CN113546488A - 活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质及生产方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质及生产方法和应用，其中折叠过滤介质包括活性炭颗粒、低熔点纤维以及两层低熔点纤维制成的无纺布，活性炭颗粒与低熔点纤维一起包覆在两层低熔点纤维制成的无纺布之间。此种结构经过滚轴热压，直接将低熔点纤维的皮层熔化，经过固化后形成网状结构，将活性炭颗粒包覆在其间，扩大了活性炭的吸附面积，从而提高过滤能力。在活性炭回收时，经过加热使网状的低熔点纤维蓬松从而便于活性炭脱落回收。在再生时直接对活性炭进行再生，不用考虑介质变形以及老化的问题，活性炭回收后再次进行介质生产即可，回收率达到90%‑95%。

Description

活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质及生产方法和应用

技术领域

本发明涉及过滤器技术领域，尤其涉及一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质及生产方法和应用。

背景技术

在半导体制程的洁净室中，对光刻扫描仪晶圆环境空气分子污染物(AMC)管控要求比较严格，根据国际半导体技术路线图(ITRS)，总有机酸如甲酸、乙酸目标值0.02ppbv，挥发性有机物(GC-MS停留时间>苯)目标值0.26ppbv。没有有效的去除上述AMC，可造成的问题包括：预氧化清洁后碳化硅的形成、高接触电阻、晶圆和步进光学元件模糊(Hazing)、与抗蚀剂的二次反应、影响清洁效果等。传统以活性炭颗粒为吸附剂的化学滤网，可去除上述总有机酸和挥发性有机物。

但是化学滤网属于一次性使用产品，失效后不可重复使用。化学滤网中的吸附材料为活性炭，废弃的活性炭属于危险废物，失效后需要由有危废处理资质的单位回收和处理，废弃活性炭的处理费用、替换新的化学滤网费用，是半导体洁净室一笔庞大的运行费用。

现有的化学滤网通常为滤芯和框架一体式设计，滤芯和框架支架能用密封胶固定，废弃的活性炭颗粒被包裹在滤芯的两层无纺布之间，废弃的活性炭无法轻易的从化学滤网分离出来单独处理，整体当作危废处理，增加了洁净室危废处理费用。

常见的滤芯加工会使用热熔胶作为粘结剂把颗粒活性炭包覆在两层无纺布之间，热熔胶不仅覆盖了部分活性炭表面，也会渗透入活性炭的孔道中，减少了活性炭可使用的表面积。

专利TW103118251公开了一种去除滤网内污染化合物之装置及其方法，将滤网放入一加热炉内，送入作业气体至加热炉内，对滤网与一预设温度下进行烘烤，此预设温度(100℃至300℃)足以气化有机挥发物颗粒为一气化产物，将气化产物排出加热炉，如果有机挥发物浓度小于等于一预设标准，再生程序完成且此滤网已被还原为可再使用之滤网。此装置是对滤网进行再生，滤网属于静态再生，活性炭堆积在一个密集的空间进行加热再生，再生效果不好且时间较长。此再生装置能放的滤网数量也有限，而且滤网尺寸需要根据再生装置空间定制标准尺寸，非标滤网尺寸会影响每次再生数量，整个再生过程需要经过一个升温到再生温度、保温再生、降温后取除滤网的工序，上述问题限制了滤网再生的产能。

专利201710006107.0和201080016341.8公开一种用于洁净室环境的耐热可再生过滤元件，包括折叠过滤介质和框架，所述折叠过滤介质是不会释放出根据ISO14644-1标准的高于ISO 6类环境的颗粒的耐热可再生折叠过滤介质，所述折叠过滤介质具有在高达至少190℃的温度下的抗熔融性或抗燃烧性，所述折叠过滤介质包括：至少吸附剂第一层、两个第二耐热层、耐热栅格，所述过滤元件包括耐温密封剂。此装置是对滤网进行加热再生，而不是单独对活性炭或聚合物的吸附剂，滤网除了活性炭以外，还包括外框、耐温密封剂、由PES或PES/PE制成的非织造材料，都需要采用耐温材料，耐温材料经过多次再生过程的热胀冷缩会加速老化；滤网的再生属于静态再生，活性炭或聚合物的吸附剂被包封在两个PES或PES/PE制成的非织造材料之间，空间密集导致再生效果不好且时间较长，一个再生装置能放的滤网数量也有限，而且滤网尺寸需要符合再生装置的标准尺寸，整个再生过程需要经过一个升温到再生温度、保温再生、降温后取除滤网的工序，上述问题限制了滤网再生的产能。所述活性炭或聚合物的吸附剂具有通过1个大气压下125℃至190℃的加热空气进行再生，所述折叠过滤介质具有在高达至少190℃的温度下的抗熔融性或抗燃烧性，但是按照DIN ISO 16000-6和VDI 2083第17部分的定义，总挥发性有机化合物(TVOC)是保留时间介于正己烷C6和正十六烷C16之间的所有有机化合物的总和，正十一烷C11和以上的挥发性有机化合物(VOCs)沸点超过190℃，十六烷C16的沸点甚至能达到286.79℃，通过上述提到的再生温度无法有效的把C11和以上VOCs从吸附剂脱附出来，把吸附剂性能恢复到初始状态。所述折叠过滤介质是不会释放出根据ISO14644-1标准的高于ISO 6类环境的颗粒，无法满足国内洁净室要求达到ISO 5类环境的标准，可能是经过热再生后，材料老化导致释放出的颗粒数偏大。实具体施方式提到，位于介质的至少一侧上或中间的栅格(由铝、钢或耐高温塑料材料制成)防止折叠滤网在再生期间暴露于热和气流时发生变形。因此，滤网暴露于热和气流时不会坍塌。扁平介质的压降在0.11m/s的面风速下应为至多75Pa；但是，为了防止变形增加的栅格，增加了过滤介质在扁平状态的压降和厚度，增加了过滤介质的厚度在折叠成滤芯后，滤芯之间的通道宽度变小，也会增加滤芯的结构压降。

另外，无纺布等非织造织物有颗粒物的过滤效果，长时间使用会在表面积尘且无法被完全清除导致过滤介质表面发黑和压损上升，非织造织物积尘是折叠过滤介质无法再生的原因之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质，包括活性炭颗粒、低熔点纤维以及两层低熔点纤维制成的无纺布，所述活性炭颗粒与所述低熔点纤维一起包覆在两层所述低熔点纤维制成的无纺布之间。

优选地，所述低熔点纤维为皮芯结构。

优选地，所述皮/芯结构的材质为PE(熔点120℃至136℃)/PET(熔点225℃至260℃)、PA6(熔点210℃至220℃)/PET(熔点225℃至260℃)或PP(熔点148℃至176℃)/PET(熔点225℃至260℃)。

优选地，所述折叠过滤介质的两侧胶粘有封边条，所述封边条为PET硬框布。

一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质的生产方法，包括如下步骤：

S1:准备低熔点纤维、活性炭颗粒以及两层低熔点纤维制成的无纺布；

S2：将低熔点纤维与活性炭颗粒均匀混合并平铺包覆在两层低熔点纤维制成的无纺布之间；

S3：将S2步骤中包覆好的无纺布、低熔点纤维以及活性炭颗粒通过滚轴热压形成平板状过滤介质；

S4：将S3步骤中热压好的过滤介质通过打折设备折叠形成“V”型或“W”型结构；

S5：用PET硬框布作为封边条，表面涂上热熔胶贴在折叠后的所述过滤介质的顶底部，形成块状滤芯。

优选地，所述低熔点纤维制成的无纺布克重范围25-70g/m2；所述低熔点纤维克重范围100-300g/m2；所述活性炭颗粒克重范围300-2200g/m2，目数范围20-60目。

优选地，所述活性炭颗粒为椰壳活性炭，比表面积为1000m2/g-1550m2/g、微孔体积为0.7cm3/g-1.1cm3/g、CTC吸附值为50％-100％。

优选地，所述滚轴热压的温度为120℃至220℃。

一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质回收活性炭颗粒和再生的方法，包括如下步骤：

1)废弃的块状滤芯从框架内取出；

2)块状滤芯放入已经升温到低熔点纤维皮层熔点的烘箱对滤芯加热1-10分钟；

3)在加热状态下撕下两端的PET硬框布；

4)将经过步骤3)的滤芯趁热直接投入到活性炭颗粒回收装置的进料口；

5)利用进料口下方的高速桨叶式搅拌器进行搅拌破坏低熔点纤维的网状结构和两层无纺布，使活性炭颗粒自然脱落；

6)初筛：筛网目数为20目，筛分出无纺布和低熔点纤维，目数大于20目的活性炭颗粒落入二级筛分；

7)二级筛分：筛网目数为60目，收集20-60目的活性炭颗粒，目数大于60目的活性炭颗粒或粉尘掉落到最下方的收集盘；

8)活性炭颗粒再生：经步骤7)回收的20-60目的活性炭投入到活性炭再生回转炉进行再生。

优选地，所述20-60目的活性炭颗粒在再生回转炉的炉床上不停翻动升温，且所述再生回转炉的炉体倾斜设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：解决了化学滤网失效后不可重复使用的问题。(1)采用封边条设计，直接利用封边条与框架挤压密封，使滤芯可拆卸；(2)低熔点纤维替代了热熔胶作为粘结剂，可通过活性炭回收装置将被包裹在滤芯内的活性炭颗粒从化学滤网中分离出来单独当危废处理，低熔点纤维和无纺布作为固废处理，加上无密封胶、框架可重复利用的设计，降低了洁净室的危废处理费用；(3)低熔点纤维和低熔点纤维制成的无纺布经过滚轴热压，皮层熔化并固化后形成网状结构，将活性炭颗粒包覆在中间，使活性炭比表面积大，吸附能力强；(4)网状结构在加热后处于蓬松状态，不与活性炭粘连，便于活性炭释放回收；(5)本发明的回收方法，可以将过滤介质破坏后直接释放活性炭颗粒，无热熔胶粘连，有效提高活性炭颗粒的回收率；(6)活性炭颗粒回收后通过再生回转炉进行再生，活性炭在高温环境不停的被翻动，更有利于活性炭颗粒的传热和吸附质从活性炭孔道脱附，提高的再生的效果，降低了再生的时间；(7)采用新的低熔点纤维和两层无纺布把活性炭包裹和加工成新的折叠过滤介质，新材料没有使用过程拦截环境的灰尘和长期使用活性炭脱落的炭粉，也没有因为高温再生老化问题，释放出的颗粒可达到ISO 5类环境的标准；(8)活性炭颗粒回收后通过再生回转炉进行再生，无需担心滤网热再生变形问题而使用栅格加固，扁平介质的压降在0.11m/s的面风速下应为至多35Pa，无栅格过滤介质厚度较薄，在折叠成滤芯后，滤芯之间的通道宽度较大，可以降低滤芯的结构压降。

附图说明

图1为本发明的一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质的整体结构示意图；

图2为本发明的一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质折叠成的块状滤芯的整体结构示意图；

图3为本发明的一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质组装成的滤网的工作状态示意图；

图4为本发明的活性炭颗粒回收装置的结构示意图。

具体实施方式

为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。

请结合参照图1、图2、图3和图4，本发明提供了一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质10，包括活性炭颗粒1、低熔点纤维2以及两层低熔点纤维制成的无纺布3，所述活性炭颗粒1与所述低熔点纤维2一起包覆在两层所述低熔点纤维制成的无纺布3之间。

优选地，所述低熔点纤维2为皮芯结构。

优选地，所述皮/芯结构的材质为PE(熔点120℃至136℃)/PET(熔点225℃至260℃)、PA6(熔点210℃至220℃)/PET(熔点225℃至260℃)或PP(熔点148℃至176℃)/PET(熔点225℃至260℃)。

本发明采用低熔点纤维2与活性炭混合并采用低熔点纤维制成的无纺布3包覆，皮层熔点较低，熔点在120℃至220℃范围，芯层熔点较高，熔点在225℃至260℃范围，加热温度只要达到低熔点纤维2的皮层熔点，皮层就会开始融化和相邻的皮层粘结在一起，此时由于未达到芯层的熔点，芯层依然保持其原有的结构状态，如此，在皮层固化后形成网状结构，可以把活性炭颗粒1与低熔点限位一起包覆在低熔点限位制成的无纺布之间，且活性炭颗粒1不会脱落。

常见的折叠过滤介质加工会使用热熔胶作为粘结剂把颗粒活性炭包覆在两层无纺布之间，热熔胶不仅覆盖了部分活性炭表面，也会渗透入活性炭的孔道中，减少了活性炭可使用的表面积，本发明使用低熔点纤维2替代了热熔胶作为粘结剂，只是皮层之间的粘结，不会覆盖活性炭表面或进入活性炭孔道，从而不会影响活性炭颗粒1可使用的表面积，确保活性炭颗粒1相对于普通化学滤网的活性炭颗粒1而言具有较强的吸附能力，提高活性炭颗粒1的利用率。

如图2所示，优选地，所述折叠过滤介质10的两侧胶粘有封边条4，所述封边条4为PET硬框布。封边条4的设计，能够封住折叠过滤介质10的顶底部，防止活性炭颗粒1泄漏，也起到固定褶皱间距的定型作用，形成一个块状滤芯，具体如图2所示。另外，采用封边条4封装出的块状滤芯能直接组装到不锈钢、铝型材或者塑料材质的框架内，利用封边条在框架内挤压变形填充，形成密封效果，无需再使用密封胶固定在框架内，具体如图3所示。滤芯在后续使用结束后，可以直接从框架内取出进行破碎加工、活性炭颗粒1回收和再生。

一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质的生产方法，包括如下步骤：

S1:准备低熔点纤维2、活性炭颗粒1以及两层低熔点纤维制成的无纺布3；

S2：将低熔点纤维2与活性炭颗粒1均匀混合并平铺包覆在两层低熔点纤维制成的无纺布3之间；

S3：将S2步骤中包覆好的无纺布、低熔点纤维2以及活性炭颗粒1通过滚轴热压形成平板状过滤介质；优选地，所述滚轴热压的温度为120℃至220℃；

S4：将S3步骤中热压好的过滤介质通过打折设备折叠形成“V”型或“W”型结构；

S5：用PET硬框布作为封边条4，表面涂上热熔胶贴在折叠后的所述过滤介质的顶底部，形成块状滤芯。

优选地，所述低熔点纤维制成的无纺布3克重范围25-70g/m2；所述低熔点纤维2克重范围100-300g/m2；所述活性炭颗粒1克重范围300-2200g/m2，目数范围20-60目；PET硬框布的克重范围为100-200g/m2。通过上述材料的选择，能够整体的降低折叠过滤介质的自重，使低熔点纤维2以及低熔点纤维2制成的无纺布相对较薄，便于辊轴热压时热压成型，便于低熔点纤维2的皮层的熔化。

优选地，所述活性炭颗粒1为椰壳活性炭，比表面积为1000m2/g-1550m2/g、微孔体积为0.7cm3/g-1.1cm3/g、CTC吸附值为50％-100％。采用此种活性炭颗粒1，不仅比较面积大，而且吸附效果好。

本发明的折叠过滤介质10的生产方法，相对于现有技术而言，生产工具简单，操作方便，能耗低。常规化学滤网采用热熔胶作为粘结剂，在生产制作过程中，热熔胶熔化黏着在活性炭颗粒1外侧并进入到活性炭吸附孔道内，降低活性炭颗粒1的吸附能力，而本发明采用滚轴热压，根据皮层材质的不同设定不用的热压温度，温度控制在120-220摄氏度，即可将低熔点纤维2的皮层熔化，熔化后的低熔点纤维2离开热压工位后，随着温度降低，皮层固化，最后形成网状结构，穿插包覆在活性炭颗粒1之间，形成过滤介质，此种过滤介质活性炭表面暴露程度高，从而活性炭吸附能力增加，同时在后续破碎加工和回收时，便于活性炭颗粒1的回收和再生。

本发明解决所述化学滤网失效后不可重复使用的问题。所述化学滤网的滤芯和框架从一体式设计改成分体式设计，滤芯和框架之间无密封胶固定，改成了封边条4设计，封边条4和框架挤压形成了密封的效果。低熔点纤维2替代了热熔胶作为粘结剂，可通过活性炭颗粒回收装置20，被包裹在滤芯的两层无纺布之间的废弃活性炭颗粒1，可从化学滤网分离出来单独当危废处理，低熔点纤维2和无纺布当作固废处理，加上无密封胶、框架可重复利用的设计，降低了洁净室的危废处理费用。

一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质回收活性炭颗粒和再生的方法，包括如下步骤：

1)废弃的块状滤芯从框架内取出；现有技术滤芯和框架一体式设计，滤网整体热再生，滤网所用材料需要耐温190℃，重复热再生处理容易老化；本发明因为滤芯和框架无密封胶固定的特点，滤芯可以单独取出做再生，框架可以重复被利用，滤网整体无需使用耐高温材料。

2)块状滤芯放入已经升温到低熔点纤维2皮层熔点的烘箱对滤芯加热1-10分钟；目的是使包裹在两层无纺布之间的网状低熔点纤维2变得松弛，有利于活性炭颗粒1在高速搅拌过程容易被分离出来，减少活性炭在搅拌过程被打碎，提高活性炭颗粒1的回收率。

3)在加热状态下撕下两端的PET硬框布；由于PET硬框布表面的热熔胶因加热融化，在这阶段可以将其从滤芯两端撕下来，避免对后续搅拌回收造成影响。

4)将经过步骤3)的滤芯趁热直接投入到活性炭颗粒回收装置20的进料口21；活性炭颗粒回收装置20的结构如图4所示；

5)利用进料口21下方的高速桨叶式搅拌器22进行搅拌破坏低熔点纤维2的网状结构和两层无纺布，使活性炭颗粒1自然脱落；锋利的桨叶式搅拌器22经过高速转动破坏低熔点纤维2的网状结构和两个无纺布，包裹在无纺布内的活性炭颗粒1自然脱落到第一筛网23上；若为常规的采用热熔胶作为粘结剂的过滤介质，则无法实现该操作，活性炭颗粒1被粘结剂牢牢粘结在一起，高速搅拌时活性炭颗粒1容易被打碎，且热熔胶会残留在活性炭表面，回收率非常低，而采用本发明的过滤介质，则很容易即可使活性炭脱落。

6)初筛：第一筛网23目数为20目，筛分出无纺布和低熔点纤维2，目数大于20目的活性炭颗粒1落入二级筛分；

7)二级筛分：第二筛网24目数为60目，收集20-60目的活性炭颗粒1，目数大于60目的活性炭颗粒1或粉尘掉落到最下方的收集盘25；需要指出的是，活性炭颗粒回收装置20底部设置振动装置26，通过震动装置26震动来带动第一筛网23和第二筛网24震动，从而使各筛网筛下对应的目标物。

通过两个筛网筛分，通过这个方法回收20目至60目活性炭颗粒1，回收率可以达到90至95％。目数大于60目的活性炭颗粒1可以收集用于其它用途。本发明做了一个固废(低熔点纤维2、无纺布)和危废(活性炭颗粒1)的分离，固废可以被固废回收单位回收处理，危废进行下一步的再生工序。

8)活性炭颗粒1再生：经步骤7)回收的20-60目的活性炭投入到活性炭再生回转炉进行再生，将吸附于活性炭颗粒1上的吸附质予以去除，恢复其吸附性能。

优选地，所述20-60目的活性炭颗粒1在再生回转炉的炉床上不停翻动升温，且所述再生回转炉的炉体倾斜设置。再生回转炉工作时，活性炭由炉顶料斗连续送入炉中，在随电机减速机的带动下，齿轮均速的啮合使得炉床上的活性炭颗粒1不停的被翻动，活性炭的温度在不断地升高，炉体在安装时存在一个倾斜度，随着炉体的转动下活性炭慢慢往下移动，活性炭在炉体内的停留时间和再生温度可调节，移动过程完成了活性炭的再生，由炉尾料口卸出炉外。再生回转炉可用较低能耗使饱和活性炭再生，再生后活性炭的理化指标达到或接近新炭标准。

常规的滤网的再生属于静态再生，活性炭或聚合物的吸附剂被包封在两个PES或PES/PE制成的非织造材料之间，活性炭被堆积在空间密集导致再生效果不好且时间较长；活性炭颗粒1回收后通过再生回转炉进行再生，活性炭在高温环境不停的被翻动，更有利于活性炭颗粒1的传热和吸附质从活性炭孔道脱附，提高的再生的效果，降低了再生的时间。

对于常规滤网再生时，一个再生装置能放的滤网数量也有限，而且滤网尺寸需要符合再生装置的标准尺寸，整个再生过程需要经过一个升温到再生温度、保温再生、降温后取除滤网的工序，上述问题限制了滤网再生的产能；而本发明的直接对活性炭颗粒1进行回收，且活性炭颗粒1回收后通过再生回转炉进行再生，设计滤网的尺寸不需要考虑再生装置的空间和产能。

现有技术对滤网进行再生时，活性炭或聚合物的吸附剂具有通过1个大气压下100℃至190℃的加热空气进行再生，折叠过滤介质具有在高达至少190℃的温度下的抗熔融性或抗燃烧性，但是按照DIN ISO 16000-6和VDI 2083第17部分的定义，总挥发性有机化合物(TVOC)是保留时间介于正己烷C6和正十六烷C16之间的所有有机化合物的总和，正十一烷C11和以上的挥发性有机化合物(VOCs)沸点超过190℃，十六烷C16的沸点甚至能达到286.79℃，通过上述提到的再生温度无法有效的把C11和以上VOCs从吸附剂脱附出来，把吸附剂性能恢复到初始状态。本发明的活性炭再生由于不需要考虑滤网的老化以及抗熔融性或者抗燃烧性的问题，因此可根据活性炭颗粒1本身的再生条件自定义设置，从而达到活性炭颗粒1的再生。具体再生操作为：本发明的活性炭颗粒1回收后通过再生回转炉进行再生，在抽真空或惰性气氛保护下，再生温度可设置到300℃至350℃，可把活性炭在洁净室环境吸附的正己烷C6和正十六烷C16之间的总挥发性有机化合物(TVOC)大部分沸腾、汽化脱附，一部分有机物发生分解反应，生成小分子烃脱附出来，残余成分留在活性炭孔隙内成为“固定炭”。活性炭通过5至10次300℃至350℃的再生后，当活性炭吸附性能有所下降，可以通过800至900℃对活性炭进行活化，在抽真空或惰性气氛保护下进行，往再生回转炉内通入CO2、CO、H2或水蒸气等气体，以清理活性炭微孔，使其恢复吸附性能。

现有技术的折叠过滤介质是不会释放出根据ISO14644-1标准的高于ISO 6类环境的颗粒，无法满足国内洁净室要求达到ISO 5类环境的标准，可能是经过热再生后，材料老化导致释放出的颗粒数偏大；本发明的活性炭颗粒1回收后通过再生回转炉进行再生，采用新的低熔点纤维2和两层无纺布把活性炭包裹和加工成新的折叠过滤介质，新材料没有使用过程拦截环境的灰尘和长期使用活性炭脱落的炭粉，也没有因为高温再生老化问题，释放出的颗粒可达到ISO 5类环境的标准。

现有技术中，位于介质的至少一侧上或中间的栅格(由铝、钢或耐高温塑料材料制成)防止折叠滤网在再生期间暴露于热和气流时发生变形。因此，滤网暴露于热和气流时不会坍塌。扁平介质的压降在0.11m/s的面风速下应为至多75Pa；但是，为了防止变形增加的栅格(厚度为0.1至1.5mm，优选0.5至0.8mm)，增加了过滤介质在扁平状态的压降和厚度，增加了过滤介质的厚度在折叠成滤芯后，滤芯之间的通道宽度变小，也会增加滤芯的结构压降。本发明的活性炭颗粒1回收后通过再生回转炉进行再生，无需担心滤网热再生变形问题而使用栅格加固，扁平介质的压降在0.11m/s的面风速下应为至多35Pa，无栅格过滤介质厚度较薄，在折叠成滤芯后，滤芯之间的通道宽度较大，可以降低滤芯的结构压降。

ISO14644-1标准的高于ISO 5类环境的颗粒实施例：

活性炭颗粒1回收后通过再生回转炉进行再生，采用新的低熔点纤维2和两层无纺布把活性炭包裹和加工成新的折叠过滤介质，释放出的颗粒可达到ISO 5类环境的标准

利用德国Topas制造的LAP-340激光粒子计数器进行颗粒分析。在进行测量之前，对测试管道进行清洁，在被测滤网前安装ULPA超高效介质滤网，确保被测滤网上游≥0.3μm的颗粒数量为零。将被测滤网安装在测试风道，将空气流量设置为产品的额定风量，利用激光粒子计数器连续180分钟等动力采样，测量被测滤网下游颗粒含量，前1分钟和每30分钟记录一次数据。测试结果看下表：

再生实施例：按照DIN ISO 16000-6和VDI 2083第17部分的定义，总挥发性有机化合物(TVOC)是保留时间介于正己烷C6和正十六烷C16之间的所有有机化合物的总和，十六烷C16的沸点甚至能达到286.79℃，为了有效把TVOC从吸附饱和的活性炭脱附出来，再生温度必须高于TVOC的沸点温度。以下两个活性炭样品吸附饱和10000ppm的甲苯后，通过1次、5次、10次300℃再生和850℃活化后测试得出的甲苯总吸附率实施例，吸附饱和活性炭经过300℃再生后甲苯吸附率可恢复到新炭的91.47％至95.78％，经过850℃活化后吸附率可恢复到新炭的98.15％至98.19％：

由上所述，本发明的一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质及生产方法和应用，解决了化学滤网失效后不可重复使用的问题。采用封边条设计，直接利用封边条与框架挤压密封，使滤芯可拆卸；低熔点纤维替代了热熔胶作为粘结剂，可通过活性炭回收装置将被包裹在滤芯内的活性炭颗粒从化学滤网中分离出来单独当危废处理，低熔点纤维和无纺布作为固废处理，加上无密封胶、框架可重复利用的设计，降低了洁净室的危废处理费用；低熔点纤维和低熔点纤维制成的无纺布经过滚轴热压，皮层熔化并固化后形成网状结构，将活性炭颗粒包覆在中间，使活性炭比表面积大，吸附能力强；网状结构在加热后处于蓬松状态，不与活性炭粘连，便于活性炭释放回收；本发明的回收方法，可以将过滤介质破坏后直接释放活性炭颗粒，无热熔胶粘连，有效提高活性炭颗粒的回收率；活性炭颗粒回收后通过再生回转炉进行再生，活性炭在高温环境不停的被翻动，更有利于活性炭颗粒的传热和吸附质从活性炭孔道脱附，提高的再生的效果，降低了再生的时间；采用新的低熔点纤维和两层无纺布把活性炭包覆和加工成新的折叠过滤介质，新材料没有使用过程拦截环境的灰尘和长期使用活性炭脱落的炭粉，也没有因为高温再生老化问题，释放出的颗粒可达到ISO5类环境的标准；活性炭颗粒回收后通过再生回转炉进行再生，无需担心滤网热再生变形问题而使用栅格加固，扁平介质的压降在0.11m/s的面风速下应为至多35Pa，无栅格过滤介质厚度较薄，在折叠成滤芯后，滤芯之间的通道宽度较大，可以降低滤芯的结构压降。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质，其特征在于：包括活性炭颗粒、低熔点纤维以及两层低熔点纤维制成的无纺布，所述活性炭颗粒与所述低熔点纤维一起包覆在两层所述低熔点纤维制成的无纺布之间。

2.如权利要求1所述的活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质，其特征在于：所述低熔点纤维为皮层包覆芯层的皮/芯结构。

3.如权利要求2所述的活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质，其特征在于：所述皮/芯结构的材质为PE（熔点120°C至136°C）/PET（熔点225°C至260°C）、PA6（熔点210°C至220°C）/PET（熔点225°C至260°C）或PP（熔点148°C至176°C）/PET（熔点225°C至260°C）。

4.如权利要求3所述的活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质，其特征在于：所述折叠过滤介质的两侧胶粘有封边条，所述封边条为PET硬框布。

5.一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1:准备低熔点纤维、活性炭颗粒以及两层低熔点纤维制成的无纺布；

S2：将低熔点纤维与活性炭颗粒均匀混合并平铺包覆在两层低熔点纤维制成的无纺布之间；

S3：将S2步骤中包覆好的无纺布、低熔点纤维以及活性炭颗粒通过滚轴热压形成平板状过滤介质；

S4：将S3步骤中热压好的过滤介质通过打折设备折叠形成“V”型或“W”型结构；

S5：用PET硬框布作为封边条，表面涂上热熔胶贴在折叠后的所述过滤介质的顶底部，形成块状滤芯。

6.如权利要求5所述的活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质的生产方法，其特征在于：所述低熔点纤维制成的无纺布克重范围25-70g/m2；所述低熔点纤维克重范围100-300g/m2；所述活性炭颗粒克重范围300-2200g/m2，目数范围20-60目。

7.如权利要求6所述的活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质的生产方法，其特征在于：所述活性炭颗粒为椰壳活性炭，比表面积为1000m2/g-1550m2/g、微孔体积为0.7cm3/g-1.1cm3/g、CTC吸附值为50%-100%。

8.如权利要求5所述的活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质的生产方法，其特征在于：所述滚轴热压的温度为120°C至220°C。

9.一种活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质回收活性炭颗粒和再生的方法，其特征在于：包括如下步骤：

废弃的块状滤芯从框架内取出；

块状滤芯放入已经升温到低熔点纤维皮层熔点的烘箱对滤芯加热1-10分钟；

在加热状态下撕下两端的PET硬框布；

将经过步骤3）的滤芯趁热直接投入到活性炭颗粒回收装置的进料口；

利用进料口下方的高速桨叶式搅拌器进行搅拌破坏低熔点纤维的网状结构和两层无纺布，使活性炭颗粒自然脱落；

初筛：筛网目数为20目，筛分出无纺布和低熔点纤维，目数大于20目的活性炭颗粒落入二级筛分；

二级筛分：筛网目数为60目，收集20-60目的活性炭颗粒，目数大于60目的活性炭颗粒或粉尘掉落到最下方的收集盘；

活性炭颗粒再生：经步骤7）回收的20-60目的活性炭投入到活性炭再生回转炉进行再生。

10.如权利要求9所述的活性炭可回收和可再生的折叠过滤介质回收活性炭颗粒和再生的方法，其特征在于：所述20-60目的活性炭颗粒在再生回转炉的炉床上不停翻动升温，且所述再生回转炉的炉体倾斜设置。

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