CN111957109A - 一种高效有机-无机复合过滤材料 - Google Patents

一种高效有机-无机复合过滤材料 Download PDF

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Abstract

本发明属于过滤领域，涉及空气净化领域，具体涉及一种高效有机‑无机复合过滤材料，以氧化铝为无机材料，以聚乙烯醇为有机材料，以电气石为负离子粉，并提供了具体的制备方法。本发明解决了现有过滤效果不佳的问题，利用聚乙烯醇转化形成双共轭聚合物的不溶性，辅以电气石粉的负离子、活性氧化铝的储氧特性，形成不吸水的负氧离子体系，大大提升了过滤吸附效果。

Description

一种高效有机-无机复合过滤材料
技术领域
本发明属于过滤领域，涉及空气净化领域，具体涉及一种高效有机-无机复合过滤材料。
背景技术
目前，通风过滤网主要是以PP、PET等纤维纺织成型制成一体，其耐酸碱性，耐腐蚀性均较佳，而且阻力低，可以进行反复清洗，经济性相对来说非常高，另外其所捕捉之长短纤维及尘粒易清洗，过滤效率不受清洗影响，耐冲击强度非常好，是广大客户的首选产品。空调过滤网为凹凸式蜂巢结构，可广泛应用于污水过滤系统、空气过滤，易于多次清洗调换，起效时间持久。而且空调过滤网清洗方便，得到广大用户的认可。上述这些都是粗效过滤网，主要用途就是粗尘过滤，空气过滤系统预过滤。直接过滤，工艺简单，透气性好，精度均匀稳定，不泄漏，再生性能好、再生速度快、安装方便、效率高、使用寿命长。主要用于空调、净化器，抽油烟机、空气滤清器，除湿器及除尘器等，适用于各种不同的过滤、除尘和分离要求，适用于石油、化工、矿产、食品、制药等各行各业的过滤。
过滤网的用途越来越广，一般家庭里也都会经常用到。但是目前的过滤材料仅限于对空气的粗过滤，无法去除掉空气中的微小粉尘等，以及空气中的甲醛等有机污染物。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种高效有机-无机复合过滤材料，解决了现有过滤效果不佳的问题，利用聚乙烯醇转化形成双共轭聚合物的不溶性，辅以电气石粉的负离子、活性氧化铝的储氧特性，形成不吸水的负氧离子体系，大大提升了过滤吸附效果。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种高效有机-无机复合过滤材料，以氧化铝为无机材料，以聚乙烯醇为有机材料，以电气石为负离子粉。
进一步的，所述过滤材料采用负离子纤维单丝编织压制而成。
更进一步的，所述过滤材料的制备方法如下：
步骤1，将3-10根负离子单丝缠绕呈编织单丝，并将编织单丝作为经纬线进行编织，形成编织网；
步骤2，将10-30个编制网放入密闭环境中静置30-60min，然后恒温挤压20-40min，得到预制过滤板，所述密封环境为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为5-8:2，恒温挤压的压力为3-7MPa，温度为110-120℃；
步骤3，将预制过滤板悬挂至马弗炉中恒温烧结2-5h，冷却后放入蒸馏水中蒸煮10-20min，取出后烘干得到过滤材料，所述恒温烧结的温度为280-290℃，，蒸煮的温度为90-100℃，烘干的温度为100-120℃。
更进一步的，所述负离子纤维单丝以氧化铝为无机材料，以电气石为负离子粉，以甲基纤维素为粘结剂与分散剂。
所述负离子纤维单丝的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将电气石粉和氢氧化铝粉末加入至蒸馏水中搅拌均匀，然后加入至甲基纤维素低温超声10-20min，得到悬浊分散液，所述电气石粉在蒸馏水的浓度为20-50g/L，所述氢氧化铝的加入量是电气石粉质量的80-120％,甲基纤维素的加入量是电气石粉质量的300-500％，低温超声的温度为10-20℃，超声频率为40-80kHz；
步骤2，将悬浊液分散液加入至减压蒸馏釜中减压蒸馏反应1-3h，得到浓缩液，所述减压蒸馏反应的压力为标准大气压的70-80％，温度为100-110℃；
步骤3，将聚乙烯醇加入至蒸馏水中，并加入甲基纤维素低温超声，得到溶解液，所述聚乙烯醇在蒸馏水中的浓度为50-90g/L，甲基纤维素的加入量是聚乙烯醇质量的50-80％,低温超声的温度为5-10℃，超声频率为40-90kHz；
步骤4，将粘稠液加入至纺丝机中进行恒温纺丝，得到第一纤维丝，然后以第一纤维丝为内层纤维，以溶解液为外层纺丝液，进行二梯度拉伸纺丝，得到负离子纤维单丝；所述恒温纺丝的温度为100-120℃，第一纤维丝的粒径为30-70μm，推送流速为1-3mL/min，所述溶解液的推送流速为2-4mL/min，二梯度拉伸纺丝的第一梯度的温度为80-90℃，时间为10-20s，第二梯度的温度为100-110，所述负离子纤维单丝的粒径为120-300μm，所述负离子纤维单丝表面呈半固化状态。
所述二梯度纺丝中的第一纤维丝的拉伸速度为2-6cm/min。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：
1.本发明解决了现有过滤效果不佳的问题，利用聚乙烯醇转化形成双共轭聚合物的不溶性，辅以电气石粉的负离子、活性氧化铝的储氧特性，形成不吸水的负氧离子体系，大大提升了过滤吸附效果。
2.本发明通过压制后烧结的方式，将聚乙烯醇和氢氧化铝同时失水转化，促使壳核结构的纤维单丝具有良好的微孔性，且孔隙分布均匀。
3.本发明以活性氧化铝为填料与辅助剂,利用其多孔特性与储氧特性,能够将负离子吸附转化为负氧离子吸附,大大提升了吸附效果,提升过滤效果。
具体实施方式
结合实施例详细说明本发明，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种高效有机-无机复合过滤材料，采用负离子纤维单丝编织压制而成。
所述过滤材料的制备方法如下：
步骤1，将3根负离子单丝缠绕呈编织单丝，并将编织单丝作为经纬线进行编织，形成编织网；
步骤2，将10个编制网放入密闭环境中静置30min，然后恒温挤压20min，得到预制过滤板，所述密封环境为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为5:2，恒温挤压的压力为3MPa，温度为110℃；
步骤3，将预制过滤板悬挂至马弗炉中恒温烧结2h，冷却后放入蒸馏水中蒸煮10min，取出后烘干得到过滤材料，所述恒温烧结的温度为280℃，，蒸煮的温度为90℃，烘干的温度为100℃。
所述负离子纤维单丝以氧化铝为无机材料，以电气石为负离子粉，以甲基纤维素为粘结剂与分散剂，包括如下步骤：
步骤1，将电气石粉和氢氧化铝粉末加入至蒸馏水(1L)中搅拌均匀，然后加入至甲基纤维素低温超声10min，得到悬浊分散液，所述电气石粉在蒸馏水的浓度为20g/L，所述氢氧化铝的加入量是电气石粉质量的80％,甲基纤维素的加入量是电气石粉质量的300％，低温超声的温度为10℃，超声频率为40kHz；
步骤2，将悬浊液分散液加入至减压蒸馏釜中减压蒸馏反应1h，得到浓缩液，所述减压蒸馏反应的压力为标准大气压的70％，温度为100℃；
步骤3，将聚乙烯醇加入至蒸馏水(1L)中，并加入甲基纤维素低温超声，得到溶解液，所述聚乙烯醇在蒸馏水中的浓度为50g/L，甲基纤维素的加入量是聚乙烯醇质量的50％,低温超声的温度为5℃，超声频率为40kHz；
步骤4，将粘稠液加入至纺丝机中进行恒温纺丝，得到第一纤维丝，然后以第一纤维丝为内层纤维，以溶解液为外层纺丝液，进行二梯度拉伸纺丝，得到负离子纤维单丝；所述恒温纺丝的温度为100℃，第一纤维丝的粒径为30μm，推送流速为1mL/min，所述溶解液的推送流速为2mL/min，二梯度拉伸纺丝的第一梯度的温度为80℃，时间为10s，第二梯度的温度为100，所述负离子纤维单丝的粒径为120μm，所述负离子纤维单丝表面呈半固化状态；所述二梯度纺丝中的第一纤维丝的拉伸速度为2cm/min。
本实施例的产品取7g/m2，对0.3μm的氯化钠气溶胶粒子的最高截留率为99.8％，压力降为75Pa。
实施例2
一种高效有机-无机复合过滤材料，采用负离子纤维单丝编织压制而成。
所述过滤材料的制备方法如下：
步骤1，将10根负离子单丝缠绕呈编织单丝，并将编织单丝作为经纬线进行编织，形成编织网；
步骤2，将30个编制网放入密闭环境中静置60min，然后恒温挤压40min，得到预制过滤板，所述密封环境为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为4:1，恒温挤压的压力为7MPa，温度为120℃；
步骤3，将预制过滤板悬挂至马弗炉中恒温烧结5h，冷却后放入蒸馏水中蒸煮20min，取出后烘干得到过滤材料，所述恒温烧结的温度为290℃，，蒸煮的温度为100℃，烘干的温度为120℃。
所述负离子纤维单丝以氧化铝为无机材料，以电气石为负离子粉，以甲基纤维素为粘结剂与分散剂，包括如下步骤：
步骤1，将电气石粉和氢氧化铝粉末加入至蒸馏水(1L)中搅拌均匀，然后加入至甲基纤维素低温超声20min，得到悬浊分散液，所述电气石粉在蒸馏水的浓度为50g/L，所述氢氧化铝的加入量是电气石粉质量的120％,甲基纤维素的加入量是电气石粉质量的500％，低温超声的温度为20℃，超声频率为80kHz；
步骤2，将悬浊液分散液加入至减压蒸馏釜中减压蒸馏反应3h，得到浓缩液，所述减压蒸馏反应的压力为标准大气压的80％，温度为110℃；
步骤3，将聚乙烯醇加入至蒸馏水(1L)中，并加入甲基纤维素低温超声，得到溶解液，所述聚乙烯醇在蒸馏水中的浓度为90g/L，甲基纤维素的加入量是聚乙烯醇质量的50-80％,低温超声的温度为10℃，超声频率为90kHz；
步骤4，将粘稠液加入至纺丝机中进行恒温纺丝，得到第一纤维丝，然后以第一纤维丝为内层纤维，以溶解液为外层纺丝液，进行二梯度拉伸纺丝，得到负离子纤维单丝；所述恒温纺丝的温度为120℃，第一纤维丝的粒径为70μm，推送流速为3mL/min，所述溶解液的推送流速为4mL/min，二梯度拉伸纺丝的第一梯度的温度为90℃，时间为20s，第二梯度的温度为110，所述负离子纤维单丝的粒径为300μm，所述负离子纤维单丝表面呈半固化状态；所述二梯度纺丝中的第一纤维丝的拉伸速度为6cm/min。
本实施例的产品取7g/m2，对0.3μm的氯化钠气溶胶粒子的最高截留率为99.9％，压力降为101Pa。
实施例3
一种高效有机-无机复合过滤材料，采用负离子纤维单丝编织压制而成。
所述过滤材料的制备方法如下：
步骤1，将6根负离子单丝缠绕呈编织单丝，并将编织单丝作为经纬线进行编织，形成编织网；
步骤2，将20个编制网放入密闭环境中静置560min，然后恒温挤压30min，得到预制过滤板，所述密封环境为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为3:1，恒温挤压的压力为5MPa，温度为115℃；
步骤3，将预制过滤板悬挂至马弗炉中恒温烧结4h，冷却后放入蒸馏水中蒸煮15min，取出后烘干得到过滤材料，所述恒温烧结的温度为285℃，，蒸煮的温度为95℃，烘干的温度为110℃。
所述负离子纤维单丝以氧化铝为无机材料，以电气石为负离子粉，以甲基纤维素为粘结剂与分散剂，包括如下步骤：
步骤1，将电气石粉和氢氧化铝粉末加入至蒸馏水(1L)中搅拌均匀，然后加入至甲基纤维素低温超声15min，得到悬浊分散液，所述电气石粉在蒸馏水的浓度为40g/L，所述氢氧化铝的加入量是电气石粉质量的110％,甲基纤维素的加入量是电气石粉质量的400％，低温超声的温度为15℃，超声频率为60kHz；
步骤2，将悬浊液分散液加入至减压蒸馏釜中减压蒸馏反应2h，得到浓缩液，所述减压蒸馏反应的压力为标准大气压的75％，温度为1005℃；
步骤3，将聚乙烯醇加入至蒸馏水(1L)中，并加入甲基纤维素低温超声，得到溶解液，所述聚乙烯醇在蒸馏水中的浓度为70g/L，甲基纤维素的加入量是聚乙烯醇质量的60％,低温超声的温度为7℃，超声频率为60kHz；
步骤4，将粘稠液加入至纺丝机中进行恒温纺丝，得到第一纤维丝，然后以第一纤维丝为内层纤维，以溶解液为外层纺丝液，进行二梯度拉伸纺丝，得到负离子纤维单丝；所述恒温纺丝的温度为110℃，第一纤维丝的粒径为50μm，推送流速为2mL/min，所述溶解液的推送流速为3mL/min，二梯度拉伸纺丝的第一梯度的温度为85℃，时间为15s，第二梯度的温度为105，所述负离子纤维单丝的粒径为200μm，所述负离子纤维单丝表面呈半固化状态；所述二梯度纺丝中的第一纤维丝的拉伸速度为4cm/min。
本实施例的产品取7g/m2，对0.3μm的氯化钠气溶胶粒子的最高截留率为99.8％，压力降为87Pa。
综上所述，本发明具有以下优点：
1.本发明解决了现有过滤效果不佳的问题，利用聚乙烯醇转化形成双共轭聚合物的不溶性，辅以电气石粉的负离子、活性氧化铝的储氧特性，形成不吸水的负氧离子体系，大大提升了过滤吸附效果。
2.本发明通过压制后烧结的方式，将聚乙烯醇和氢氧化铝同时失水转化，促使壳核结构的纤维单丝具有良好的微孔性，且孔隙分布均匀。
3.本发明以活性氧化铝为填料与辅助剂,利用其多孔特性与储氧特性,能够将负离子吸附转化为负氧离子吸附,大大提升了吸附效果,提升过滤效果。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高效有机-无机复合过滤材料，其特征在于：以氧化铝为无机材料，以聚乙烯醇为有机材料，以电气石为负离子粉。
2.根据权利要求1所述的高效有机-无机复合过滤材料，其特征在于：所述过滤材料采用负离子纤维单丝编织压制而成。
3.根据权利要求2所述的高效有机-无机过滤材料，其特征在于：所述过滤材料的制备方法如下：
步骤1，将3-10根负离子单丝缠绕呈编织单丝，并将编织单丝作为经纬线进行编织，形成编织网；
步骤2，将10-30个编制网放入密闭环境中静置30-60min，然后恒温挤压20-40min，得到预制过滤板，所述密封环境为氮气与水蒸气的混合氛围，且氮气与水蒸气的体积比为5-8:2，恒温挤压的压力为3-7MPa，温度为110-120℃；
步骤3，将预制过滤板悬挂至马弗炉中恒温烧结2-5h，冷却后放入蒸馏水中蒸煮10-20min，取出后烘干得到过滤材料，所述恒温烧结的温度为280-290℃，，蒸煮的温度为90-100℃，烘干的温度为100-120℃。
4.根据权利要求2所述的高效有机-无机过滤材料，其特征在于：所述负离子纤维单丝以氧化铝为无机材料，以电气石为负离子粉，以甲基纤维素为粘结剂与分散剂。
5.根据权利要求4所述的高效有机-无机过滤材料，其特征在于：所述负离子纤维单丝的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，将电气石粉和氢氧化铝粉末加入至蒸馏水中搅拌均匀，然后加入至甲基纤维素低温超声10-20min，得到悬浊分散液，所述电气石粉在蒸馏水的浓度为20-50g/L，所述氢氧化铝的加入量是电气石粉质量的80-120％,甲基纤维素的加入量是电气石粉质量的300-500％，低温超声的温度为10-20℃，超声频率为40-80kHz；
步骤2，将悬浊液分散液加入至减压蒸馏釜中减压蒸馏反应1-3h，得到浓缩液，所述减压蒸馏反应的压力为标准大气压的70-80％，温度为100-110℃；
步骤3，将聚乙烯醇加入至蒸馏水中，并加入甲基纤维素低温超声，得到溶解液，所述聚乙烯醇在蒸馏水中的浓度为50-90g/L，甲基纤维素的加入量是聚乙烯醇质量的50-80％,低温超声的温度为5-10℃，超声频率为40-90kHz；
步骤4，将粘稠液加入至纺丝机中进行恒温纺丝，得到第一纤维丝，然后以第一纤维丝为内层纤维，以溶解液为外层纺丝液，进行二梯度拉伸纺丝，得到负离子纤维单丝；所述恒温纺丝的温度为100-120℃，第一纤维丝的粒径为30-70μm，推送流速为1-3mL/min，所述溶解液的推送流速为2-4mL/min，二梯度拉伸纺丝的第一梯度的温度为80-90℃，时间为10-20s，第二梯度的温度为100-110，所述负离子纤维单丝的粒径为120-300μm，所述负离子纤维单丝表面呈半固化状态。
6.根据权利要求5所述的高效有机-无机过滤材料，其特征在于：所述二梯度纺丝中的第一纤维丝的拉伸速度为2-6cm/min。
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