毒方式就是对空气喷洒液体杀菌消毒剂。
目前对室内空气当中的甲醛、硫化氢、氨、污染有机物、PM2.5的微颗粒等的空气处理就是采用空气净化器或新风系统设备,但这些设备本身只具有单一的空气净化作用,产品本身也没有杀菌消毒的能力。在空气净化器或新风系统设备的主要材料即为一滤芯,而目前市场上的空气滤芯材料主要就是采用活性炭为主要材料,利用其吸附的特性进行过滤,将它做成新风系统及空气净化器过滤网的主要材料,但是一方面,其无法对微颗粒等有机物当中或漂浮在空气当中的菌类及病毒进行有效的处理,同时也无法对有机物、甲醛等进行有效的降解;另一方面,这种以活性炭为主要材料的空气净化材料只是一种被动式净化过滤,经过一段时间后会在这种以活性炭为主要材料的空气净化滤芯材料和过滤网表面吸附填满形成污染垢物,反而会对室内空气产生二次污染。
因此,本领域技术人员亟需提供一种能够主动空气净化功能、长效杀菌消毒的纳米二氧化氯空气滤芯材料、制备方法、空气滤芯及模块。
发明内容
针对上述现有技术中的不足,本发明提供了一种能够主动空气净化功能、长效杀菌消毒的纳米二氧化氯空气滤芯材料、制备方法、空气滤芯及模块。
为实现上述目的之一提供一种纳米二氧化氯空气滤芯材料,本发明采用了以下技术方案:
一种纳米二氧化氯空气滤芯材料,包含纳米氧化锌和二氧化氯。
优选的,所述纳米二氧化氯空气滤芯材料还包括陶瓷料,所述陶瓷料采用高岭土、硅藻土、二氧化硅、蒙脱石粉、陶土粉、海泡石粉、沸石粉、碳酸钙粉、骨瓷粉、钙酸镁铝、钛白粉、灰钙粉、纤维素、硅酸镁铝、硅酸钙、过碳酸钠、云母粉、石英粉、长石、电气石、麦饭石、六环石、氧化钙粉、氧化铝粉、、堇青石、钛酸铝、活性炭、碳化硅、二氧化硅、变性淀粉、丙烯酰胺、碳化硼中的任一种或多种的组合。
进一步的,所述的纳米氧化锌的质量分数为5~10%,陶瓷料的质量分数为90~95%。
本发明的目的之二是提供一种纳米二氧化氯空气滤芯材料的制备方法,包括如下步骤:
S1、将纳米氧化锌与陶瓷料按照(5~10):(90~95)的比例混合均匀,然后加入水再次搅拌均匀,将搅拌均匀的混合料制成颗粒;
S2、颗粒经过烘烤或烧结后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒;
S3、将滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内;
S4、将经过二氧化氯溶液泡制的滤芯颗粒在密封舱内进行低温烘干后,得到作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的纳米二氧化氯空气滤芯颗粒。
优选的,步骤S2中:所述的颗粒在65~100度温度的炉内经过1~2小时的烘烤后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒。
优选的,步骤S2中:所述的颗粒在500~800度温度的炉内经过2~3小时的烧结后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒。
优选的,步骤S1中,所述的纳米氧化锌的粒径为20~50nm。
优选的,步骤S1中,控制制成的颗粒的粒径为3~8mm。
优选的,步骤S1中,所述的颗粒为圆颗粒和/或棱颗粒。
优选的,步骤S4中,所述二氧化氯溶液的浓度为5~25wt%。
优选的,步骤S4中,滤芯颗粒在二氧化氯溶液内的浸泡时间为8~12小时。
步骤S5中,密封舱内低温烘干的温度为65~100℃
优选的,步骤S3中,对步骤S2得到的滤芯颗粒,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内。
本发明的目的之三是提供一种空气滤芯模块,包括上述纳米二氧化氯空气滤芯材料,还包括固定在滤芯模块框架上的尼龙网格,所述纳米二氧化氯空气滤芯材料封装于尼龙网格内。
本发明的目的之四是提供一种空气滤芯,包括前述的纳米二氧化氯空气滤芯材料。
本发明还可以提供一种空气滤芯,包括前述的空气滤芯模块,所述空气滤芯模块可拆卸的安装在空气滤芯框架内,所述空气滤芯框架内在空气滤芯模块的前部设置滤尘纱,在滤尘袋空气滤芯模块背部还设置滤尘袋滤尘袋。
优选的,所述的空气滤芯模块在空气滤芯框架内呈Z字型布置或者一字型布置或者波浪型布置或者品字形布置。
上述的空气滤芯,可应用于空调、汽车、室内通风管道、空气净化器上。
现有技术中,一方面,二氧化氯是世界公认的绿色环保的杀菌消毒材料,它不但具有速效杀菌消毒能力,同时它释放的气体能够同甲醛发生反应最终生成安全的二氧化碳和水;但二氧化氯作用在空气当中会很快释放完毕,二氧化氯很容易溶解于水当中;当二氧化氯作为颗粒状态暴露在空气中时,因为有水分子的存在很快会变成粉末状态,很难长期以大颗粒固态保持空气当中,不能满足作为空气滤芯材料必须以颗粒状的形态使用的条件;虽然二氧化氯具有速效降解甲醛、氨等有害气体,同时具有速效杀菌能力,但持续性不够。另一方面,虽然纳米氧化锌具有长期持续性有效作用,但是纳米氧化锌的速效能力在没有催化的情况下相对来说较慢,其需要一定的催化应用。相较于现有技术本发明的有益效果在于:
1)本发明中创新性的将二氧化氯与纳米氧化锌材料进行结合,纳米氧化锌通过抢夺空气中的水分子反应生成自由基,进一步促进自身的催化作用,同时克服了二氧化氯以大颗粒固态长期暴露在空气下因为有水分子的存在很快会变成粉末状态而影响二氧化氯连续缓慢释放效果的缺陷,使二氧化氯可以长期以大颗粒固态稳定保持在空气当中,二氧化氯在固态大颗粒状态下存在,可以满足作为空气净化杀菌消毒材料必须具有较长的使用时间的要求;而且可以控制固态颗粒状态下的二氧化氯进行慢慢释放,使其达到几个月至一年以上的使用寿命;从而纳米氧化锌和二氧化氯协同发挥了优异的杀菌作用,适于工业化推广应用。
2)本发明通过纳米氧化锌与不同助剂的组合,结合低温烘烤和高温烧结的不同方式,可以吸收保存不同二氧化氯浓度的滤芯颗粒材料,从而达到不同的二氧化氯释放时长,适应不同的产品使用需求。在此基础上,采用具有一定浓度的二氧化氯溶液浸泡滤芯颗粒,并设定一定的浸泡时间,从而进一步对制得的纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯连续慢慢释放时间进行调控。
3)本发明制备所得的纳米二氧化氯空气滤芯材料可以制成空气滤芯模块,通过与滤尘袋等部件组合安装在整体的空气滤芯框架内,实现模块化的组装,便于后期维护和回收重复利用。
从而,本发明将二氧化氯和纳米氧化锌这两种都具有空气净化,杀菌消毒能力的材料的问题进行有效的协同处理,得到一种能够达到速效,并能够持续较长时间有效地进行主动式空气净化、杀菌消毒的纳米二氧化氯空气滤芯材料,拓宽了空气滤芯的应用范围,并可以通过模块化的不同组装制备成适用于不同场景。
附图说明
图1为本发明中空气滤芯模块在空气滤芯框架内呈Z字型布置的一种实施例的结构示意图。
图2为本发明中空气滤芯模块在空气滤芯框架内呈Z字型布置的另一种实施例的结构示意图。
图3为本发明中空气滤芯模块在空气滤芯框架内呈一字型布置的一种实施例的结构示意图。
图4为本发明中空气滤芯模块在空气滤芯框架内呈一字型布置的另一种实施例的结构示意图。
图5为本发明中空气滤芯模块在空气滤芯框架内呈品字型布置的一种实施例的结构示意图。
图中标注符号的含义如下:
001-空气滤芯框架;002-空气滤芯模块;003-滤尘纱;
004-滤尘袋;005-纳米二氧化氯空气滤芯材料。
具体实施方式
下面将结合具体实施例,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。
以下试剂,如无特别说明,均为市售的、通过商业购买而得。
根据本发明提供的第一种实施例,为一种纳米二氧化氯空气滤芯材料,包含纳米氧化锌和二氧化氯。
本实施例中,二氧化氯和纳米氧化锌都具有空气净化效果,利用二氧化氯能同甲醛、苯、氨、硫化氢等有害气体结合形成降解,可以主动的对周围环境进行杀菌消毒;同时结合纳米氧化锌对细菌具有极强的亲和力,利用纳米锌具有的强氧化性,对微生物细菌的表面蛋白进行破坏,从而达到杀灭细菌的目的,而且其特性能够进行重复的杀灭工作,表现出极强的杀菌能力,进一步具有长效抗菌的能力;将二氧化氯与纳米氧化锌材料进行结合,纳米氧化锌通过抢夺空气中的水分子反应生成自由基,进一步促进自身的催化作用,同时克服了二氧化氯作为颗粒状态暴露在空气下因为有水分子的存在很快会变成粉末状态的缺陷,使二氧化氯可以长期以颗粒固态稳定保持在空气当中,二氧化氯在固态颗粒状态下存在,可以满足作为空气净化杀菌消毒材料必须具有较长的使用时间的要求;而且可以控制固态颗粒状态下的二氧化氯进行慢慢释放,使其达到几个月至一年以上的使用寿命;从而纳米氧化锌和二氧化氯协同发挥了优异的杀菌作用,适于工业化推广应用。
在本实施例的基础上,所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料还包括陶瓷料,所述陶瓷料采用高岭土、硅藻泥、二氧化硅粉、蒙脱石粉、陶土粉、海泡石粉、沸石粉、碳酸钙粉、骨瓷粉、钙酸镁铝、钛白粉、灰钙粉、纤维素、硅酸镁铝、硅酸钙、过碳酸钠、云母粉、石英粉、长石、电气石、麦饭石、六环石、氧化钙粉、氧化铝粉中的任一种或多种的组合。
本实施例中,在纳米氧化锌和二氧化氯的基础上,提供了用于形成陶瓷球的一种陶瓷料,在上述组分的基础上制作的陶瓷球具有很强的吸附能力,把它浸泡在二氧化氯溶液当中,能够将二氧化氯吸附到当中,以固体形式存在,并达到慢慢释放的特性。同时它们又具有很强的亲水力,在表面容易吸附水分子,同纳米氧化锌反生反应,产生羟自由基等。
作为优选的实施例,所述的纳米氧化锌的质量分数为5~10%,陶瓷料的质量分数为90~95%。形成具有优异吸附能力和亲水能力的陶瓷球。
根据本发明提供的第二种实施例,为一种纳米二氧化氯空气滤芯材料的制备方法,包括如下步骤:
S1、将纳米氧化锌与陶瓷料按照(5~10):(90~95)的比例混合均匀,然后加入水再次搅拌均匀,将搅拌均匀的混合料制成颗粒;
S2、颗粒经过烘烤或烧结后,通入高压风进行表面处理形成表面微得到滤芯颗粒;
S3、将滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内;
S4、将经过二氧化氯溶液泡制的滤芯颗粒在密封舱内进行低温烘干后,得到作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的纳米二氧化氯空气滤芯颗粒。
本实施例中,通过纳米氧化锌与陶瓷料制成一定尺寸的颗粒,然后经过烘烤或烧结,通过烘烤和烧结后的颗粒里形成灰化的物料,再通入高压风去掉打通这部分灰化的物料,在滤芯颗粒表面形成微孔,然后完全浸泡于二氧化氯溶液中,经过一段时间后取出进行低温烘干,使二氧化氯固化在纳米二氧化氯滤芯颗粒上;可以连续慢慢释放1~18个月二氧化氯气体,达到长效杀菌的效果。此外,需说明的是,作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的纳米二氧化氯空气滤芯颗粒其实质为在陶瓷料形成的陶瓷球主体上固化了纳米氧化锌和二氧化氯而形成的空气滤芯颗粒。
作为优选的实施例,步骤S2中:
所述的颗粒在65~100度温度的炉内经过1~2小时的烘烤后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒;或者,所述的圆颗粒在500~800 度温度的炉内经过2~3小时的烧结后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒。
本实施例中制成的颗粒经过低温烧烤或高温烧结,结合高压风处理可以进行表面处理,形成表面带微孔的滤芯颗粒。而且,通过纳米氧化锌与不同陶瓷料的组合,结合低温烘烤和高温烧结的不同方式,可以制成吸收保存不同二氧化氯浓度的滤芯颗粒材料。具体的,低温烘烤方式制得的滤芯颗粒更容易吸收二氧化氯,相应的二氧化氯浓度会越高,但是其以固体形式存在于空气当中的时间相对来说会弱,释放的时间也会相对较快;而高温烧结方式制得的滤芯颗粒的吸收二氧化氯的浓度相对低一些,但是其以固体形态保留在空气当中的时间会相对长一些,释放的时间也会更久一些。
作为优选的一实施例,步骤S1中,所述的颗粒呈现为规则的圆颗粒和/ 或规则的棱颗粒。并且,步骤S1中,控制颗粒的粒径为3~8mm。当为圆颗粒时,此处的粒径即为直径;当为棱颗粒时,此处的粒径为正多边棱形中对角线的长度或是对角棱边之间的距离,使滤芯材料应用于空气滤芯时能够获得适宜的通风量。
作为优选的另一实施例,步骤S4中,所述二氧化氯溶液的浓度为 5~25wt%;步骤S4中,滤芯颗粒在二氧化氯溶液内的浸泡时间为8~12小时。
本实施例中,采用具有一定浓度的二氧化氯溶液浸泡滤芯颗粒,并设定一定的浸泡时间,从而进一步对制得的纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯连续慢慢释放时间进行调控,使其在使用过程中可到18个月的连续使用周期。其中二氧化氯控制在该浓度范围内对环境中的人来说是有益的或舒适的,在此范围值,人的体感度、安全性来说都是最佳的,而浸泡时间过短影响对二氧化氯的固化效果,从而进一步影响连续缓慢释放性能,相反,如果浸泡时间过长,达到吸附饱和之后不会因为浸泡时间的增加而提升二氧化氯的固化效果。
作为优选的另一实施例,步骤S5中,密封舱内低温烘干的温度为 65~100℃。
作为优选的另一实施例,步骤S3中,对步骤S2得到的滤芯颗粒,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内。从而,颗粒均匀的滤芯颗粒可以保证充分的杀菌效果。
按照上述实施例,可制备得到一种纳米二氧化氯空气滤芯材料005即为纳米二氧化氯滤芯颗粒。
根据本发明提供的第三种实施例,为一种空气滤芯模块2,包括按上一实施例制备所得的纳米二氧化氯空气滤芯材料,还包括固定在滤芯模块框架上的网格,所述纳米二氧化氯空气滤芯材料封装于网格内。
具体的,空气滤芯模块002的制备方法,包含如下步骤:
将制作好的二氧化氯-纳米氧化锌滤芯颗粒封装在滤芯模块框架外的网格内,制成空气滤芯模块。
从而,本发明提供的空气滤芯模块002区别于现有技术中的整体化设计的滤芯,便于可拆卸的装配在空心滤芯内,有利于后期维护和回收重复利用。其中,所述的网格可选用尼龙材质。
根据本发明提供的第四种实施例,为一种空气滤芯,包含第二种实施例中制备所得的纳米二氧化氯空气滤芯材料005。
根据本发明提供的第五种实施例,为一种空气滤芯,包含第三种实施例的空气滤芯模块002,所述空气滤芯模块002可拆卸的安装在空气滤芯框架 001内,所述空气滤芯框架001内在所述空气滤芯模块002的前部设置滤尘纱 003,在空气滤芯模块002的背部还设置滤尘袋004。
在实际应用中,按不同品种空滤的需求,将空气滤芯模块002先后同滤尘纱003,滤尘袋004组装在空气滤芯框架001内,形成完整的空气滤芯。其中,滤尘纱003用于过滤PM2.5大颗粒,制备所得的空气滤芯用于进行空气管理、杀菌消毒。
作为优选的实施例,其中空气滤芯模块002在空气滤芯框架001内的安装方式可以按照纳米二氧化氯空气滤芯材料005接触面的大小,风量通过率分别设计为:如图1、2所示的Z字型布置,过滤面积更大,效果更好,可应用于各种新风系统的风口处;如图3、4所示的一字型布置,可应用于各种新风系统的风口处、空气净化器中、各类空调出风口处;如图5所示的品字型布置,还可以为波浪型布置,可应用于各种新风系统的风口、空气净化器、各类空调出风口、汽车空滤中。
上述实施例提供的空气滤芯,可应用于空调、汽车、室内通风管道、空气净化器上。
通过以上实施例制作的纳米二氧化氯空气滤芯材料及制作而成的空气滤芯具有慢慢释放微量二氧化氯的特性,对甲醛具有降解作用,将其最终转换成二氧化碳和水,其反应方程如下:
2ClO2+5HCHO+H2O=5HCOOH+2HCl
2ClO2+5HCOOH=2HCl+5CO2+4H2O
同时二氧化氯类产品又是世界认可通用的环保安全杀菌消毒产品,其通过释放出的二氧化氯气体与存在于空气当中含有细菌病毒的污染有机物产生反应并进行杀灭,挥发出具有极强的杀菌消毒功能。其中含有的粒径20~50nm 的氧化锌具有很强的电子迁移功能,在迁移过程中产生的大量电能,能够与空气当中的水分子和吸附在材料表面的水反应产生氢氧根和过氧化氢等羟自由基,羟自由基能与多种微生物产生反应,破坏细菌的表面膜,影响细菌的繁殖能力,起到杀死或抑制的作用,从而达到抗菌的作用,同时将甲醛分解成二氧化碳和水,进行有效降解,而不是进行吸附,电子迁穴过程中的释放的电子为e-,其反应过程如下:
e-+2H2O=2·OH+H2↑
2·OH+CH2O——→2H2O+CO2↑
其中,需要说明的是,因粒径及形态对纳米氧化锌的性能影响较大,如果纳米氧化锌的颗粒径如果超出20~50nm范围,会明显的影响杀菌消毒的效果。
从而,本发明中的纳米氧化锌通过抢夺空气中及吸附在材料表面的水分子反应生成自由基,进一步促进自身的催化作用,同时克服了二氧化氯作为颗粒状态暴露在空气下因为有水分子的存在很快会变成粉末状态的缺陷,使二氧化氯可以长期以大颗粒固态保持空气当中,可以作为一种以颗粒状的形态使用的纳米二氧化氯空气滤芯材料,同时可以以较长的时间进行空气净化杀菌消毒;最终实现了使二氧化氯在固态颗粒状态下存在,同时控制固态状态下二氧化氯的慢慢释放,使其能达到几个月至一年以上的使用时间。
应用例1
S1、按照质量百分数计,按比例选择10%高岭土、10%云母粉、10%长石粉、20%蒙脱石粉,25%过碳酸钠粉、20%硅藻土、5%的纳米氧化锌(直径为 30nm)放入搅拌机内进行搅拌,等搅拌均后加入适量的纯净水再次进行搅拌,直至再次搅拌均匀;将搅拌均匀的材料制成直径为6mm的圆颗粒;
S2、圆颗粒在65℃温度的炉内经过1小时的低温烘烤,得到滤芯颗粒;
S3、将烘烤好的滤芯颗粒进行过筛,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒;按比例配置好5wt%浓度的二氧化氯溶液,并将筛选好的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内8小时;
S4、将经过二氧化氯溶液泡制的滤芯颗粒在密封舱内进行低温烘干后,得到作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯-纳米氧化锌滤芯颗粒。
得到的纳米二氧化氯空气滤芯材料,进行进一步的处理步骤:
S5、将作为纳米二氧化氯空气滤芯材料005的二氧化氯-纳米氧化锌滤芯颗粒灌装进滤芯模块框架上的尼龙网格中进行封装,制成空气滤芯模块002。
得到的空气滤芯模块,可采取进一步的处理步骤:
S6、将空气滤芯模块002按照Z字型布置,先后同滤尘纱003,滤尘袋 004组装在空气滤芯框架001内,形成完整的空气滤芯。
应用例2
S1、按照质量百分数计,选择5%的纳米氧化锌(直径为30nm),10%堇青石、10%钛酸铝、10%活性炭、30%碳化硅、10%纤维素、5%二氧化硅、5%变性淀粉、5%碳化硼、10%丙烯酰胺进行充分搅拌混合均匀,等搅拌均匀后加入适量水再次搅拌,直至再次搅拌均匀;将搅拌好的滤芯材料按照8mm的颗粒径进行圆颗粒的塑形;
S2、圆颗粒在800℃温度的炉内经过3小时的高温烧结;
S3、将烧结好的滤芯颗粒进行过筛,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒;按比例配置好25wt%浓度的二氧化氯溶液,并将筛选好的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内12小时;
S4、将经过二氧化氯溶液泡制的滤芯颗粒在密封舱内进行低温烘干,得到作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯-纳米氧化锌滤芯颗粒。
得到的纳米二氧化氯空气滤芯材料,可采取进一步的处理步骤:
S5、将作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯-纳米氧化锌滤芯颗粒灌装进滤芯模块框架上的尼龙网格中进行封装,制成空气滤芯模块002。
得到的空气滤芯模块,可采取进一步的处理步骤:
S6、将空气滤芯模块002按照波浪型布置,先后同滤尘纱003,滤尘袋 004组装在空气滤芯框架001内,形成完整的空气滤芯。
应用例3
S1、按照质量百分数计,选择10%的纳米氧化锌(直径为40nm),10%高岭土、10%钛酸铝、10%陶土粉、25%碳化硅、10%纤维素、5%硅酸钙、5%石英粉、5%碳化硼、5%碳酸钠进行充分搅拌混合均匀,等搅拌均匀后加入适量水再次搅拌,直至再次搅拌均匀;将搅拌好的滤芯材料按照6mm的颗粒径进行圆颗粒的塑形;
S2、圆颗粒在600℃温度的炉内经过2小时的高温烧结;
S3、将烧结好的滤芯颗粒进行过筛,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒;按比例配置好15wt%浓度的二氧化氯溶液,并将筛选好的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内10小时;
S4、将经过二氧化氯溶液泡制的滤芯颗粒在密封舱内进行低温烘干,得到作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯-纳米氧化锌滤芯颗粒。
得到的纳米二氧化氯空气滤芯材料,可采取进一步的处理步骤:
S5、将作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯-纳米氧化锌滤芯颗粒灌装进滤芯模块框架上的尼龙网格中进行封装,制成空气滤芯模块002。
得到的空气滤芯模块,可采取进一步的处理步骤:
S6、将空气滤芯模块002按照波浪型布置,先后同滤尘纱003,滤尘袋 004组装在空气滤芯框架001内,形成完整的空气滤芯。
对比例1
本应用例与应用例1基本相同,不同之处仅在于:
步骤S2中,圆颗粒在55℃的炉内经过1小时的低温烘烤,得到滤芯颗粒。
对比例2
本应用例与应用例1基本相同,不同之处仅在于:
步骤S3中,将烘烤好的滤芯颗粒进行过筛,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒;按比例配置好3wt%浓度的二氧化氯溶液,并将筛选好的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内8小时。
对比例3
本应用例与应用例2基本相同,不同之处仅在于:
步骤S2中,圆颗粒在1000℃的炉内经过5小时的高温烧结,得到滤芯颗粒。
对比例4
本应用例与应用例1基本相同,不同之处仅在于:
步骤S3中,将烘烤好的滤芯颗粒进行过筛,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒;按比例配置好28wt%浓度的二氧化氯溶液,并将筛选好的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内8小时。
性能测试结果
对应用例1分别进行消毒和杀菌效果的测试:
测试一:将应用例1的纳米二氧化氯空气滤芯材料用于对甲型流感病毒进行消毒效果测试,具体测试步骤为:在1个立方的实验舱内采用10克纳米二氧化氯空气滤芯材料(纳米二氧化氯空气滤芯颗粒)样品,开启将搅拌风扇,作用2小时后,采用液体撞击式微生物气溶胶采样器,以11毫升每分钟的流量进行采样,采样液的体积为20毫升,测试例(作用2小时)与对照例 (作用时间为0)的采样时间均为2分钟,测试例和对照例分别平行试验3次,得到的测试结果如表1所示:
表1.甲型流感病毒的消毒测试结果
注:去除率试验结果已经消除微生物在空气中自然消亡因素的影响。
将应用例1的空气滤芯用于对微生物白色葡萄球菌进行杀菌效果测试,具体测试步骤为:在1个立方的实验舱内采用10克纳米二氧化氯空气滤芯材料(纳米二氧化氯空气滤芯颗粒)样品,开启将搅拌风扇,作用2小时后,采用液体撞击式微生物气溶胶采样器,以11毫升每分钟的流量进行采样,采样液的体积为20毫升,测试例(作用2小时)与对照例(作用时间为0)的采样时间均为2分钟,测试例和对照例分别平行试验3次,结果如表2所示:
表2.微生物白色葡萄球菌的杀菌测试结果
注:去除率试验结果已经消除微生物在空气中自然消亡因素的影响。
通过表1、表2的测试结果表明,本发明提供的纳米二氧化氯空气滤芯材料具有优异的消毒杀菌作用。对应用例2、应用例3进行上述试验,同样能达到类似的消毒杀菌效果。对比例1中由于烘烤温度过低,会导致表面处理效果不好,导致消毒杀菌效果下降。对比例2中二氧化氯的浸泡浓度太少,会减少可持续使用的时间,降低杀菌消毒的效率。对比例3中,烧结温度过高导致烧制的成品率降低,例如会容易裂开等,容易脆化。对比例4中,二氧化氯浓度过高,在释放过程中不利于人体的表观感受,对环境中的人来说降低了体感度、安全性。
此外,本发明通过不同结合低温烘烤和高温烧结的不同方式,可以制成不同吸收保存二氧化氯浓度的滤芯颗粒材料,从而达到不同的二氧化氯释放时长,在此基础上,采用具有一定浓度的二氧化氯溶液浸泡滤芯颗粒,并设定一定的浸泡时间,从而可进一步对制得的纳米二氧化氯空气滤芯材料的二氧化氯连续慢慢释放时间进行调控。普通的二氧化氯无法在液体或大颗粒固体(一般是片状)下保持释放二氧化氯连续释放3个月以上的特性,更不用说半年到一年多时间。只是2~3天就失去了杀菌消毒的效果(普通二氧化氯药片解封后放到空气当中三天后变成粉末状,已经没有了二氧化氯成分),但是本发明制备的纳米二氧化氯空气滤芯颗粒可以保持释放二氧化氯气体6个月至一年多,不会变成粉末状,同时释放完的颗粒还能够回收利用。
应当说明的是,上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种纳米二氧化氯空气滤芯材料,其特征在于:包含纳米氧化锌和二氧化氯。
2.根据权利要求1所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料,其特征在于:
所述纳米二氧化氯空气滤芯材料还包括陶瓷料,所述陶瓷料采用高岭土、硅藻土、二氧化硅、蒙脱石粉、陶土粉、海泡石粉、沸石粉、碳酸钙粉、骨瓷粉、钙酸镁铝、钛白粉、灰钙粉、纤维素、硅酸镁铝、硅酸钙、过碳酸钠、云母粉、石英粉、长石、电气石、麦饭石、六环石、氧化钙粉、氧化铝粉、堇青石、钛酸铝、活性炭、碳化硅、二氧化硅、变性淀粉、丙烯酰胺、碳化硼中的任何一种或多种的组合。
3.根据权利要求2所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料,其特征在于:
所述的纳米氧化锌的质量分数为5~10%,陶瓷料的质量分数为90~95%。
4.一种纳米二氧化氯空气滤芯材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将纳米氧化锌与陶瓷料按照(5~10):(90~95)的比例混合均匀,然后加入水再次搅拌均匀,将搅拌均匀的混合料制成颗粒;
S2、颗粒经过烘烤或烧结后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒;
S3、将滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内;
S4、将经过二氧化氯溶液泡制的滤芯颗粒在密封舱内进行低温烘干后,得到作为纳米二氧化氯空气滤芯材料的纳米二氧化氯空气滤芯颗粒。
5.根据权利要求4所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料的制备方法,其特征在于,步骤S2中:
所述的颗粒在温度为65~100℃的炉内经过1~2小时的烘烤后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒;或者,
所述的颗粒在温度为500~800℃的炉内经过2~3小时的烧结后,通入高压风进行表面处理后形成表面微孔,得到滤芯颗粒。
6.根据权利要求4所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料的制备方法,其特征在于:
步骤S1中,所述的纳米氧化锌的粒径为20~50nm;和/或,
步骤S1中,控制制成的颗粒的粒径为3~8mm;和/或,
步骤S1中,所述的颗粒为圆颗粒和/或棱颗粒;和/或,
步骤S4中,所述二氧化氯溶液的浓度为5~25wt%;和/或,
步骤S4中,滤芯颗粒在二氧化氯溶液内的浸泡时间为8~12小时;和/或,
步骤S5中,密封舱内低温烘干的温度为65~100℃。
7.根据权利要求4所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料的制备方法,其特征在于:
步骤S3中,对步骤S2得到的滤芯颗粒,筛选出颗粒径统一完整的滤芯颗粒完全浸泡在二氧化氯溶液内。
8.一种空气滤芯模块,包括根据权利要求1~7任一项所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料,其特征在于:
还包括固定在滤芯模块框架上的网格,所述纳米二氧化氯空气滤芯材料封装于网格内。
9.一种空气滤芯,其特征在于,包括权利要求1~7任一项所述的纳米二氧化氯空气滤芯材料。
10.一种空气滤芯,其特征在于,包括根据权利要求8所述的空气滤芯模块,所述空气滤芯模块可拆卸的安装在空气滤芯框架内,所述空气滤芯框架内在空气滤芯模块的前部设置滤尘纱布,在空气滤芯模块背部还设置滤尘袋。
11.根据权利要求10所述的空气滤芯,其特征在于:
所述的空气滤芯模块在空气滤芯框架内呈Z字型布置或者一字型布置或者波浪型布置或者品字形布置。
12.根据权利要求9~11任一项所述的空气滤芯,其特征在于,应用于空调、汽车、室内通风管道、空气净化器上。
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CN202010244821.5A CN111330387A (zh) | 2020-03-31 | 2020-03-31 | 纳米二氧化氯空气滤芯材料、制备方法、空气滤芯及模块 |
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