CN115884822A - 包含吸附颗粒的过滤介质 - Google Patents

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朱利安娜·道斯
阿卜杜拉耶·杜库雷
格雷格·瓦格纳·法雷尔
赛义德·古尔雷斯
布里安·斯沃策尔
大卫·T·希利
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Hollingsworth and Vose Co
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Hollingsworth and Vose Co
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Abstract

一般地描述了包含吸附颗粒的过滤介质。在一些实施方案中，吸附颗粒以相对大的量存在于与也存在于过滤介质中的一个或更多个其他层和/或纤维网分立的层中，以及/或者存在于包含相对少量的纤维的层中。在一些实施方案中，过滤介质还包括包含具有相对小直径的纤维的非织造纤维网。

Description

包含吸附颗粒的过滤介质
技术领域
本发明一般地涉及过滤介质，并且更特别地，涉及包含吸附颗粒的过滤介质。
背景技术
可以在各种应用中采用过滤介质以从流体中除去污染物。然而，一些过滤介质可能在从这样的流体中除去气态污染物方面做得差。
因此，需要改善的过滤介质设计。
发明内容
一般地描述了过滤介质、相关组件和相关方法。
在一些实施方案中，提供了过滤介质。过滤介质包括第一非织造纤维网和包含吸附颗粒的层。第一非织造纤维网包含平均纤维直径小于或等于1微米的纤维。包含吸附颗粒的层与第一非织造纤维网分立。
在一些实施方案中，过滤介质包括第一非织造纤维网和包含吸附颗粒的层。第一非织造纤维网包含平均纤维直径小于或等于1微米的纤维。纤维占包含吸附颗粒的层的小于或等于20重量％。
在一些实施方案中，过滤介质包括第一非织造纤维网和包含吸附颗粒的层。第一非织造纤维网包含平均纤维直径小于或等于1微米的纤维。包含吸附颗粒的层以使得吸附颗粒的单位面积的重量大于或等于90g/m2且小于或等于1000g/m2的量包含吸附颗粒。
当结合附图考虑时，根据本发明的多个非限制性实施方案的以下详细描述，本发明的其他优点和新特征将变得显而易见。在本说明书和通过引用并入的文献包含冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用并入的两个或更多个文献包含相对于彼此冲突和/或不一致的公开内容，则应以生效日期在后的文献为准。
附图说明
将参照附图通过实例来描述本发明的非限制性实施方案，附图为示意性的并且不旨在按比例绘制。在附图中，示出的每个相同或几乎相同的组件通常由同一附图标记表示。为了清楚起见，在不需要图解来使本领域普通技术人员理解本发明的情况下，不是每个组件在每幅附图中都被标记，也不是本发明的每个实施方案的每个组件都被示出。在附图中：
图1示出了根据一些实施方案的具有两个层的过滤介质的一个非限制性实例；
图2示出了根据一些实施方案的具有三个层的过滤介质的一个非限制性实例；
图3示出了根据一些实施方案的具有四个层的过滤介质的一个非限制性实例；
图4示出了根据一些实施方案的具有五个层的过滤介质的一个非限制性实例；以及
图5示出了包括包含吸附颗粒且没有纤维的层的过滤介质的一个非限制性实例。
具体实施方式
一般地描述了包含吸附颗粒的过滤介质。在一些实施方案中，吸附颗粒以相对大的量存在于与也存在于过滤介质中的一个或更多个其他层和/或纤维网分立的层中，以及/或者存在于包含相对少的量的纤维的层中。在一些实施方案中，过滤介质还包括包含具有相对小直径的纤维的非织造纤维网(例如，非织造网可以为包含纳米纤维的层，也被称为纳米纤维层)。
在一些实施方案中，在过滤介质中存在吸附颗粒可以有利地提高过滤介质从流体中除去污染物的能力。特别地，吸附颗粒可能对于从流体中除去可能难以通过过滤除去的污染物特别有益。这样的污染物可能具有特别小的尺寸和/或可能呈允许其流动通过小孔和/曲折路径的形式(例如，气态形式)。吸附颗粒可以能够在不依赖于物理筛分技术的情况下通过一种或更多种化学相互作用(例如，通过吸附)从流体中除去这样的污染物。
包括吸附颗粒和纤维层两者的过滤介质可以有益地能够从流体中除去各种污染物。吸附颗粒可以能够通过吸附除去一些污染物，并且纤维层可以能够通过物理阻挡污染物穿过过滤介质来进一步除去污染物。同时，两种组成部分可以从流体中高度除去各种污染物。当纤维层包含具有相对小直径的纤维时(例如，当其为纳米纤维层时)，过滤介质可以能够高度除去甚至相对小的微粒污染物，从而进一步提高性能。
在一些实施方案中，将吸附颗粒在分立层和/或包含相对少量的纤维的层中并入到过滤介质中可以是特别有益的。不希望受任何特定理论的束缚，认为这样的设计可以允许过滤介质包含相对大量的吸附颗粒。层中存在其他组分例如纤维可以降低层中吸附颗粒的密度，同时为过滤介质增加重量、厚度，并且在一些情况下增加成本。因此，包括有吸附颗粒的分立层和/或以相对大量包含吸附颗粒的层的过滤介质可以能够提供比包含定位在包含相当量的纤维的层中的吸附颗粒的过滤介质更高的性能，以及在一些情况下更经济的性能。
本文所述的过滤介质通常包括至少两个层：包含吸附颗粒的层和纤维层。图1示出了具有该结构的过滤介质的一个非限制性实施方案。在图1中，过滤介质100包括第一层200和第二层300。第一层可以包含吸附颗粒。第二层可以包含纤维。例如，第二层可以为非织造纤维网，例如纳米纤维层。
如图1所示，包含吸附颗粒的层可以与与其相邻和/或直接相邻的一个或更多个层分立。换言之，包含吸附颗粒的层可以独立于这些层。例如，包含吸附颗粒的层可以仅以最小程度与与其分立的层互相贯穿(如果有的话)(例如，包含吸附颗粒的层的厚度的小于5％、小于2％或小于1％可以贯穿到与其分立的层中，和/或与其分立的层的厚度的小于5％、小于2％或小于1％可以贯穿到包含吸附颗粒的层中)。这样的互相贯穿或没有这样的互相贯穿可以通过扫描电子显微镜来确定。作为另一个实例，在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层与与其分立的层之间的界面可以容易地确定(例如，通过显微镜)。在该界面处，可能存在一种或更多种特性(例如，组成、密实度、透气率)的阶跃变化。作为第三个实例，在一些实施方案中，在包含吸附颗粒的层与与其分立的层之间定位有组分(例如，粘合剂)。
如本文所使用的，当层被称为在另一层“上”或与另一层“相邻”时，其可以直接在该层上或与该层直接相邻，或者也可以存在中间层。直接在另一层“上”、与另一层“直接相邻”或与另一层“接触”的层意指不存在中间层。
在一些实施方案中，除了图1所示的那些之外，过滤介质还包括另外的层。例如，如图2所示，过滤介质可以包括三个层。在图2中，过滤介质102包括第一层202、第二层302和第三层402。第一层202可以为包含吸附颗粒的层。第二层302可以为纤维层，例如纳米纤维层。第三层402可以为另一纤维层。例如，当过滤介质包括为纳米纤维层的第二层时，第三层可以为支撑层，例如稀松布。当存在支撑层时，支撑层可以包含粗纤维，可以为相对疏松的(例如，具有超过300CFM的透气率)，以及/或者可以支撑纳米纤维层。当过滤介质包括该类型的层时，其可以定位在图2所示的位置(例如，在与包含吸附颗粒的层相对的一侧上与纳米纤维层相邻)或定位在不同的位置。例如，在一些实施方案中，过滤介质包括定位在纳米纤维层与包含吸附颗粒的层之间的支撑层。
图3示出了包括多于两个层的过滤介质的另一个实例。在图3中，过滤介质104包括第一层204、第二层304、第三层404和第四层504。第一层204可以为包含吸附颗粒的层。第二层304至第四层504可以为纤维层。作为一个实例，在一些实施方案中，过滤介质包括为纳米纤维层的第二层和包含比纳米纤维层更粗的纤维的第四层。该包含更粗的纤维的层可以用作纳米纤维层的预过滤器以及/或者用作容量层。还应注意的是，在一些实施方案中，过滤介质可以包括纳米纤维层和预过滤器但不包括支撑层，以及/或者可以包括用作预过滤器和支撑层二者的单个层。换言之，在一些实施方案中，图2所示的第三层可以为预过滤器。
虽然图3示出了过滤介质的一个示例性设计，但应理解，一些过滤介质可以在一个或更多个方面与图3所示的过滤介质不同。例如，在一些实施方案中，过滤介质可以包括以不同于图3所示的顺序的顺序布置的图3所示的层。例如，在一些实施方案中，过滤介质包括定位在稀松布与预过滤器之间(例如，直接在稀松布与预过滤器之间)的纳米纤维层。包含吸附颗粒的层可以定位成与稀松布或预过滤器(例如直接)相邻。
图4描绘了包括五个层的第四示例性过滤介质。在图4中，过滤介质106包括第一层206、第二层306、第三层406、第四层506和第五层606。第一层206可以为包含吸附颗粒的层。第二层306至第五层506可以为纤维层。在一些实施方案中，过滤介质包括支撑包含吸附颗粒的层的第五层，(例如，第二支撑层，用于其中纳米纤维层未被支撑层支撑的过滤介质的唯一支撑层)。过滤介质可以包括该层但没有其他层。例如，在一些实施方案中，过滤介质包括用于包含吸附颗粒的层的支撑层，但没有用于纳米纤维层的支撑层和/或没有预过滤器。过滤介质也可以包括定位在与图4所示的位置不同的位置的用于包含吸附颗粒的层的支撑层。例如，在一些实施方案中，过滤介质包括定位在过滤介质的包含吸附颗粒的层与其他层之间(例如，在包含吸附颗粒的层与纳米纤维层之间，在包含吸附颗粒的层与用于纳米纤维层的支撑层之间，在包含吸附颗粒的层与预过滤器之间)的用于包含吸附颗粒的层的支撑层。
过滤介质中层的三个另外的示例性组合如下：支撑层/纳米纤维层/预过滤器/包含吸附颗粒的层/支撑层、预过滤器/纳米纤维层/支撑层/包含吸附颗粒的层/支撑层、支撑层/包含吸附颗粒的层/预过滤器/纳米纤维层/支撑层、支撑层/预过滤器/纳米纤维层/包含吸附颗粒的层/支撑层、支撑层/纳米纤维层/包含吸附颗粒的层/包含吸附颗粒的层/支撑层、以及支撑层/纳米纤维层/预过滤器/包含吸附颗粒的层/包含吸附颗粒的层/支撑层。对于这些过滤介质以及本文描述的其他过滤介质，应理解，其可以布置在过滤元件中，使得最外层中的任一者定位在上游侧，以及最外层中的任一者定位在下游侧。例如，该段的第一句话中的第二过滤介质可以布置成预过滤器在上游侧，或者布置成用于包含吸附颗粒的层的支撑层在上游侧。
过滤介质还可以包括除图1至4所示的层之外的另外的层。例如，一些过滤介质可以包括六个、七个、八个、九个、或甚至更多个层。这样的层中的一些可以是纤维的以及/或者一些可以是非纤维的。同样地，一些层可以是本文描述的类型中的一者或更多者，以及/或者一些层可以是本文未描述的类型。在一些实施方案中，过滤介质可以包括单一类型的两个或更多个层(例如，两个或更多个支撑层、两个或更多个纳米纤维层、两个或更多个包含吸附颗粒的层、两个或更多个预过滤器层)。在这样的情况下，应理解，相关类型的每个层可以独立地具有一些、全部或没有本文描述的与该层类型相关的特性。还应理解，共同类型的两个或更多个层可以是相同的，或者可以在一个或更多个方面不同。例如，在一些实施方案中，过滤介质包括在一个或更多个方面不同的两个包含吸附颗粒的层。这样的不同的实例可以包括吸附颗粒的平均直径的不同和/或吸附颗粒的类型的不同。
图1至4的过滤介质所示的第一层、第二层、第三纤维层和第四层可以在本文别处由表示其功能的名称(例如，“预过滤器”、“支撑层”、“纳米纤维层”)来提及。这些提及应被理解为是为了方便和传达这些纤维网在适当设计和布置时可能具有的功能。然而，除非明确记载这样的组件或特性，否则权利要求书中记载的纤维网不应被理解为必须具有这些层类型中的任一者的组件或特性。换言之，应理解，权利要求书中提及“第一”纤维网可能不一定是提及如本文中所述的纳米纤维层，权利要求书中提及“第二”纤维网可能不一定是提及本文描述的支撑层，以及/或者权利要求书中提及“第三”纤维网可能不一定是提及本文描述的预过滤器。举例来说，“第一”纤维网可以具有与本文描述的支撑层和/或预过滤器共有的一种或更多种特性，可以不具有本文描述的纳米纤维层的一种或更多种特性，可以在过滤介质中具有与支撑层和/或预过滤器的功能类似的功能，以及/或者可以不具有纳米纤维层的功能。
如本文别处所述，在一些实施方案中，过滤介质包括包含吸附颗粒的层。包含吸附颗粒的层可以能够和/或被配置成从流体中除去污染物。吸附可以包括物理吸附(例如，通过弱相互作用，如范德华力和/或氢键)以及/或者可以包括化学吸附(例如，通过较强的相互作用，如共价和/或离子键)。以下提供了关于该层的另外的细节。
在本文描述的过滤介质中可以包含各种类型的吸附颗粒。合适类型的吸附颗粒的一个实例为活性碳颗粒。不希望受任何特定理论的束缚，认为活性碳颗粒可以能够物理地吸附一种或更多种污染物。活性炭可以源自椰子壳或源自木材。在一些实施方案中，活性炭颗粒还为经表面处理的。表面处理的非限制性实例包括使得活性碳转变为化学活性碳的处理、用碳酸钙处理、用碘化钾处理、用三羟甲基氨基甲烷处理、用磷酸处理、用金属(例如过渡金属，如铜、银、锌和/或钼)处理以及用三乙二胺处理。
在一些实施方案中，表面处理活性炭包括利用对其其进行表面处理所用物质浸渍活性炭以在活性炭的表面处引起化学反应。在该过程期间，对活性炭进行表面处理的物质以活性炭的重量的0.5％至30％(例如，活性炭的重量的2％至10％)的量存在。在表面处理之后，活性炭可以包含含有氮的官能团(例如胺基)、极性官能团和/或含有硫的官能团(例如与活性炭基体结合的硫)。表面处理还可以增加活性炭的表面积。
化学活性碳可以通过在热的存在下用金属氯化物(例如ZnCl2、FeCl3、MgCl2)处理活性碳来形成。这种处理可以引起活性炭表现出表面积的增加(例如，增加到500m2/g至1000m2/g)和/或孔隙率的增加，以及/或者可以引起活性炭中的孔尺寸分布改变。这种处理还可以引起活性炭上形成酚官能团、乳酸官能团和/或羧酸官能团。
其他合适类型的吸附颗粒包括阳离子交换树脂、阴离子交换树脂、聚合物、活性氧化铝、合金(例如铜-锌合金)、分子筛、金属氧化物(例如氧化铜、二氧化钛)、沸石和盐(例如金属氯化物盐、包括碳酸氢钠的金属碳酸氢盐、硫酸盐)。
合适的阳离子交换树脂的非限制性实例包括包含带负电荷的官能团和/或酸性官能团(如硫酸官能团、磺酸官能团和/或丙烯酸官能团)的物质。例如，一些阳离子交换树脂可以包括聚(苯乙烯磺酸)和/或聚(丙烯酸)。
合适的阴离子交换树脂的非限制性实例包括包含带正电荷的官能团和/或碱性官能团例如胺官能团(例如伯胺官能团、仲胺官能团、叔胺官能团、季胺官能团)的物质。例如，一些阴离子交换树脂可以包括聚(乙烯亚胺)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)和/或聚(4-乙烯基吡啶
Figure BPA0000334431210000071
)。
合适的超吸收性聚合物可以能够以超过其重量的量吸附一种或更多种液体(例如水)。合适的超吸收性聚合物的非限制性实例包括聚(丙烯酸酯)、聚(丙烯酰胺)、羧甲基纤维素、前述的共聚物以及由前述形成的交联网络。
在一些实施方案中，适合于包含在本文描述的过滤介质中的活性氧化铝是经高锰酸盐(例如，高锰酸钠、高锰酸钾、两者)表面处理的。高锰酸盐可以占所得材料的至少12重量％、至少15重量％、或至少17.5重量％。在一些实施方案中，高锰酸盐占所得材料的至多20重量％、至多17.5重量％、或至多15重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，至少12重量％且至多20重量％)。其他范围也是可能的。
吸附颗粒可以能够和/或被配置成除去的物质(例如，污染物的类型)的非限制性实例包括挥发性有机化合物(例如甲苯、正丁烷、SO2、NOx)、苯、醛(例如乙醛、甲醛)、酸性气体(例如H2S、HCl、HF、HCN)、碱性气体(例如氨、胺如三甲胺和/或三乙胺)、H2、CO、N2、硫、碳氢化合物、醇、O3、水和气态化学武器(例如神经性毒剂、芥子气)。这样的物质可以是气态的，或者可以是液体。这些污染物中的一些可以是有令人不快气味的，以及一些可以是有毒的。污染物可以源于各种来源(例如，微生物、污水、沼泽、农场动物、发电、燃料加工、塑料制造、钢高炉、化学和/或半导体工业、汽车燃烧、食品加工、办公大楼、烟草烟雾)。
下表1示出了各种吸附颗粒和其可以特别适合于吸附的实例物质。应理解，表1是非限制性的，表1中所列的吸附颗粒可以被配置成用于和/或能够吸附除表1中所列的物质之外的其他类型的物质，并且表1中所列的物质可以被配置成被除表1中所列物质之外的其他类型的吸附颗粒所吸附和/或能够被除表1中所列物质之外的其他类型的吸附颗粒所吸附。
表1
Figure BPA0000334431210000081
/>
Figure BPA0000334431210000082
应理解，表1中所列的和本文别处描述的吸附颗粒中的一些、全部或没有一者可以存在于本文描述的过滤介质中，以及本文描述的过滤介质可以适合于吸附表1中所列的和本文别处描述的物质中的一些、全部或没有一者。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层包含一种类型的吸附颗粒、两种类型的吸附颗粒、三种类型的吸附颗粒、四种类型的吸附颗粒、或者甚至更多种类型的吸附颗粒。
当存在吸附颗粒时，吸附颗粒可以占其所位于的层的任意合适的量。过滤介质可以包括以以下量包含一种或更多种类型的吸附颗粒的层：所述层的大于或等于1重量％、大于或等于2重量％、大于或等于5重量％、大于或等于7.5重量％、大于或等于10重量％、大于或等于12.5重量％、大于或等于15重量％、大于或等于17.5重量％、大于或等于20重量％、大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、大于或等于40重量％、大于或等于50重量％、大于或等于60重量％、大于或等于70重量％、大于或等于80重量％、或者大于或等于90重量％。过滤介质可以包括以以下量包含一种或更多种类型的吸附颗粒的层：所述层的小于或等于95重量％、小于或等于90重量％、小于或等于80重量％、小于或等于70重量％、小于或等于60重量％、小于或等于50重量％、小于或等于40重量％、小于或等于35重量％、小于或等于30重量％、小于或等于25重量％、小于或等于20重量％、小于或等于17.5重量％、小于或等于15重量％、小于或等于12.5重量％、小于或等于10重量％、小于或等于7.5重量％、小于或等于5重量％、或者小于或等于2重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1重量％且小于或等于95重量％、或者大于或等于30重量％且小于或等于90重量％)。其他范围也是可能的。
在其中层包含两种或更多种类型的吸附颗粒的实施方案中，每种类型的吸附颗粒可以独立地以上述范围中的一者或更多者存在于层中。在一些实施方案中，层中的所有吸附颗粒一起以上述范围中的一者或更多者占层的一单位面积的重量。例如，在一些实施方案中，层中的所有吸附颗粒一起占层的至少60重量％。
当存在吸附颗粒时，吸附颗粒可以具有相对于作为整体的过滤介质的相对高的单位面积的重量。在一些实施方案中，过滤介质中吸附颗粒的单位面积的重量大于或等于70g/m2、大于或等于80g/m2、大于或等于90g/m2、大于或等于100g/m2、大于或等于125g/m2、大于或等于150g/m2、大于或等于175g/m2、大于或等于200g/m2、大于或等于250g/m2、大于或等于300g/m2、大于或等于400g/m2、大于或等于500g/m2、大于或等于750g/m2、大于或等于1000g/m2、大于或等于1250g/m2、大于或等于1500g/m2、或者大于或等于1750g/m2。在一些实施方案中，过滤介质中吸附颗粒的单位面积的重量小于或等于2000g/m2、小于或等于1750g/m2、小于或等于1500g/m2、小于或等于1250g/m2、小于或等于1000g/m2、小于或等于750g/m2、小于或等于500g/m2、小于或等于400g/m2、小于或等于300g/m2、小于或等于250g/m2、小于或等于200g/m2、小于或等于175g/m2、小于或等于150g/m2、小于或等于125g/m2、小于或等于100g/m2、小于或等于90g/m2、或者小于或等于80g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于70g/m2且小于或等于2000g/m2、大于或等于90g/m2且小于或等于1000g/m2、或者大于或等于90g/m2且小于或等于250g/m2)。其他范围也是可能的。吸附颗粒的单位面积的重量可以根据ISO 536：2012来确定。
在其中过滤介质包含两种或更多种类型的吸附颗粒的实施方案中，每种类型的吸附颗粒可以独立地以上述范围中的一者或更多者存在于过滤介质中。在一些实施方案中，过滤介质中的所有吸附颗粒一起占过滤介质的上述范围中的一者或更多者内的量。
当存在吸附颗粒时，吸附颗粒可以具有各种合适的平均直径。在一些实施方案中，过滤介质包括包含具有以下平均直径的吸附颗粒的层：大于或等于250微米、大于或等于300微米、大于或等于350微米、大于或等于400微米、大于或等于450微米、大于或等于500微米、大于或等于550微米、大于或等于600微米、大于或等于650微米、大于或等于700微米、大于或等于750微米、大于或等于800微米、大于或等于850微米、大于或等于900微米、大于或等于950微米、大于或等于1mm、大于或等于1.05mm、大于或等于1.1mm、或者大于或等于1.15mm。在一些实施方案中，过滤介质包括包含具有以下平均直径的吸附颗粒的层：小于或等于1.2mm、小于或等于1.15mm、小于或等于1.05mm、小于或等于1mm、小于或等于950微米、小于或等于900微米、小于或等于850微米、小于或等于800微米、小于或等于750微米、小于或等于700微米、小于或等于650微米、小于或等于600微米、小于或等于550微米、小于或等于500微米、小于或等于450微米、小于或等于400微米、小于或等于350微米、或者小于或等于300微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于250微米且小于或等于1.2mm、或者大于或等于250微米且小于或等于850微米)。其他范围也是可能的。吸附颗粒的平均直径可以根据ASTM D2862(2016)来确定。
在其中层包含两种或更多种类型的吸附颗粒的实施方案中，每种类型的吸附颗粒可以独立地具有上述范围中的一者或更多者内的平均直径。在一些实施方案中，层中的所有吸附颗粒一起具有上述范围中的一者或更多者内的平均直径。
一些过滤介质可以包括两个包含吸附颗粒的层，每个层包含具有上述范围中的一者或更多者内的平均直径并且具有与另一层中的吸附颗粒的平均直径不同的平均直径的吸附颗粒。例如，在一些实施方案中，过滤介质包括包含吸附颗粒的第一层和第二层，并且第一层中的吸附颗粒的平均直径为第二层中的吸附颗粒的平均直径的大于或等于150％、大于或等于200％、大于或等于250％、大于或等于300％、大于或等于350％、大于或等于400％、或者大于或等于450％。在一些实施方案中，过滤介质包括包含吸附颗粒的第一层和第二层，并且第一层中的吸附颗粒的平均直径为第二层中的吸附颗粒的平均直径的小于或等于500％、小于或等于450％、小于或等于400％、小于或等于350％、小于或等于300％、小于或等于250％、或者小于或等于200％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于150％且小于或等于500％)。其他范围也是可能的。
当存在吸附颗粒时，吸附颗粒可以具有各种合适的比表面积。在一些实施方案中，层包含具有以下比表面积的吸附颗粒：大于或等于1m2/g、大于或等于2m2/g、大于或等于5m2/g、大于或等于7.5m2/g、大于或等于10m2/g、大于或等于12.5m2/g、大于或等于15m2/g、大于或等于17.5m2/g、大于或等于20m2/g、大于或等于25m2/g、大于或等于30m2/g、大于或等于40m2/g、大于或等于50m2/g、大于或等于75m2/g、大于或等于100m2/g、大于或等于200m2/g、大于或等于500m2/g、大于或等于750m2/g、大于或等于1000m2/g、大于或等于1500m2/g、大于或等于2000m2/g、大于或等于2500m2/g、大于或等于3000m2/g、大于或等于3500m2/g、大于或等于4000m2/g、大于或等于4500m2/g、或者大于或等于5000m2/g。在一些实施方案中，层包含具有以下比表面积的吸附颗粒：小于或等于5500m2/g、小于或等于5000m2/g、小于或等于4500m2/g、小于或等于4000m2/g、小于或等于3500m2/g、小于或等于3000m2/g、小于或等于2500m2/g、小于或等于2000m2/g、小于或等于1500m2/g、小于或等于1000m2/g、小于或等于750m2/g、小于或等于500m2/g、小于或等于200m2/g、小于或等于100m2/g、小于或等于75m2/g、小于或等于50m2/g、小于或等于40m2/g、小于或等于30m2/g、小于或等于25m2/g、小于或等于20m2/g、小于或等于17.5m2/g、小于或等于15m2/g、小于或等于12.5m2/g、小于或等于10m2/g、小于或等于7.5m2/g、小于或等于5m2/g、或者小于或等于2m2/g。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1m2/g且小于或等于5500m2/g、大于或等于20m2/g且小于或等于3000m2/g、或者大于或等于20m2/g且小于或等于40m2/g)。其他范围也是可能的。吸附颗粒的比表面积可以根据ASTM D5742(2016)来测量。
在其中层包含两种或更多种类型的吸附颗粒的实施方案中，每种类型的吸附颗粒可以独立地具有上述范围中的一者或更多者内的比表面积。在一些实施方案中，层中的所有吸附颗粒一起具有上述范围中的一者或更多者内的比表面积。
在一些实施方案中，包含颗粒的层还包含多组分纤维。多组分纤维可以包括双组分纤维(即，包含两种组分的纤维)，以及/或者可以包括包含三种或更多种组分的纤维。多组分纤维可以具有各种合适的结构。例如，包含吸附颗粒的层可以包含以下类型的双组分纤维中的一者或更多者：芯/鞘纤维(例如，同心芯/鞘纤维、非同心芯-鞘纤维)、分段饼状纤维、并列纤维、尖端-三叶纤维和“海岛”纤维。芯-鞘双组分纤维可以包含具有比芯的熔化温度更低的熔化温度的鞘。当加热时(例如，在粘结步骤期间)，鞘可以在芯之前熔化，从而在芯保持固体的同时将吸附颗粒粘结在一起。在这样的实施方案中，多组分纤维可以用作用于层的粘结剂。
可以包含在多组分纤维中的合适材料的非限制性实例包括：聚(烯烃)，例如聚(乙烯)、聚(丙烯)和聚(丁烯)；聚(酯)和共聚(酯)，例如聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)和聚(间苯二甲酸乙二醇酯)；聚(酰胺)和共聚(酰胺)，例如尼龙和芳族聚酰胺；和卤化聚合物，例如聚(四氟乙烯)。合适的共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以包含通过对苯二甲酸乙二醇酯单体的聚合形成的重复单元，并且还包含通过一种或更多种共聚单体的聚合形成的重复单元。这样的共聚单体可以包括具有4至12个碳原子的线性、环状和支化脂族二羧酸(例如，丁二酸、戊二酸、己二酸、十二烷二酸和1，4-环己烷二羧酸)；具有8至12个碳原子的芳族二羧酸(例如，间苯二甲酸和2，6-萘二羧酸)；具有3至8个碳原子的线性、环状和支化脂族二醇(例如1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、和1，4-环己二醇)；和/或具有4至10个碳原子的脂族醚二醇和芳族/脂族醚二醇(例如，分子量低于460g/mol的氢醌双(2-羟基乙基)醚和聚(乙烯醚)二醇，例如二乙二醇)。
共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以以各种合适的量包含通过共聚单体(例如，除乙二醇和对苯二甲酸之外的单体)的聚合形成的重复单元。例如，共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以由单体的混合物形成，其中共聚单体可以占单体总量的大于或等于0.5mol％、大于或等于0.75mol％、大于或等于1mol％、大于或等于1.5mol％、大于或等于2mol％、大于或等于3mol％、大于或等于5mol％、大于或等于7.5mol％、大于或等于10mol％、或者大于或等于12.5mol％。共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)可以由单体的混合物形成，其中共聚单体占单体总量的小于或等于15mol％、小于或等于12.5mol％、小于或等于10mol％、小于或等于7.5mol％、小于或等于5mol％、小于或等于3mol％、小于或等于2mol％、小于或等于1.5mol％、小于或等于1mol％、或者小于或等于0.75mol％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5mol％且小于或等于15mol％)。其他范围也是可能的。
在其中共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)包含两种或更多种类型的通过共聚单体的聚合形成的重复单元的实施方案中，每种类型的重复单元可以独立地占由其形成共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的单体总量的在上述范围中的一者或更多者内的mol％，以及/或者所有共聚单体一起可以占由其形成共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)的单体总量的在上述范围中的一者或更多者内的mol％。
可以包含在双组分纤维中的合适的材料对的非限制性实例包括聚(乙烯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(丙烯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、共聚(对苯二甲酸乙二醇酯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯)/聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、共聚(酰胺)/聚(酰胺)、和聚(乙烯)/聚(丙烯)。在前述列表中，首先列出了具有较低熔化温度的材料，其次列出了具有较高熔化温度的材料。包含以上这样的对中的一者的芯-鞘双组分纤维可以具有包含第一材料的鞘和包含第二材料的芯。
在其中层包含两种或更多种类型的双组分纤维的实施方案中，每种类型的双组分纤维可以独立地包含上述材料对中的一者。
本文描述的多组分纤维可以包含具有各种合适的熔点的组分。在一些实施方案中，多组分纤维包含具有以下熔点的组分：大于或等于80℃、大于或等于90℃、大于或等于100℃、大于或等于110℃、大于或等于120℃、大于或等于130℃、大于或等于140℃、大于或等于150℃、大于或等于160℃、大于或等于170℃、大于或等于180℃、大于或等于190℃、大于或等于200℃、大于或等于210℃、或者大于或等于220℃。在一些实施方案中，多组分纤维包含具有以下熔点的组分：小于或等于230℃、小于或等于220℃、小于或等于210℃、小于或等于200℃、小于或等于190℃、小于或等于180℃、小于或等于170℃、小于或等于160℃、小于或等于150℃、小于或等于140℃、小于或等于130℃、小于或等于120℃、小于或等于110℃、小于或等于100℃、或者小于或等于90℃。
上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于80℃且小于或等于230℃、或者大于或等于110℃且小于或等于230℃)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中，多组分纤维包含熔点小于或等于100℃的组分。多组分纤维的组分的熔点可以通过进行差示扫描量热法来确定。差示扫描量热法测量可以通过以下来进行：以20℃/分钟将多组分纤维加热至300℃，将多组分纤维冷却至室温，然后在以20℃/分钟再加热至300℃期间确定熔点。
当存在多组分纤维时，多组分纤维可以以各种合适的量包含在包含吸附颗粒的层中。在一些实施方案中，多组分纤维占包含吸附颗粒的层的大于或等于6重量％、大于或等于7重量％、大于或等于8重量％、大于或等于10重量％、大于或等于12.5重量％、大于或等于15重量％、或者大于或等于17.5重量％。在一些实施方案中，多组分纤维占包含吸附颗粒的层的小于或等于20重量％、小于或等于17.5重量％、小于或等于15重量％、小于或等于12.5重量％、小于或等于10重量％、小于或等于8重量％、或者小于或等于7重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于6重量％且小于或等于20重量％)。其他范围也是可能的。
在其中包含吸附颗粒的层包含两种或更多种类型的多组分纤维的实施方案中，每种类型的多组分纤维可以独立地以上述范围中的一者或更多者存在于层中。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层中的所有多组分纤维一起占层的在上述范围中的一者或更多者内的量。
当存在多组分纤维时，多组分纤维可以具有各种合适的平均直径。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层包含具有以下平均直径的多组分纤维：大于或等于10微米、大于或等于12.5微米、大于或等于15微米、大于或等于17.5微米、大于或等于20微米、大于或等于22.5微米、大于或等于25微米、大于或等于27.5微米、或者大于或等于30微米。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层包含具有以下平均直径的多组分纤维：小于或等于32.5微米、小于或等于30微米、小于或等于27.5微米、小于或等于25微米、小于或等于22.5微米、小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、或者小于或等于12.5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10微米且小于或等于32.5微米)。其他范围也是可能的。
在其中包含吸附颗粒的层包含两种或更多种类型的多组分纤维的实施方案中，每种类型的多组分纤维可以独立地具有上述范围中的一者或更多者内的平均直径。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层中的所有多组分纤维一起具有上述范围中的一者或更多者内的平均直径。
当存在多组分纤维时，多组分纤维可以具有各种合适的旦尼尔。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层包含具有以下旦尼尔的多组分纤维：大于或等于0.9、大于或等于1、大于或等于1.25、大于或等于1.5、大于或等于1.75、大于或等于2、大于或等于2.5、大于或等于3、大于或等于3.5、大于或等于4、大于或等于4.5、大于或等于5、或者大于或等于5.5。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层包含具有以下旦尼尔的多组分纤维：小于或等于6、小于或等于5.5、小于或等于5、小于或等于4.5、小于或等于4、小于或等于3.5、小于或等于3、小于或等于2.5、小于或等于2、小于或等于1.75、小于或等于1.5、小于或等于1.25、或者小于或等于1。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.9且小于或等于6)。其他范围也是可能的。
在其中包含吸附颗粒的层包含两种或更多种类型的多组分纤维的实施方案中，每种类型的多组分纤维可以独立地具有上述范围中的一者或更多者内的旦尼尔。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层中的所有多组分纤维一起具有上述范围中的一者或更多者内的旦尼尔。
在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层还包含粘合剂。粘合剂可以将吸附颗粒粘合在一起。换言之，其可以用作用于层的粘结剂。合适的粘合剂的一个实例为聚(氨酯)热熔粘合剂。该粘合剂最初可以被提供为未交联的材料，其在暴露于水分(例如水蒸气)时交联。包含吸附颗粒的最终层可以包含呈交联形式的粘合剂。在交联之前，粘合剂的粘度可以大于或等于3500Pa·s且小于或等于8000Pa·s。该粘度可以通过使用带有27转子的Brookfield粘度计在120℃下并且在20分钟-1的剪切速率下确定。合适的粘合剂的另外的非限制性实例包括丙烯酸类、聚(氨酯)、聚(烯烃)、聚(酯)、聚(酰胺)、聚(脲)、及其共聚物。这样的粘合剂还可以为热熔粘合剂以及/或者可以为可交联的。这样的粘合剂还可以被供应为分散体，在应用分散体之后，溶剂从所述分散体中蒸发以产生最终的固体粘合剂。
当存在粘合剂时，粘合剂可以以各种合适的量包含在包含吸附颗粒的层中。在一些实施方案中，粘合剂占包含吸附颗粒的层的大于或等于5重量％、大于或等于6重量％、大于或等于7重量％、大于或等于8重量％、大于或等于10重量％、大于或等于12.5重量％、大于或等于15重量％、大于或等于17.5重量％、大于或等于20重量％、大于或等于22.5重量％、大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、或者大于或等于35重量％。在一些实施方案中，粘合剂占包含吸附颗粒的层的小于或等于40重量％、小于或等于35重量％、小于或等于30重量％、小于或等于25重量％、小于或等于22.5重量％、小于或等于20重量％、小于或等于17.5重量％、小于或等于15重量％、小于或等于12.5重量％、小于或等于10重量％、小于或等于8重量％、小于或等于7重量％、或者小于或等于6重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于5重量％且小于或等于40重量％、或者大于或等于7重量％且小于或等于20重量％)。其他范围也是可能的。
在其中包含吸附颗粒的层包含两种或更多种类型的粘合剂的实施方案中，每种类型的粘合剂可以独立地以上述范围中的一者或更多者存在于包含吸附颗粒的层中。在一些实施方案中，层中的所有粘合剂一起占包含吸附颗粒的层的在上述范围中的一者或更多者内的量。
在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层是非纤维的。换言之，其可以没有纤维和/或以相对小的量包含纤维。在这样的实施方案中，吸附颗粒可以通过除纤维之外的组分粘结在一起和/或保持在层中。例如，吸附颗粒可以通过粘合剂和/或多组分纤维的熔融组分粘结在一起和/或保持在层中。将吸附颗粒粘结在一起和/或使其保持在层中的组分也可以同样将其粘附至在与其相邻的层(例如支撑层)。
图5示出了定位在另外两个层之间的包含吸附颗粒且没有纤维的层的一个非限制性实例。在图5中，层208包含多个吸附颗粒708和粘合剂808。包含吸附颗粒的层也可以具有与图5的形态类似的形态，但其中多组分纤维的熔融组分而不是图5中所示的粘合剂将吸附颗粒粘合在一起。在任一种情况下，显而易见，在一些实施方案中，将吸附颗粒粘结在一起的材料不是纤维的。相反，这种材料可以具有另一种形态(例如，其可以包括如图5所示的小球体，或者其可以具有另一种合适的非纤维形态)。
当存在将吸附颗粒粘结在一起的材料时，将吸附颗粒粘结在一起的材料可以具有一个或更多个与图5所示的粘合剂的相似之点，以及/或者可以在一个或更多个方面与图5所示的粘合剂不同。例如，将吸附颗粒粘结在一起的材料可以在整个层中具有相对均匀的形态(例如，其可以包含相对均匀尺寸的颗粒)，或者可以包含遍及层不同的组分(例如，其可以包含不同尺寸的颗粒)。作为另一个实例，将吸附颗粒粘结在一起的材料可以遍及层具有相对均匀的密度，或者可以遍及层分布为使得层的一些区域与层的另一些区域相比材料更富集。作为第三个实例，将吸附颗粒粘结在一起的材料相对于吸附颗粒的相对尺寸可以与图5所示的粘合剂相对吸附颗粒的相对尺寸类似，或者可以不同于图5所示的粘合剂相对吸附颗粒的相对尺寸。
类似地，层可以包含在一个或更多个方面与图5所示的吸附颗粒类似的吸附颗粒和/或在一个或更多个方面不同于图5所示的吸附颗粒的吸附颗粒。例如，颗粒可以具有与图5所示的那些类似的形态，或者可以与图5所示的那些在形状方面不同。作为另一个实例，吸附颗粒可以具有与图5所示的吸附颗粒类似的尺寸和/或形状均匀性，或者可以比图5所示的吸附颗粒更均匀或更不均匀。作为第三个实例，吸附颗粒可以遍及层具有相对均匀的密度，或者可以遍及层分布为使得层的一些区域与层的另一些区域相比吸附颗粒更富集。
在一些实施方案中，纤维占包含吸附颗粒的层的小于或等于20重量％、小于或等于17.5重量％、小于或等于15重量％、小于或等于12.5重量％、小于或等于10重量％、小于或等于8重量％、小于或等于6重量％、小于或等于4重量％、小于或等于2重量％、或者小于或等于1重量％。在一些实施方案中，纤维占包含吸附颗粒的层的大于或等于0重量％、大于或等于1重量％、大于或等于2重量％、大于或等于4重量％、大于或等于6重量％、大于或等于8重量％、大于或等于10重量％、大于或等于12.5重量％、大于或等于15重量％、或者大于或等于17.5重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，小于或等于20重量％且大于或等于0重量％、或者小于或等于20重量％且大于或等于6重量％)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中，纤维占包含吸附颗粒的层的0重量％(即包含吸附颗粒的层是为非纤维的)。
在其中层包含两种或更多种类型的纤维的实施方案中，每种类型的纤维可以独立地以上述范围中的一者或更多者存在。在一些实施方案中，层中的所有纤维一起以上述范围中的一者或更多者存在。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以具有相对高的吸附效率。在一些实施方案中，过滤介质包括具有以下吸附效率的包含吸附颗粒的层：大于或等于0％、大于或等于1％、大于或等于2％、大于或等于5％、大于或等于7.5％、大于或等于10％、大于或等于12.5％、大于或等于15％、大于或等于17.5％、大于或等于20％、大于或等于25％、大于或等于30％、大于或等于35％、大于或等于40％、大于或等于45％、大于或等于50％、或者大于或等于60％、或者大于或等于80％。在一些实施方案中，过滤介质包括具有以下吸附效率的包含吸附颗粒的层：小于或等于100％、小于或等于80％、小于或等于60％、小于或等于50％、小于或等于45％、小于或等于40％、小于或等于35％、小于或等于30％、小于或等于25％、小于或等于20％、小于或等于17.5％、小于或等于15％、小于或等于12.5％、小于或等于10％、小于或等于7.5％、小于或等于5％、小于或等于2％、或者小于或等于1％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0％且小于或等于30％、大于或等于0％且小于或等于50％、或者大于或等于0％且小于或等于100％)。其他范围也是可能的。包含吸附颗粒的层的吸附效率可以根据ISO 11155-2(2009)来确定。
在其中层包含两种或更多种类型的吸附颗粒的实施方案中，每种类型的吸附颗粒可以独立地具有在上述范围中的一者或更多者内的对一种或更多种物质(例如，挥发性有机化合物(例如甲苯、正丁烷、SO2、NOx)、苯、醛(例如乙醛、甲醛)、酸性气体(例如H2S、HCl、HF、HCN)、碱性气体(例如氨、胺如三甲胺和/或三乙胺)、H2、CO、N2、硫、碳氢化合物、醇、O3、水和气态化学武器(如神经性毒剂、芥子气))的吸附效率。在一些实施方案中，层中的所有吸附颗粒一起具有在上述范围中的一者或更多者内的对一种或更多种物质(例如，挥发性有机化合物(例如甲苯、正丁烷、SO2、NOx)、苯、醛(例如乙醛、甲醛)、酸性气体(例如H2S、HCl、HF、HCN)、碱性气体(例如氨、胺如三甲胺和/或三乙胺)、H2、CO、N2、硫、碳氢化合物、醇、O3、水和气态化学武器(如神经性毒剂、芥子气))的吸附效率。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以表现出相对低的一种或更多种物质的穿透率。在一些实施方案中，一种或更多种物质的穿透率小于或等于90％、小于或等于80％、小于或等于70％、小于或等于60％、小于或等于50％、小于或等于40％、小于或等于30％、或者小于或等于20％。在一些实施方案中，一种或更多种物质的穿透率大于或等于10％、大于或等于20％、大于或等于30％、大于或等于40％、大于或等于50％、大于或等于60％、大于或等于70％、或者大于或等于80％。上述范围的组合也是可能的(例如，小于或等于90％且大于或等于10％)。其他范围也是可能的。
包含吸附颗粒的层可以具有以下物质中的一者或更多者的前段中范围中的一者或更多者内的穿透率：挥发性有机化合物(例如甲苯、正丁烷、SO2、NOx)、苯、醛(例如乙醛、甲醛)、酸性气体(例如H2S、HCl、HF、HCN)、碱性气体(例如氨、胺如三甲胺和/或三乙胺)、H2、CO、N2、硫、碳氢化合物、醇、O3、水和气态化学武器(例如神经性毒剂、芥子气)。
包含吸附颗粒的层的任何特定物质的穿透率是该物质穿过包含吸附颗粒的层的百分比。这可以根据ISO 11155-2(2009)对层的平板样品来确定。简言之，方法包括：(1)在干燥室中在60℃下干燥平板，直到观察到过滤器质量具有稳定在±2％的质量；(2)在人工气候室中在23℃下并在50％相对湿度下调节平板14小时；(3)将过滤介质放置在测试台上并使其暴露于洁净空气15分钟；(4)使平板暴露于具有40％相对湿度并包含相关物质(即评估其穿透率的物质)的空气流，然后通过使用气体分析仪测量穿过平板之后空气流中相关物质的量。空气流可以具有20cm/s的面速度和23℃的温度。测量可以进行直到穿过平板之后空气中相关物质的浓度为穿过平板之前空气中相关物质的浓度的95％，或者可以进行预定时间。除非另有说明，否则测量进行0分钟(即穿过平板的流已达到稳定状态的时间点)，并且在穿过平板之前空气流中相关物质的浓度为80ppm。具体地，对于以上范围，测量时间为0分钟，并且在穿过平板之前空气流中相关物质的浓度为80ppm。穿透率等于100％乘以穿过平板的空气中相关物质的量(单位：ppm)与在穿过平板之前空气中相关物质的初始量(单位：ppm)的比率。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以能够提供来自最初包含甲醛的流体的相对高的累计净化量值。例如，包含吸附颗粒的层可以具有以下等级：F1(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于300mg且以mg计每重量的包含吸附颗粒的层小于600mg的累计净化量)、F2(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于600mg且以mg计每重量的包含吸附颗粒的层小于1g的累计净化量)、F3(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于1g且以mg计每重量的包含吸附颗粒的层小于1.5g的累计净化量)、或F4(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于1.5g的累计净化量)。层的分级可以根据GB/T18801-2015来确定。简言之，该过程包括以20mg/小时将甲醛气体注入到包括层的3m3室中，每五分钟记录室内的甲醛浓度，直到经过一小时，然后将甲醛吸附率乘以甲醛流量。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以能够提供来自最初包含苯的流体的相对高的累计净化量值。例如，包含吸附颗粒的层可以具有以下等级：B1(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于300mg且以mg计每重量的包含吸附颗粒的层小于600mg的累计净化量)、B2(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于600mg且以mg计每重量的包含吸附颗粒的层小于1g的累计净化量)、B3(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于1g且以mg计每重量的包含吸附颗粒的层小于1.5g的累计净化量)、或B4(即，其可以能够提供以mg计每重量的包含吸附颗粒的层大于或等于1.5g的累计净化量)。层的分级可以根据GB/T18801-2015来确定。简言之，该过程包括以20mg/小时将苯气体注入到包括层的3m3室中，每五分钟记录室内苯的浓度，直到经过一小时，然后将苯吸附率乘以苯流量。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以具有最初包含甲醛的流体的相对高的洁净空气量。最初包含甲醛的流体的洁净空气量可以大于或等于10m3/小时、大于或等于20m3/小时、大于或等于50m3/小时、大于或等于75m3/小时、大于或等于100m3/小时、大于或等于150m3/小时、大于或等于200m3/小时、大于或等于250m3/小时、大于或等于300m3/小时、大于或等于400m3/小时、大于或等于500m3/小时、或者大于或等于600m3/小时。最初包含甲醛的流体的洁净空气量可以小于或等于700m3/小时、小于或等于600m3/小时、小于或等于500m3/小时、小于或等于400m3/小时、小于或等于300m3/小时、小于或等于250m3/小时、小于或等于200m3/小时、小于或等于150m3/小时、小于或等于100m3/小时、小于或等于75m3/小时、小于或等于50m3/小时、或者小于或等于20m3/小时。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10m3/小时且小于或等于700m3/小时)。其他范围也是可能的。
包含吸附颗粒的层的最初包含甲醛的流体的洁净空气量可以根据GB/T 18801-2015来确定。简言之，该过程包括：(1)将1mg/m3的甲醛泵入到容纳有包含吸附颗粒的层的1m3密闭室中，然后每5分钟测量甲醛的浓度，持续60分钟；(2)将1mg/m3的甲醛泵入到没有包含吸附颗粒的层的1m3密闭室中，然后每5分钟测量甲醛的浓度，持续60分钟；(3)确定从容纳有包含吸附颗粒的层的室除去的甲醛与从没有包含吸附颗粒的层的室除去的甲醛之差作为除去的甲醛的体积；以及(4)将除去的甲醛的体积除以60分钟以得到洁净空气量。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以具有相对高的最初包含苯的流体的洁净空气量。最初包含苯的流体的洁净空气量可以大于或等于10m3/小时、大于或等于20m3/小时、大于或等于50m3/小时、大于或等于75m3/小时、大于或等于100m3/小时、大于或等于150m3/小时、大于或等于200m3/小时、大于或等于250m3/小时、大于或等于300m3/小时、大于或等于400m3/小时、大于或等于500m3/小时、或者大于或等于600m3/小时。最初包含苯的流体的洁净空气量可以小于或等于700m3/小时、小于或等于600m3/小时、小于或等于500m3/小时、小于或等于400m3/小时、小于或等于300m3/小时、小于或等于250m3/小时、小于或等于200m3/小时、小于或等于150m3/小时、小于或等于100m3/小时、小于或等于75m3/小时、小于或等于50m3/小时、或者小于或等于20m3/小时。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10m3/小时且小于或等于700m3/小时)。其他范围也是可能的。
包含吸附颗粒的层的最初包含苯的流体的洁净空气量可以根据GB/T18801-2015来确定。简言之，该过程包括：(1)将1mg/m3的苯泵入到容纳有包含吸附颗粒层的1m3密闭室中，然后每5分钟测量苯的浓度，持续60分钟；(2)将1mg/m3的苯泵入到没有包含吸附颗粒层的1m3密闭室中，然后每5分钟测量苯的浓度，持续60分钟；(3)确定从容纳有包含吸附颗粒的层的室除去的苯与从没有包含吸附颗粒的层的室除去的苯之差作为除去的苯的体积；以及(4)将除去的苯的体积除以60分钟以得到洁净空气量。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以具有各种合适的单位面积的重量。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层的单位面积的重量大于或等于120g/m2、大于或等于150g/m2、大于或等于175g/m2、大于或等于200g/m2、大于或等于225g/m2、大于或等于250g/m2、大于或等于300g/m2、大于或等于400g/m2、大于或等于500g/m2、大于或等于600g/m2、大于或等于700g/m2、大于或等于800g/m2、大于或等于900g/m2、大于或等于1000g/m2、大于或等于1100g/m2、大于或等于1200g/m2、大于或等于1500g/m2、或者大于或等于1750g/m2。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层的单位面积的重量小于或等于2000g/m2、小于或等于1750g/m2、小于或等于1500g/m2、小于或等于1200g/m2、小于或等于1100g/m2、小于或等于1000g/m2、小于或等于900g/m2、小于或等于800g/m2、小于或等于700g/m2、小于或等于600g/m2、小于或等于500g/m2、小于或等于400g/m2、小于或等于300g/m2、小于或等于250g/m2、小于或等于225g/m2、小于或等于200g/m2、小于或等于175g/m2、或者小于或等于150g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于120g/m2且小于或等于2000g/m2、或者大于或等于120g/m2且小于或等于1100g/m2)。其他范围也是可能的。包含吸附颗粒的层的单位面积的重量可以根据ISO 536：2012来确定。
当存在包含吸附颗粒的层时，包含吸附颗粒的层可以具有各种合适的厚度。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层的厚度大于或等于0.5mm、大于或等于0.75mm、大于或等于1mm、大于或等于1.25mm、大于或等于1.5mm、大于或等于1.75mm、大于或等于2mm、大于或等于2.25mm、大于或等于2.5mm、大于或等于2.75mm、大于或等于3mm、大于或等于3.5mm、大于或等于4mm、大于或等于4.5mm、大于或等于5mm、大于或等于6mm、或者大于或等于7mm。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层的厚度小于或等于8mm、小于或等于7mm、小于或等于6mm、小于或等于5mm、小于或等于4.5mm、小于或等于4mm、小于或等于3.5mm、小于或等于3mm、小于或等于2.75mm，、小于或等于2.5mm、小于或等于2.25mm、小于或等于2mm、小于或等于1.75mm、小于或等于1.5mm、小于或等于1.25mm、小于或等于1mm、或者小于或等于0.75mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.5mm且小于或等于8mm、大于或等于0.5mm且小于或等于5mm、或者大于或等于0.5mm且小于或等于2.5mm)。其他范围也是可能的。包含吸附颗粒的层的厚度可以根据ASTM D1777(2015)在0.8kPa的施加压力下来确定。
在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层和其上布置有包含吸附颗粒的层的支撑层一起具有前段中范围中的一者或更多者内的厚度。在一些实施方案中，包含吸附颗粒的层具有前段中范围中的一者或更多者内的厚度，并且其被布置在支撑层上。
如本文别处所述，在一些实施方案中，过滤介质包括纳米纤维层。纳米纤维层可以提高过滤介质的过滤性能以及/或者可以用作效率层。
当存在纳米纤维层时，纳米纤维层可以具有各种合适的形态。在一些实施方案中，纳米纤维层为非织造纤维网。例如，纳米纤维网可以为静电纺丝非织造纤维网、熔喷非织造纤维网、离心纺丝非织造纤维网、电喷纺丝非织造纤维网、或者原纤化纺丝非织造纤维网。
存在于纳米纤维层中的纤维可以为各种合适的类型。在一些实施方案中，纳米纤维层包含包括以下中的一者或更多者的纤维：聚(醚)-b-聚酰胺、聚砜、聚(酰胺)(例如，尼龙如尼龙6)、聚(酯)(例如，聚(己内酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯))、聚(氨基甲酸酯)、聚(脲)、丙烯酸类、包含含有羰基官能团的侧链的聚合物(例如，聚(乙酸乙烯酯)、纤维素酯、聚(丙烯酰胺))、聚(醚砜)、聚(丙烯酸类)(例如，聚(丙烯腈)、聚(丙烯酸))、氟化聚合物(例如，聚(偏二氟乙烯))、多元醇(例如，聚(乙烯醇))、聚(醚)(例如，聚(环氧乙烷))、聚(乙烯基吡咯烷酮)、聚(烯丙胺)、丁基橡胶、聚(乙烯)、包含硅烷官能团的聚合物、包含硫醇官能团的聚合物、和包含羟甲基官能团的聚合物(例如，酚醛聚合物、三聚氰胺聚合物、三聚氰胺-甲醛聚合物、包含侧基羟甲基的可交联聚合物)。
当存在纳米纤维层时，纳米纤维层可以包含具有各种合适的平均纤维直径的纤维。在一些实施方案中，纳米纤维层包含具有以下平均纤维直径的纤维：大于或等于0.04微米、大于或等于0.05微米、大于或等于0.06微米、大于或等于0.08微米、大于或等于0.1微米、大于或等于0.125微米、大于或等于0.15微米、大于或等于0.2微米、大于或等于0.25微米、大于或等于0.3微米、大于或等于0.4微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.6微米、或者大于或等于0.8微米。在一些实施方案中，纳米纤维层包含具有以下平均纤维直径的纤维：小于或等于1微米、小于或等于0.8微米、小于或等于0.6微米、小于或等于0.5微米、小于或等于0.4微米、小于或等于0.3微米、小于或等于0.25微米、小于或等于0.2微米、小于或等于0.15微米、小于或等于0.125微米、小于或等于0.1微米、小于或等于0.08微米、小于或等于0.06微米、或者小于或等于0.05微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.04微米且小于或等于1微米、大于或等于0.05微米且小于或等于1微米、或者大于或等于0.08微米且小于或等于0.3微米)。其他范围也是可能的。
当存在纳米纤维层时，纳米纤维层可以具有各种合适的单位面积的重量。在一些实施方案中，纳米纤维层的单位面积的重量大于或等于0.01g/m2、大于或等于0.02g/m2、大于或等于0.03g/m2、大于或等于0.04g/m2、大于或等于0.05g/m2、大于或等于0.06g/m2、大于或等于0.08g/m2、大于或等于0.1g/m2、大于或等于0.2g/m2、大于或等于0.5g/m2、大于或等于0.75g/m2、大于或等于1g/m2、大于或等于1.25g/m2、大于或等于1.5g/m2、大于或等于1.75g/m2、大于或等于2g/m2、大于或等于2.5g/m2、大于或等于3g/m2、大于或等于3.5g/m2、大于或等于4g/m2、或者大于或等于4.5g/m2。在一些实施方案中，纳米纤维层的单位面积的重量小于或等于5g/m2、小于或等于4.5g/m2、小于或等于4g/m2、小于或等于3.5g/m2、小于或等于3g/m2、小于或等于2.5g/m2、小于或等于2g/m2、小于或等于1.75g/m2、小于或等于1.5g/m2、小于或等于1.25g/m2、小于或等于1g/m2、小于或等于0.75g/m2、小于或等于0.5g/m2、小于或等于0.2g/m2、小于或等于0.1g/m2、小于或等于0.08g/m2、小于或等于0.06g/m2、小于或等于0.05g/m2、小于或等于0.04g/m2、小于或等于0.03g/m2、或者小于或等于0.02g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.01g/m2且小于或等于5g/m2、大于或等于0.03g/m2且小于或等于4g/m2、或者大于或等于0.05g/m2且小于或等于2g/m2)。其他范围也是可能的。
当存在纳米纤维层时，纳米纤维层可以具有各种合适的厚度。在一些实施方案中，纳米纤维层的厚度大于或等于0.1微米、大于或等于0.15微米、大于或等于0.2微米、大于或等于0.25微米、大于或等于0.3微米、大于或等于0.4微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.6微米、大于或等于0.8微米、大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于7.5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、大于或等于25微米、大于或等于30微米、大于或等于40微米、大于或等于50微米、大于或等于60微米、或者大于或等于80微米。在一些实施方案中，纳米纤维层的厚度小于或等于100微米、小于或等于80微米、小于或等于60微米、小于或等于50微米、小于或等于40微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于7.5微米、小于或等于5微米、小于或等于2微米、小于或等于1微米、小于或等于0.8微米、小于或等于0.6微米、小于或等于0.5微米、小于或等于0.4微米、小于或等于0.3微米、小于或等于0.25微米、小于或等于0.2微米、小于或等于0.15微米、或者小于或等于0.1微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1微米且小于或等于100微米、大于或等于0.2微米且小于或等于50微米、或者大于或等于0.5微米且小于或等于10微米)。其他范围也是可能的。纳米纤维层的厚度可以通过截面扫描电子显微镜来确定。
当存在纳米纤维层时，纳米纤维层可以具有各种合适的密实度。在一些实施方案中，纳米纤维层的实度大于或等于0.1％、大于或等于0.2％、大于或等于0.3％、大于或等于0.4％、大于或等于0.5％、大于或等于0.6％、大于或等于0.8％、大于或等于1％、大于或等于2％、大于或等于5％、大于或等于7.5％、大于或等于10％、大于或等于12.5％、大于或等于15％、大于或等于20％、或者大于或等于25％。在一些实施方案中，纳米纤维层的密实度小于或等于30％、小于或等于25％、小于或等于20％、小于或等于15％、小于或等于12.5％、小于或等于10％、小于或等于7.5％、小于或等于5％、小于或等于2％、小于或等于1％、小于或等于0.8％、小于或等于0.6％、小于或等于0.5％、小于或等于0.4％、小于或等于0.3％、或者小于或等于0.2％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1％且小于或等于30％、大于或等于0.5％且小于或等于20％、或者大于或等于1％且小于或等于10％)。其他范围也是可能的。
纳米纤维层的密实度等于纳米纤维层的内部被固体材料占据的百分比。在本段中描述了确定纳米纤维层的密实度的一种非限制性方式，但其他方法也是可能的。在本段中描述的方法包括：确定纳米纤维层的单位面积的重量和厚度，然后应用下式：密实度＝[纳米纤维层的单位面积的重量/(形成纳米纤维层的组分的密度×纳米纤维层的厚度)]×100％。形成纳米纤维层的组分的密度等于形成纳米纤维层的组分的一种材料或多种材料(例如，纤维、用于对纳米纤维层的进行改性的物质)的平均密度，这通常由各材料的制造商说明。形成纳米纤维层的组分的材料的平均密度可以通过以下来确定：(1)确定纳米纤维层中所有组分的总体积；以及(2)将纳米纤维层中所有组分的总质量除以纳米纤维层中所有组分的总体积。如果层的各组分的质量和密度是已知的，则纳米纤维层中所有组分的体积可以通过以下来确定：(1)对于各种类型的组分，将纳米纤维层中的组分的总质量除以组分的密度；以及(2)将各组分的体积相加。如果纳米纤维层的各组分的质量和密度是未知的，则纳米纤维层中所有组分的体积可以根据阿基米德原理来确定。
当存在纳米纤维层时，纳米纤维层可以具有各种合适的透气率。在一些实施方案中，纳米纤维层的透气率大于或等于10CFM、大于或等于20CFM、大于或等于30CFM、大于或等于40CFM、大于或等于50CFM、大于或等于60CFM、大于或等于70CFM、大于或等于80CFM、大于或等于100CFM、大于或等于125CFM、或者大于或等于150CFM。在一些实施方案中，纳米纤维层的透气率小于或等于170CFM、小于或等于150CFM、小于或等于125CFM、小于或等于100CFM、小于或等于80CFM、小于或等于60CFM、小于或等于50CFM、小于或等于40CFM、小于或等于30CFM、或者小于或等于20CFM。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10CFM且小于或等于170CFM、大于或等于30CFM且小于或等于80CFM、或者大于或等于40CFM且小于或等于70CFM)。其他范围也是可能的。透气率可以根据ASTM D737-04(2016)在125Pa的压力下来确定。如本领域普通技术人员已知的，单位CFM等于单位cfm/sf或ft/分钟。
在一些实施方案中，纳米纤维层包含含有疏油特性的纤维，包含疏油组分，以及/或者为经表面改性的。在一些实施方案中，纳米纤维层包括涂层(例如，疏油涂层、为疏油涂层的疏油组分)以及/或者包含树脂(例如，疏油树脂、为疏油树脂的疏油组分)。涂覆过程可以涉及化学沉积技术和/或物理沉积技术。例如，涂覆过程可以包括将分散在溶剂或溶剂混合物中的树脂或材料(例如，为树脂或材料的疏油组分)引入到预先形成的纤维层(例如，通过静电纺丝工艺形成的预先形成的纤维网)中。作为一个实例，可以用涂覆材料(例如，基于水的氟化丙烯酸酯如AGE 550D)喷洒预过滤器。涂覆方法的非限制性实例包括使用气相沉积(例如，化学气相沉积、物理气相沉积)、逐层沉积、蜡固化、自组装、溶胶-凝胶处理、使用狭缝口模涂覆机、凹版涂覆、丝网涂覆、施胶压榨涂覆(例如，采用双辊型或计量刮刀型施胶压榨涂覆机)、膜压榨涂覆、刮涂、辊刮涂覆、气刀涂覆、辊涂、泡沫施加、逆辊涂覆、棒涂、幕涂、复合涂覆(champlex coating)、刷涂、比尔刮刀涂覆(Bill-blade coating)、短驻留刮刀涂覆(short dwell-blade coating)、唇涂、门辊涂覆、门辊施胶压榨涂覆、实验室施胶压榨涂覆、熔融涂覆、浸涂、刀辊涂覆、旋涂、粉末涂覆、喷涂(例如电喷涂)、有缺口的辊涂、辊转移涂覆、浸轧饱和涂覆(padding saturant coating)、饱和浸渍、化学浴沉积和溶液沉积。其他涂覆方法也是可能的。如本文别处进一步描述的，纳米纤维层可以带电荷或不带电荷，并且应理解，本文描述的任何技术都可以用于形成带电荷或不带电荷的层。
在一些实施方案中，可以使用非压缩涂覆技术将涂层材料施加至纳米纤维层。非压缩涂覆技术可以对纳米纤维层进行涂覆，同时基本上不使其厚度减小。在另一些实施方案中，可以使用压缩涂覆技术将树脂施加至纳米纤维层。
其他技术包括气相沉积方法。这样的方法包括常压化学气相沉积(APCVD)、低压化学气相沉积(LPCVD)、金属有机化学气相沉积(MOCVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、激光化学气相沉积(LCVD)、光化学气相沉积(PCVD)、化学气相渗透(CVI)、化学束外延(CBE)、电子束辅助辐射固化和原子层沉积。在物理气相沉积(PVD)中，通过使蒸发形式的期望的膜材料冷凝到基底上来沉积薄膜(例如，包含疏油组分的薄膜)。该方法涉及物理过程，例如高温真空蒸发与随后的冷凝、等离子体溅射轰击而不是化学反应、电子束蒸发、分子束外延和/或脉冲激光沉积。
在一些实施方案中，纳米纤维层的表面可以使用添加剂(例如，为添加剂如疏油添加剂的疏油组分)进行改性。在一些实施方案中，纳米纤维层包含一种或多种添加剂(例如，为添加剂如疏油添加剂的疏油组分)。添加剂可以为在静电纺丝工艺期间添加至聚合纤维/热塑性纤维中的功能化学品，其可以导致在成形之后表面处的物理和化学特性与聚合物/热塑性物质本身的物理和化学特性不同。例如，添加剂可以被添加至用于形成纳米纤维层的静电纺丝溶液中。在一些实施方案中，添加剂可以在形成纤维期间和/或之后向纤维的表面迁移使得纤维的表面经添加剂改性，其中纤维的中心包含更多的聚合物/热塑性材料。在一些实施方案中，包含一种或更多种添加剂以使纤维的表面如本文所述疏油。例如，添加剂可以为如本文所述的疏油材料。合适的添加剂的非限制性实例包括氟化丙烯酸酯、含氟表面活性剂、疏油有机硅、含氟聚合物、含氟单体、含氟低聚物和疏油聚合物。
如果存在添加剂(例如，呈添加剂形式的疏油组分)，则添加剂可以在经历静电纺丝程序之前以任何合适的形式存在和/或在纤维形成之后以任何合适的形式存在于纤维中。例如，在一些实施方案中，添加剂可以在纤维形成之前和/或期间呈与热塑性材料混合的液体(例如，熔化的)形式。在一些情况下，添加剂可以在纤维形成之前、期间和/或之后呈微粒形式。在某些实施方案中，熔体添加剂的颗粒可以存在于完全形成的纤维中。在一些实施方案中，添加剂可以为粘结剂的一种组分，和/或可以通过用包含添加剂的组合物喷洒层而添加至一个或更多个层。如果是微粒，则添加剂可以具有任何合适的形态(例如，不同形状和尺寸的颗粒、薄片、椭球体、纤维)。
在一些实施方案中，材料(例如，疏油组分、反应以形成疏油组分的前体)在施加至纳米纤维层之后经历化学反应(例如，聚合)。例如，纳米纤维层的表面可以涂覆有一种或更多种在涂覆之后聚合的单体。在另一个实例中，纳米纤维层的表面可以包含由于熔体添加剂而在形成纳米纤维层之后聚合的单体。在一些这样的实施方案中，可以使用在线聚合。在线聚合(例如，在线紫外聚合)是在足以引发聚合的条件下(例如，在UV照射下)使单体或液体聚合物溶液固化至基底上的方法。
术语“自组装单层”(self-assembled monolayer，SAM)是指可以通过将合适的基底浸入到活性表面活性剂在有机溶剂中的溶液中以产生疏油表面而自发形成的分子组装体。在一些实施方案中，表面改性包括在纳米纤维层中的一个或更多个纤维表面上形成的SAM。
在蜡固化中，将纳米纤维层浸入到在90℃下加热的熔化烷基烯酮二聚体(AKD)中，然后在室温下在干燥的N2气的气氛中冷却。AKD在其凝固时经历分形生长并改善纳米纤维层的疏油性。在一些实施方案中，表面改性包括由蜡固化形成的层。
在一些实施方案中，用于形成表面改性纳米纤维层的物质或为经表面改性的纳米纤维层的组分的物质包含小分子，例如无机或有机疏油分子。非限制性实例包括碳氢化合物(例如，CH4、C2H2、C2H4、C6H6)、碳氟化合物(例如，氟代脂族化合物、氟代芳族化合物、含氟聚合物、碳氟嵌段共聚物、碳氟丙烯酸酯聚合物、碳氟甲基丙烯酸酯聚合物、含氟弹性体、氟硅烷、氟硅氧烷、氟多面体低聚倍半硅氧烷、氟化树枝状聚合物、无机氟化合物、CF4、C2F4、C3F6、C3F8、C4H8、C5H12、C6F6、SF3、SiF4、BF3)、硅烷(例如，SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10)、有机硅烷(例如，甲基硅烷、二甲基硅烷、三乙基硅烷)、硅氧烷(例如，二甲基硅氧烷、六甲基二硅氧烷)、ZnS、CuSe、InS、CdS、钨、碳化硅、氮化硅、氮氧化硅、氮化钛、碳、硅-锗和用烷基封端的疏水丙烯酸类单体及其卤代衍生物(例如，2-乙基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈)。在某些实施方案中，用于对纳米纤维层的表面进行改性的合适的碳氢化合物具有式CxHy，其中x为1至10的整数，y为2至22的整数。在某些实施方案中，用于对纳米纤维层的表面进行改性的合适硅烷具有式SinH2n+2，其中任何氢可以被取代成卤素(例如，Cl、F、Br、I)，其中n为1至10的整数。在一些实施方案中，用于形成经表面改性的纳米纤维层的物质或为经表面改性的纳米纤维层的组分的物质包含蜡、有机硅和基于玉米的聚合物(例如，玉米醇溶蛋白)中的一者或更多者。在一些实施方案中，用于形成经表面改性的纳米纤维层的物质或为经表面改性的纳米纤维层的组分的物质可以包含一种或更多种纳米微粒材料。其他组成也是可能的。
如本文所使用的，“小分子”是指具有相对低分子量的分子，无论是天然存在的还是人工产生的(例如，经由化学合成)。通常，小分子是有机化合物(即，其含有碳)。小有机分子可以包含多个碳-碳键、立体中心和/或其他官能团(例如，胺、羟基、羰基和杂环等)。在某些实施方案中，小分子的分子量为至多1,000g/mol、至多900g/mol、至多800g/mol、至多700g/mol、至多600g/mol、至多500g/mol、至多400g/mol、至多300g/mol、至多200g/mol、或至多100g/mol。在某些实施方案中，小分子的分子量为至少100g/mol、至少200g/mol、至少300g/mol、至少400g/mol、至少500g/mol、至少600g/mol、至少700g/mol、至少800g/mol、至少900g/mol、或至少1,000g/mol。以上范围的组合也是可能的(例如，至少200g/mol且至多500g/mol)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，用于形成经表面改性的纳米纤维层的物质或为经表面改性的纳米纤维层的组分的物质(例如，疏油组分、反应以形成疏油组分的前体)包括交联剂。合适的交联剂的非限制性实例包括具有一个或更多个丙烯酸酯基的物质，例如1，6-己二醇二丙烯酸酯和烷氧基化环己烷二甲醇二丙烯酸酯。
在一些实施方案中，纳米纤维层的表面通过使纳米纤维层的表面或表面上的材料粗糙化来改性。在一些这样的情况下，表面改性可以是粗糙化的表面或材料。纳米纤维层的表面或层的表面上的材料的表面粗糙度可以在微观上和/或宏观上粗糙化。用于提高粗糙度的方法的非限制性实例包括用某些纤维对表面进行改性、混合具有不同直径的纤维和光刻。在某些实施方案中，可以混合或使用具有不同直径的纤维(例如，短纤维、连续纤维)以提高或降低表面粗糙度。在一些实施方案中，可以使用静电纺丝单独或与其他方法(例如，化学气相沉积)组合以产生施加的表面粗糙度。在一些实施方案中，可以使用光刻以使表面粗糙化。光刻包括其中将设计从母版转移到表面上的许多不同类型的表面处理。
在一些实施方案中，纳米纤维层的粗糙度可以用于对纳米纤维层相对于特定流体的可润湿性进行改性。在一些情况下，粗糙度可以改变或提高纳米纤维层的表面的可润湿性。在一些情况下，粗糙度可以用于提高本质上疏油表面的疏油性。
一些疏油的纳米纤维层可以具有大于或等于1的油等级。油等级可以是由于本质上具有大于或等于1的油等级的层内的纤维(例如，聚(四氟乙烯)纤维)，可以是由于提高了具有最初较低油等级的层内的纤维的油等级的表面改性，以及/或者可以是由于提高了层的油等级的疏油组分。在一些实施方案中，纳米纤维层的油等级大于或等于1、大于或等于2、大于或等于3、大于或等于4、大于或等于4.5、大于或等于5、大于或等于5.5、大于或等于6、大于或等于6.5、大于或等于7、或者大于或等于7.5。在一些实施方案中，纳米纤维层的油等级小于或等于8、小于或等于7.5、小于或等于7、小于或等于6.5、小于或等于6、小于或等于5.5、小于或等于5、小于或等于4.5、小于或等于4、小于或等于3、或者小于或等于2。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1且小于或等于8、大于或等于1且小于或等于8、大于或等于1且小于或等于6、或者大于或等于5且小于或等于6)。其他范围也是可能的。
油等级可以根据AATCC TM 118(1997)在23℃和50％相对湿度(RH)下测量来确定。简言之，将5滴每种测试油(平均液滴直径为约2mm)放置在纳米纤维层的表面上的五个不同位置上。在23℃和50％RH下与纤维网接触30秒之后，不润湿纤维网的表面的具有最大油表面张力的测试油(例如，与表面的接触角大于或等于90度)对应于油等级(表2中列出的)。例如，如果表面张力为26.6mN/m的测试油在30秒之后不湿润(即与表面的接触角大于或等于90度)纳米纤维层的表面，但是表面张力为25.4mN/m的测试油在三十秒内润湿纳米纤维层的表面，则纳米纤维层的油等级为4。作为另一个实例，如果表面张力为25.4mN/m的测试油在30秒之后不润湿纳米纤维层的表面，但是表面张力为23.8mN/m的测试油在三十秒内润湿纳米纤维层的表面，则纳米纤维层的油等级为5。作为又一个实例，如果表面张力为23.8mN/m的测试油在30秒之后不润湿纳米纤维层的表面，但是表面张力为21.6mN/m的测试油在三十秒内润湿纳米纤维层的表面，则纳米纤维层的油等级为6。在一些实施方案中，如果五个液滴中的三个或更多个在给定的测试中部分润湿表面(例如，在表面上形成液滴，但不是圆整的液滴)，则将油等级表示为通过从测试液体的数中减去0.5而确定的最接近的0.5值。作为实例，如果表面张力为25.4mN/m的测试油在30秒之后不润湿纳米纤维层的表面，但是表面张力为23.8mN/m的测试油在30秒之后在三十秒内仅部分润湿纳米纤维层的表面(例如，测试液滴中的三个或更多个在纤维网的表面上形成不是圆整液滴的液滴)，则纳米纤维层的油等级为5.5。
表2
油等级 测试油 表面张力(mN/m)
1 Kaydol(矿物油) 31
2 65/35Kaydol/正十六烷 28
3 正十六烷 27.5
4 正十四烷 26.6
5 正十二烷 25.4
6 正癸烷 23.8
7 正辛烷 21.6
8 正庚烷 20.1
纳米纤维层还可以包含含有疏水特性的纤维，可以包含疏水组分(例如，疏水添加剂)，以及/或者被表面改性为疏水的。在一些实施方案中，纳米纤维层包括疏水涂层和/或包含疏水树脂。例如，在一些实施方案中，纳米纤维层包含疏水纤维。这样的纤维的非限制性实例包括聚(丙烯)纤维和聚(偏二氟乙烯)纤维。在一些实施方案中，上述提高纳米纤维层的疏油性的一种或多种技术也可以提高其疏水性。例如，在纳米纤维层中存在含氟物质(如含氟聚合物)和/或非极性物质(如聚烯烃、蜡、基于硅的材料)将提高其疏油性和疏水性二者。
疏水的纳米纤维层的水接触角可以大于或等于90°、大于或等于100°、大于或等于110°、大于或等于120°、大于或等于130°、大于或等于140°、或者大于或等于150°。疏水的纳米纤维层的水接触角可以小于或等于160°、小于或等于150°、小于或等于140°、小于或等于130°、小于或等于120°、小于或等于110°、或者小于或等于100°。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于90°且小于或等于160°)。其他范围也是可能的。水接触角可以通过按照ASTM D5946(2009)中描述的过程并在施加水的15秒内测量接触角来确定。
在一些实施方案中，纳米纤维层包含包括亲水特性的纤维，包含亲水组分(例如，亲水添加剂)，以及/或者被表面改性为亲水的。例如，在一些实施方案中，纳米纤维层包含亲水的纤维。这样的纤维的非限制性实例包括聚(酰胺)纤维(例如尼龙纤维)和聚(酯)纤维。作为另一个实例，预过滤器可以用亲水表面活性剂进行表面处理。合适的这样的表面活性剂的非限制性实例包括烷基苯磺酸盐(例如，4-(5-十二烷基)苯磺酸盐)、脂肪酸及其盐(例如，硬脂酸钠)、十二烷基硫酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐(例如，二辛基磺基琥珀酸钠)、木质素磺酸盐、烷基醚磷酸盐、苯扎氯铵和全氟辛烷磺酸盐。
亲水的纳米纤维层的水接触角可以小于90°、小于或等于80°、小于或等于70°、小于或等于60°、小于或等于50°、小于或等于40°、小于或等于30°、小于或等于20°、或者小于或等于10°。亲水的纳米纤维层的水接触角可以大于或等于0°、大于或等于10°、大于或等于20°、大于或等于30°、大于或等于40°、大于或等于50°、大于或等于60°、大于或等于70°、或者大于或等于80°。上述范围的组合也是可能的(例如，小于90°且大于或等于0°)。其他范围也是可能的。纳米纤维层也可以是如此亲水的使得施加至其的水吸进层中，因此无法形成可以测量接触角的液滴。当观察到这样的行为时，指定层的接触角为0°。水接触角可以根据本文别处描述的关于疏水纳米纤维层的水接触角的ASTM D5946(2009)来确定。
在一些实施方案中，纳米纤维层带电荷。过滤介质还可以包括不带电荷的纳米纤维层。当存在电荷时，可以通过各种合适的带电过程在纳米纤维层上感应电荷(例如，静电荷)，其非限制性实例包括电晕放电(例如，采用AC电晕、采用DC电晕)、采用离子充电棒(例如，由正电流供电、由负电流供电)、摩擦起电(例如，水驻极体起电(hydro-charging)、通过纤维摩擦起电)和/或静电纺丝(例如，过滤介质可以包括在静电纺丝期间获得其电荷的带电荷的静电纺丝非织造纤维网)。
水驻极体起电过程可以包括将水滴的射流和/或流撞击到初始不带电荷的纳米纤维层上以使其变成带静电荷的。在水驻极体起电过程结束时，纳米纤维层可以具有驻极体电荷。水滴的射流和/或流可以以各种合适的压力(例如10psi至50psi的压力)撞击在纳米纤维层上，并且可以通过各种合适的来源例如喷雾器来提供。在一些实施方案中，通过使用可以用于纤维的水力缠结的设备对纳米纤维层进行水驻极体起电，该设备在比通常用于水力缠结过程的压力更低的压力下运行。撞击在纳米纤维层上的水可以是相对纯的；例如，其可以为蒸馏水和/或去离子水。在以这种方式静电充电之后，可以将纳米纤维层干燥，例如用空气干燥器。
在一些实施方案中，纳米纤维层在横向移动的同时被水驻极体起电。可以在多孔带例如筛网或网型传输带上传输纳米纤维层。当其在多孔带上传输时，其可以暴露于通过泵加压的水的喷雾和/或射流。水射流和/或喷雾可以撞击在纳米纤维层上和/或渗入其中。在一些实施方案中，在多孔传输带的下方提供真空，这可以有助于水穿过纳米纤维层和/或减少水驻极体起电过程结束时用于将纳米纤维层干燥所需的时间和能量的量。
纤维摩擦起电过程(也被称为摩擦起电过程)可以包括使两个表面接触然后分离，其中的至少一者为待充电的纤维所定位的表面。该过程可以导致两个表面之间的电荷转移和两个表面上相关的电荷积累。可以选择表面使得其在摩擦电序列中具有足够不同的位置，从而在接触时产生介于其间的期望水平的电荷转移。
如本文别处所述，在一些实施方案中，过滤介质包括预过滤器。预滤器可以包含比纳米纤维层更粗的纤维，以及/或者可以用于在纳米纤维层暴露于流体之前从流体中过滤出较大颗粒。这可以有利地减少因这样的较大颗粒对纳米纤维层的堵塞，从而延长过滤介质的使用寿命。本文描述的预过滤器也可以用作容量层以及/或者用于为过滤介质提供刚性，这提高其打褶的容易度。在一些实施方案中，预过滤器可以用于保护(例如，机械地)与其相邻的相对脆弱的纳米纤维层。
各种合适类型的层可以被用作预过滤器。在一些实施方案中，预过滤器为纤维层。例如，预过滤器可以为非织造纤维网。合适的非织造纤维网的非限制性实例包括熔喷非织造纤维网、纺粘非织造纤维网、梳理非织造纤维网和湿法成网非织造纤维网。
当存在预过滤器时，预过滤器可以包含具有各种合适的平均纤维直径的纤维。在一些实施方案中，预过滤器中纤维的平均纤维直径大于或等于0.4微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.6微米、大于或等于0.8微米、大于或等于1微米、大于或等于1.25微米、大于或等于1.5微米、大于或等于2微米、大于或等于2.5微米、大于或等于3微米、大于或等于4微米、大于或等于5微米、大于或等于6微米、大于或等于8微米、大于或等于10微米、大于或等于12.5微米、大于或等于15微米、大于或等于17.5微米、大于或等于20微米、大于或等于22.5微米、大于或等于25微米、大于或等于27.5微米、大于或等于30微米、大于或等于35微米、大于或等于40微米、或者大于或等于45微米。在一些实施方案中，预过滤器中纤维的平均纤维直径小于或等于50微米、小于或等于45微米、小于或等于40微米、小于或等于35微米、小于或等于30微米、小于或等于27.5微米、小于或等于25微米、小于或等于22.5微米、小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、小于或等于12.5微米、小于或等于10微米、小于或等于8微米、小于或等于6微米、小于或等于5微米、小于或等于4微米、小于或等于3微米、小于或等于2.5微米、小于或等于2微米、小于或等于1.5微米、小于或等于1.25微米、小于或等于1微米、小于或等于0.8微米、小于或等于0.6微米、或者小于或等于0.5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.4微米且小于或等于50微米、大于或等于0.5微米且小于或等于30微米、或者大于或等于1微米且小于或等于20微米)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，预过滤器包含合成纤维。合成纤维可以占预过滤器的大于或等于1重量％、大于或等于2重量％、大于或等于5重量％、大于或等于7.5重量％、大于或等于10重量％、大于或等于12.5重量％、大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于25重量％、大于或等于30重量％、大于或等于35重量％、大于或等于40重量％、大于或等于45重量％、大于或等于50重量％、大于或等于60重量％、大于或等于70重量％、大于或等于80重量％、或者大于或等于90重量％。合成纤维可以占预过滤器的小于或等于100重量％、小于或等于90重量％、小于或等于80重量％、小于或等于70重量％、小于或等于60重量％、小于或等于50重量％、小于或等于45重量％、小于或等于40重量％、小于或等于35重量％、小于或等于30重量％、小于或等于25重量％、小于或等于20重量％、小于或等于15重量％、小于或等于12.5重量％、小于或等于10重量％、小于或等于7.5重量％、小于或等于5重量％、或者小于或等于2重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1重量％且小于或等于100重量％、大于或等于10重量％且小于或等于100重量％、或者大于或等于40重量％且小于或等于100重量％)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中，合成纤维占预过滤器的100重量％。
在一些实施方案中，预过滤器中合成纤维的平均纤维直径大于或等于0.4微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.6微米、大于或等于0.8微米、大于或等于1微米、大于或等于1.25微米、大于或等于1.5微米、大于或等于2微米、大于或等于2.5微米、大于或等于3微米、大于或等于4微米、大于或等于5微米、大于或等于6微米、大于或等于8微米、大于或等于10微米、大于或等于12.5微米、大于或等于15微米、大于或等于17.5微米、大于或等于20微米、大于或等于22.5微米、大于或等于25微米、大于或等于27.5微米、大于或等于30微米、大于或等于35微米、大于或等于40微米、或者大于或等于45微米。在一些实施方案中，预过滤器中合成纤维的平均纤维直径小于或等于50微米、小于或等于45微米、小于或等于40微米、小于或等于35微米、小于或等于30微米、小于或等于27.5微米、小于或等于25微米、小于或等于22.5微米、小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、小于或等于12.5微米、小于或等于10微米、小于或等于8微米、小于或等于6微米、小于或等于5微米、小于或等于4微米、小于或等于3微米、小于或等于2.5微米、小于或等于2微米、小于或等于1.5微米、小于或等于1.25微米、小于或等于1微米、小于或等于0.8微米、小于或等于0.6微米、或者小于或等于0.5微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.4微米且小于或等于50微米、大于或等于0.5微米且小于或等于30微米、大于或等于1微米且小于或等于20微米、或者大于或等于15微米且小于或等于25微米)。其他范围也是可能的。
预过滤器可以包含合成短纤维和/或可以包含合成连续纤维。连续纤维可以通过“连续”纤维形成工艺(例如熔喷工艺或纺粘工艺)制成，并且通常具有比非连续纤维更长的长度。非连续纤维可以为短纤维，其可以被切割(例如，由长丝)或者形成为非连续离散纤维以具有如本文更详细地描述的特定长度或长度范围。在某些实施方案中，预过滤器包含平均长度大于5英寸的连续纤维。
当存在合成短纤维时，合成短纤维可以具有各种合适的长度。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均长度的合成短纤维：大于或等于0.1英寸、大于或等于0.15英寸、大于或等于0.2英寸、大于或等于0.25英寸、大于或等于0.3英寸、大于或等于0.4英寸、大于或等于0.5英寸、大于或等于0.6英寸、大于或等于0.8英寸、大于或等于1英寸、大于或等于1.5英寸、大于或等于2英寸、或者大于或等于3英寸。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均长度的合成短纤维：小于或等于5英寸、小于或等于3英寸、小于或等于2英寸、小于或等于1.5英寸、小于或等于1英寸、小于或等于0.8英寸、小于或等于0.6英寸、小于或等于0.5英寸、小于或等于0.4英寸、小于或等于0.3英寸、小于或等于0.25英寸、小于或等于0.2英寸、或者小于或等于0.15英寸。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1英寸且小于或等于5英寸、大于或等于0.2英寸且小于或等于5英寸、或者大于或等于0.5英寸且小于或等于5英寸)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，预过滤器包含单组分合成纤维。单组分合成纤维可以包括各种材料，其包括：聚(酯)(例如，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(对苯二甲酸丁二醇酯))、聚(碳酸酯)、聚(酰胺)(例如，各种尼龙聚合物)、聚(芳族聚酰胺)、聚(酰亚胺)、聚(烯烃)(例如，聚(乙烯)、聚(丙烯))、聚(醚醚酮)、聚(丙烯酸类)(例如，聚(丙烯腈))、干纺聚(丙烯酸))、聚(乙烯醇)、再生纤维素(例如，合成纤维素如乙酸纤维素、人造丝)、氟化聚合物(例如，聚(偏二氟乙烯)(PVDF))、聚(乙烯)与PVDF的共聚物、和聚(醚砜)。
在一些实施方案中，预过滤器包含两种或更多种类型的纤维。例如，预过滤器可以包含具有不同介电常数的两种类型的纤维。这样的纤维对的一个实例是聚(丙烯)纤维和丙烯酸系纤维(例如湿纺丙烯酸系纤维、改良聚丙烯腈纤维、干纺丙烯酸系纤维)。这样的纤维对的另一个实例是聚(丙烯)纤维和聚酯纤维。聚(丙烯)纤维、丙烯酸系纤维和/或聚酯纤维的相对量可以通常根据期望来选择。在一些实施方案中，聚(丙烯)纤维与丙烯酸系纤维(例如干纺丙烯酸系纤维、改良聚丙烯腈纤维)和/或聚酯纤维的重量比大于或等于5∶95、大于或等于10∶90、大于或等于15∶85、大于或等于20∶80、大于或等于25∶75、大于或等于30∶70、大于或等于35∶65、大于或等于40∶60、大于或等于45∶55、大于或等于50∶50、大于或等于55∶45、大于或等于60∶40、大于或等于65∶45、大于或等于70∶30、大于或等于75∶25、大于或等于80∶20、大于或等于85∶15、或者大于或等于90∶10。在一些实施方案中，聚(丙烯)纤维与丙烯酸系纤维(例如干纺丙烯酸系纤维、改良聚丙烯腈纤维)和/或聚酯纤维的重量比小于或等于95∶5、小于或等于90∶10、小于或等于85∶15、小于或等于80∶20、小于或等于75∶25、小于或等于70∶30、小于或等于65∶35、小于或等于60∶40、小于或等于55∶45、小于或等于50∶50、小于或等于45∶55、小于或等于35∶65、小于或等于30∶70、小于或等于25∶75、小于或等于20∶80、小于或等于15∶85、或者小于或等于10∶90。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于5∶95且小于或等于95∶5，或者大于或等于30∶70且小于或等于70∶30)。其他范围也是可能的。
当存在单组分合成纤维时，单组分合成纤维可以占预过滤器的各种合适的量。例如，在一些实施方案中，预过滤器以上述关于合成纤维的量中的一者或更者包含单组分合成纤维。
在一些实施方案中，预过滤器包含为多组分纤维的合成纤维。多组分纤维可以将预过滤器中的一种或更多种其他类型的纤维结合在一起。当存在多组分纤维时，多组分纤维可以具有与本文别处所描述的关于可以存在于包含吸附颗粒的层中的多组分纤维的组成、形态和/或一种或更多种物理和/或化学特征类似的组成、形态和/或一种或更多种物理和/或化学特征。另外地，在一些实施方案中，层可以包含最初具有对于可以存在于包含吸附颗粒的层中的多组分纤维所描述的结构之一但在过滤介质的制造期间经历了一定过程(例如，分裂过程)以形成不同的结构的多组分纤维。作为实例，一些预过滤器可以包含最初为双组分纤维但在过滤介质制造期间(例如，在预过滤器的制造期间)分裂以形成较细纤维的纤维。这样的较细纤维可以在将预过滤器卷起之前和/或在进行任何粘结步骤之前在生产线上进行水力缠结。多组分纤维可以占预过滤器的各种合适的量。在一些实施方案中，预过滤器以上述关于合成纤维的量中的一者或更多者包含多组分纤维。
在一些实施方案中，预过滤器包含玻璃纤维。玻璃纤维可以占预过滤器的大于或等于0重量％、大于或等于1重量％、大于或等于2重量％、大于或等于5重量％、大于或等于7.5重量％、大于或等于10重量％、大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于30重量％、大于或等于40重量％、大于或等于50重量％、大于或等于60重量％、大于或等于70重量％、大于或等于80重量％、或者大于或等于90重量％。在一些实施方案中，玻璃纤维占预过滤器的小于或等于100重量％、小于或等于90重量％、小于或等于80重量％、小于或等于70重量％、小于或等于60重量％、小于或等于50重量％、小于或等于40重量％、小于或等于30重量％、小于或等于20重量％、小于或等于15重量％、小于或等于10重量％、小于或等于7.5重量％、小于或等于5重量％、小于或等于2重量％、或者小于或等于1重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0重量％且小于或等于100重量％、大于或等于0重量％且小于或等于80重量％、或者大于或等于0重量％且小于或等于60重量％)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中，预过滤器包含0重量％玻璃纤维。在一些实施方案中，预过滤器包含100重量％玻璃纤维。
当存在玻璃纤维时，玻璃纤维可以具有各种合适的平均纤维直径。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的玻璃纤维：大于或等于0.1微米、大于或等于0.15微米、大于或等于0.2微米、大于或等于0.25微米、大于或等于0.3微米、大于或等于0.4微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.75微米、大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于7.5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、或者大于或等于25微米。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的玻璃纤维：小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于7.5微米、小于或等于5微米、小于或等于2微米、小于或等于1微米、小于或等于0.75微米、小于或等于0.5微米、小于或等于0.4微米、小于或等于0.3微米、小于或等于0.25微米、小于或等于0.2微米、或者小于或等于0.15微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1微米且小于或等于30微米、大于或等于0.2微米且小于或等于20微米、或者大于或等于0.3微米且小于或等于10微米)。其他范围也是可能的。
当存在玻璃纤维时，玻璃纤维可以具有各种合适的平均长度。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均长度的玻璃纤维：大于或等于1mm、大于或等于1.5mm、大于或等于2mm、大于或等于2.5mm、大于或等于3mm、大于或等于4mm、大于或等于5mm、大于或等于6mm、大于或等于8mm、或者大于或等于10mm。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均长度的玻璃纤维：小于或等于13mm、小于或等于10mm、小于或等于8mm、小于或等于6mm、小于或等于5mm、小于或等于4mm、小于或等于3mm、小于或等于2.5mm、小于或等于2mm、或者小于或等于1.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1mm且小于或等于13mm、大于或等于2mm且小于或等于13mm、或者大于或等于3mm且小于或等于13mm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，预过滤器包含短切玻璃纤维。短切玻璃纤维可以包括通过将玻璃的熔体从套管尖端拉出为连续纤维然后将连续纤维切割成短纤维而生产的短切玻璃纤维。在一些实施方案中，预过滤器包含碱金属氧化物(例如，钠氧化物、镁氧化物)占纤维的相对少量的短切玻璃纤维。预过滤器也可以包含含有相对大量的钙氧化物和/或氧化铝(Al203)的短切玻璃纤维。当存在短切玻璃纤维时，短切玻璃纤维可以占预过滤器的各种合适的量。例如，在一些实施方案中，短切玻璃纤维占预过滤器的上述关于预过滤器中玻璃纤维的量的范围中的一者或更多者的量。
当存在短切玻璃纤维时，短切玻璃纤维可以具有各种合适的平均纤维直径。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的短切玻璃纤维：大于或等于2微米、大于或等于3微米、大于或等于4微米、大于或等于5微米、大于或等于6微米、大于或等于7微米、大于或等于8微米、大于或等于9微米、大于或等于10微米、大于或等于12.5微米、大于或等于15微米、大于或等于17.5微米、大于或等于20微米、或者大于或等于25微米。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的短切玻璃纤维：小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于17.5微米、小于或等于15微米、小于或等于12.5微米、小于或等于10微米、小于或等于9微米、小于或等于8微米、小于或等于7微米、小于或等于6微米、小于或等于5微米、小于或等于4微米、或者小于或等于3微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于2微米且小于或等于30微米、大于或等于2微米且小于或等于20微米、大于或等于4微米且小于或等于15微米、或者大于或等于5微米且小于或等于9微米)。其他范围也是可能的。
当存在短切玻璃纤维时，短切玻璃纤维可以具有各种合适的长度。在一些实施方案中，预过滤器包含具有本文别处描述的关于玻璃纤维的平均长度的范围中的一者或更多者内的平均长度的短切玻璃纤维。
在一些实施方案中，预过滤器包含微玻璃纤维。微玻璃纤维可以包括从套管尖端拉出并进一步经历火焰吹制或旋转纺丝过程的微玻璃纤维。在一些情况下，微玻璃纤维可以使用重熔方法来制造。微玻璃纤维可以为碱金属氧化物(例如，钠氧化物、镁氧化物)占纤维的10重量％至20重量％的微玻璃纤维。这样的纤维可以具有相对较低的熔化和加工温度。微玻璃纤维的非限制性实例是根据由TIMA Inc.命名委员会的人造玻璃质纤维(ManMade Vitreous Fibers by Nomenclature Committee of TIMA，1993年3月，第45页)的M玻璃纤维和C玻璃纤维(例如，Lauscha C玻璃纤维，JM 253 C玻璃纤维)。应理解，多根微玻璃纤维可以包含本文描述的一种或更多种类型的微玻璃纤维。当存在微玻璃纤维时，微玻璃纤维可以占预过滤器的各种合适的量。例如，在一些实施方案中，微玻璃纤维占预过滤器的上述关于预过滤器中玻璃纤维的量的范围中的一者或更多者内的量。
当存在微玻璃纤维时，微玻璃纤维可以具有各种合适的平均纤维直径。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的微玻璃纤维：大于或等于0.1微米、大于或等于0.15微米、大于或等于0.2微米、大于或等于0.25微米、大于或等于0.3微米、大于或等于0.35微米、大于或等于0.4微米、大于或等于0.5微米、大于或等于0.6微米、大于或等于0.8微米、大于或等于1微米、大于或等于1.5微米、大于或等于2微米、大于或等于2.5微米、大于或等于3微米、大于或等于4微米、大于或等于5微米、大于或等于6微米、或者大于或等于8微米。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的微玻璃纤维：小于或等于10微米、小于或等于8微米、小于或等于6微米、小于或等于5微米、小于或等于4微米、小于或等于3微米、小于或等于2.5微米、小于或等于2微米、小于或等于1.5微米、小于或等于1微米、小于或等于0.8微米、小于或等于0.6微米、小于或等于0.5微米、小于或等于0.4微米、小于或等于0.35微米、小于或等于0.3微米、小于或等于0.25微米、小于或等于0.2微米、或者小于或等于0.15微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1微米且小于或等于10微米、大于或等于0.2微米且小于或等于6微米、或者大于或等于0.3微米且小于或等于2微米)。其他范围也是可能的。
当存在微玻璃纤维时，微玻璃纤维可以具有各种合适的长度。在一些实施方案中，预过滤器包含具有本文别处描述的关于玻璃纤维的平均长度的范围中的一者或更多者内的平均长度的微玻璃纤维。
在一些实施方案中，预过滤器包含天然纤维，例如纤维素纤维。当存在纤维素纤维时，纤维素纤维可以包括任何合适类型的纤维素。在一些实施方案中，纤维素纤维可以包括天然纤维素纤维例如纤维素木材(例如，雪松)、软木纤维、和/或硬木纤维。示例性软木纤维包括从以下获得的纤维：丝光南方松(“丝光南方松纤维或HPZ纤维”)、北方漂白软木牛皮纸(例如，从栎树闪光(Robur Flash)获得的纤维(“栎树闪光纤维”))、南方漂白软木牛皮纸(例如，从不伦瑞克(Brunswick)松获得的纤维(“不伦瑞克松纤维”))和/或化学处理的机械纸浆(“CTMP纤维”)。例如，HPZ纤维可以从田纳西州孟菲斯的Buckeye Technologies，Inc.获得；栎树闪光纤维可以从瑞典斯德哥尔摩的Rottneros AB获得；以及不伦瑞克松纤维可以从佐治亚州亚特兰大的Georgia-Pacific获得。
示例性硬木纤维包括从桉树获得的纤维(“桉树纤维”)。桉树纤维可商购自例如(1)巴西苏扎诺的Suzano Group(“Suzano纤维”)、(2)葡萄牙Cacia的Group PortucelSoporcel(“Cacia纤维”)、(3)加拿大魁北克Temiscaming的Tembec，Inc.(“Tarascon纤维”)、(4)德国杜塞尔多夫的Kartonimex Intercell(“Acacia纤维”)、(5)康涅狄格州斯坦福德的Mead-Westvaco(“Westvaco纤维”)、和(6)佐治亚州亚特兰大的Georgia-Pacific(“Leaf River纤维”)。
当存在纤维素纤维时，纤维素纤维可以包括原纤化纤维素纤维，以及/或者可以包括非原纤化纤维素纤维。
当存在纤维素纤维时，纤维素纤维可以占预过滤器的各种合适的量。在一些实施方案中，纤维素纤维占预过滤器的大于或等于0重量％、大于或等于1重量％、大于或等于2重量％、大于或等于5重量％、大于或等于7.5重量％、大于或等于10重量％、大于或等于15重量％、大于或等于20重量％、大于或等于30重量％、大于或等于40重量％、大于或等于50重量％、大于或等于60重量％、大于或等于70重量％、大于或等于80重量％、或者大于或等于90重量％。在一些实施方案中，纤维素纤维占预过滤器的小于或等于100重量％、小于或等于90重量％、小于或等于80重量％、小于或等于70重量％、小于或等于60重量％、小于或等于50重量％、小于或等于40重量％、小于或等于30重量％、小于或等于20重量％、小于或等于15重量％、小于或等于10重量％、小于或等于7.5重量％、小于或等于5重量％、小于或等于2重量％、或者小于或等于1重量％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0重量％且小于或等于100重量％、大于或等于0重量％且小于或等于80重量％、或者大于或等于0重量％且小于或等于60重量％)。其他范围也是可能的。在一些实施方案中，预过滤器包含0重量％纤维素纤维。在一些实施方案中，预过滤器包含100重量％纤维素纤维。
当存在纤维素纤维时，纤维素纤维可以具有各种合适的平均纤维直径。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的纤维素纤维：大于或等于1微米、大于或等于2微米、大于或等于5微米、大于或等于7.5微米、大于或等于10微米、大于或等于15微米、大于或等于20微米、大于或等于25微米、大于或等于30微米、大于或等于35微米、大于或等于40微米、大于或等于45微米、大于或等于50微米、大于或等于60微米、大于或等于70微米、大于或等于80微米、或者大于或等于90微米。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均纤维直径的纤维素纤维：小于或等于100微米、小于或等于90微米、小于或等于80微米、小于或等于70微米、小于或等于60微米、小于或等于50微米、小于或等于45微米、小于或等于40微米、小于或等于35微米、小于或等于30微米、小于或等于25微米、小于或等于20微米、小于或等于15微米、小于或等于10微米、小于或等于7.5微米、小于或等于5微米、或者小于或等于2微米。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1微米且小于或等于100微米、大于或等于5微米且小于或等于80微米、或者大于或等于10微米且小于或等于45微米)。其他范围也是可能的。
当存在纤维素纤维时，纤维素纤维可以具有各种合适的平均长度。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均长度的纤维素纤维；大于或等于0.1mm、大于或等于0.2mm、大于或等于0.5mm、大于或等于0.75mm、大于或等于1mm、大于或等于2mm、大于或等于5mm、大于或等于7.5mm、大于或等于10mm、或者大于或等于15mm。在一些实施方案中，预过滤器包含具有以下平均长度的纤维素纤维：小于或等于20mm、小于或等于15mm、小于或等于10mm、小于或等于7.5mm、小于或等于5mm、小于或等于2mm、小于或等于1mm、小于或等于0.75mm、小于或等于0.5mm、或者小于或等于0.2mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.1mm且小于或等于20mm、大于或等于0.5mm且小于或等于10mm、或者大于或等于1mm且小于或等于5mm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，预过滤器包含一种或更多种添加剂，其中一个实例为电荷稳定添加剂。合适的一类电荷稳定添加剂的一个实例为受阻胺光稳定剂。不希望受任何特定理论束缚，认为受阻胺光稳定剂能够在其上接受并稳定带电荷物质(例如，带正电荷物质，例如来自水中的质子；带负电物质)。合适的电荷稳定添加剂的另外非限制性实例包括稠合芳族硫脲、有机三嗪、UV稳定剂、亚磷酸酯/盐、包含两个或更多个酰胺基的添加剂(例如双酰胺、三酰胺)、硬脂酸酯/盐(例如，硬脂酸镁、硬脂酸钙)和硬脂酰胺(例如，亚乙基双硬脂酰胺)。电荷稳定添加剂可以并入到纤维中以及/或者可以以另外方式并入到预过滤器中(例如，作为颗粒，作为纤维上的涂层)。电荷稳定添加剂可以并入到纤维中的方式的一个实例为通过由包含电荷稳定添加剂的组合物形成连续纤维。
合适类型的添加剂的另一个实例为提高预过滤器的热稳定性的添加剂。例如，这样的添加剂可以减少由预过滤器中存在的一种或更多种聚合物在暴露于热时表现出的降解。减少的降解可以包括如通过凝胶渗透色谱法观察到的聚合物的一种或更多种物理或化学特性的变化(例如，在包括分子量变化的降解的情况下)、熔体粘度的变化、和/或颜色的变化。这样的添加剂的非限制性实例包括亚磷酸酯/盐、酚类、羟基胺和受阻胺光稳定剂。
在一些实施方案中，预过滤器包含含有疏油特性的纤维，包含疏油组分(例如，疏油添加剂)，以及/或者经表面改性。在这样的实施方案中，预过滤器可以以关于包含疏油特性、包含疏油组分以及/或者经表面改性的纳米纤维层描述的一种或更多种方式包含疏油特性，包含疏油组分以及/或者经表面改性。在一些实施方案中，预过滤器包括涂层(例如，疏油涂层、为疏油涂层的疏油组分)以及/或者包含树脂(例如，疏油树脂、为疏油树脂的疏油组分)。在这样的实施方案中，预过滤器可以如关于包括涂层和/或树脂的纳米纤维层描述的包括涂层和/或树脂。
预过滤器也可以包含含有疏水特性的纤维，可以包含疏水组分(例如，疏水添加剂)，以及/或者被表面改性为疏水的。在这样的实施方案中，预过滤器可以以关于包含疏水特性、包含疏水组分以及/或者经表面改性的纳米纤维层描述的一种或更多种方式包含疏水特性，包含疏水组分以及/或者经表面改性。在一些实施方案中，预过滤器包括疏水涂层以及/或者包含疏水树脂。在这样的实施方案中，预过滤器可以如关于包括涂层和/或树脂的纳米纤维层描述的包括疏水涂层和/或疏水树脂。类似地，一些预过滤器可以具有对于疏水纳米纤维层的接触角描述的范围中的一者或更多者内的接触角。
在一些实施方案中，预过滤器包含含有亲水特性的纤维，包含亲水组分(例如，亲水添加剂)，以及/或者被表面改性为亲水的。在这样的实施方案中，预过滤器可以以关于包含亲水特性、包含亲水组分以及/或者经表面改性的纳米纤维层描述的一种或更多种方式包含亲水特性，包含亲水组分以及/或者经表面改性。类似地，一些预过滤器可以具有对于亲水纳米纤维层的接触角描述的范围中的一者或更多者内的接触角。预滤器也可以是亲水的并且包含玻璃纤维和/或纤维素纤维。
在一些实施方案中，预过滤器是带电荷的。在这样的实施方案中，预过滤器可以以上述关于带电荷的纳米纤维层的一种或更多种方式带电荷。例如，在一些实施方案中，预过滤器通过进行本文别处关于带电荷的纳米纤维层对于水驻极体起电描述的步骤进行水驻极体起电。在一些实施方案中，过滤介质包括为熔喷纤维网并且为水驻极体起电的预过滤器。这样的预过滤器可以包含合成纤维，例如平均纤维直径在本文别处对于这样的纤维描述的范围中的一者或多者内(例如，大于或等于0.4微米且小于或等于50微米、大于或等于0.5微米且小于或等于30微米、或者大于或等于1微米且小于或等于20微米)的合成纤维。
作为另一个实例，在一些实施方案中，预过滤器是摩擦起电的。在一些实施方案中，过滤介质包括预过滤器，所述预过滤器为梳理非织造纤维网(例如，包含丙烯酸系纤维(例如干纺丙烯酸系纤维和/或改良聚丙烯腈纤维)和聚(丙烯)纤维)并且是摩擦起电的。当存在沿摩擦电序列具有不同位置的两种或更多种类型的纤维(例如前句中提及的丙烯酸系纤维和聚(丙烯)纤维)时，可以在梳理过程期间发生摩擦起电。例如，在一些实施方案中，过滤介质包括预过滤器，所述预过滤器为摩擦起电的梳理非织造纤维网，其包含以下比率的丙烯酸系纤维(例如干纺丙烯酸系纤维和/或改良聚丙烯腈纤维)与聚(丙烯)纤维：大于或等于5∶95且小于或等于95∶5、或者大于或等于30∶70且小于或等于70∶30。每种类型的纤维的直径可以在本文别处关于合成纤维描述的范围中的一者或更多者内(例如，大于或等于15微米且小于或等于25微米)。
过滤介质也可以包括不带电荷的预过滤器。
当存在预过滤器时，预过滤器可以具有各种合适的单位面积的重量。在一些实施方案中，预过滤器的单位面积的重量大于或等于1g/m2、大于或等于1.5g/m2、大于或等于2g/m2、大于或等于3g/m2、大于或等于4g/m2、大于或等于5g/m2、大于或等于7.5g/m2、大于或等于10g/m2、大于或等于20g/m2、大于或等于50g/m2、大于或等于75g/m2、大于或等于100g/m2、大于或等于150g/m2、大于或等于200g/m2、大于或等于250g/m2、大于或等于300g/m2、大于或等于350g/m2、大于或等于400g/m2、大于或等于450g/m2、大于或等于500g/m2、或者大于或等于550g/m2。在一些实施方案中，预过滤器的单位面积的重量小于或等于600g/m2、小于或等于550g/m2、小于或等于500g/m2、小于或等于450g/m2、小于或等于400g/m2、小于或等于350g/m2、小于或等于300g/m2、小于或等于250g/m2、小于或等于200g/m2、小于或等于150g/m2、小于或等于100g/m2、小于或等于75g/m2、小于或等于50g/m2、小于或等于20g/m2、小于或等于10g/m2、小于或等于7.5g/m2、小于或等于5g/m2、小于或等于4g/m2、小于或等于3g/m2、小于或等于2g/m2、或者小于或等于1.5g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1g/m2且小于或等于600g/m2、大于或等于2g/m2且小于或等于300g/m2、或者大于或等于5g/m2且小于或等于100g/m2)。其他范围也是可能的。预过滤器的单位面积的重量可以根据ISO 536：2012来确定。
当存在预过滤器时，预过滤器可以具有各种合适的厚度。在一些实施方案中，预过滤器的厚度大于或等于0.01mm、大于或等于0.02mm、大于或等于0.03mm、大于或等于0.05mm、大于或等于0.075mm、大于或等于0.1mm、大于或等于等于0.2mm、大于或等于0.5mm、大于或等于0.75mm、大于或等于1mm、大于或等于1.5mm、大于或等于2mm、大于或等于3mm、大于或等于4mm、或者大于或等于6mm。在一些实施方案中，预过滤器的厚度小于或等于8mm、小于或等于6mm、小于或等于4mm、小于或等于3mm、小于或等于2mm、小于或等于1.5mm、小于或等于1mm、小于或等于0.75mm、小于或等于0.5mm、小于或等于0.2mm、小于或等于0.1mm、小于或等于0.075mm、小于或等于0.05mm、小于或等于0.03mm、或者小于或等于0.02mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.01mm且小于或等于8mm、大于或等于0.05mm且小于或等于4mm、或者大于或等于0.1mm且小于或等于2mm)。其他范围也是可能的。预过滤器的厚度可以根据ASTM D1777(2015)在0.8kPa的施加压力下确定。
当存在预过滤器时，预过滤器可以具有各种合适的实度。在一些实施方案中，预过滤器的密实度大于或等于1％、大于或等于1.5％、大于或等于2％、大于或等于2.5％、大于或等于3％、大于或等于4％、大于或等于5％、大于或等于7.5％、大于或等于10％、大于或等于12.5％、大于或等于15％、大于或等于17.5％、大于或等于20％、或者大于或等于22.5％。在一些实施方案中，预过滤器的密实度小于或等于25％、小于或等于22.5％、小于或等于20％、小于或等于17.5％、小于或等于15％、小于或等于12.5％、小于或等于10％、小于或等于7.5％、小于或等于5％、小于或等于4％、小于或等于3％、小于或等于2.5％、小于或等于2％、或者小于或等于1.5％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1％且小于或等于25％、大于或等于2％且小于或等于15％、或者大于或等于3％且小于或等于10％)。其他范围也是可能的。预过滤器的密实度可以通过本文别处描述的可以用于确定纳米纤维层的密实度的相同技术来确定。
当存在预过滤器时，预过滤器可以具有各种合适的透气率。在一些实施方案中，预过滤器的透气率大于或等于1CFM、大于或等于2CFM、大于或等于10CFM、大于或等于20CFM、大于或等于50CFM、大于或等于75CFM、大于或等于100CFM、大于或等于200CFM、大于或等于500CFM、大于或等于800CFM、大于或等于1000CFM、或者大于或等于1250CFM。在一些实施方案中，预过滤器的透气率小于或等于1500CFM、小于或等于1250CFM、小于或等于1000CFM、小于或等于800CFM、小于或等于500CFM、小于或等于200CFM、小于或等于100CFM、小于或等于75CFM、小于或等于50CFM、小于或等于20CFM、小于或等于10CFM、或者小于或等于2CFM。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1CFM且小于或等于1500CFM、大于或等于10CFM且小于或等于800CFM、大于或等于20CFM且小于或等于500CFM、或者大于或等于100CFM且小于或等于500CFM)。透气率可以根据ASTM D737-04(2016)在125Pa的压力下确定。
当存在预过滤器时，预过滤器可以具有相对低的初始空气阻力。初始空气阻力可以小于或等于1000Pa、小于或等于800Pa、小于或等于600Pa、小于或等于500Pa、小于或等于400Pa、小于或等于300Pa、小于或等于200Pa、小于或等于100Pa、小于或等于75Pa、小于或等于50Pa、小于或等于20Pa、小于或等于10Pa、小于或等于7.5Pa、小于或等于5Pa、或者小于或等于2Pa。初始空气阻力可以大于或等于1Pa、大于或等于2Pa、大于或等于5Pa、大于或等于7.5Pa、大于或等于10Pa、大于或等于20Pa、大于或等于50Pa、大于或等于75Pa、大于或等于100Pa、大于或等于200Pa、大于或等于300Pa、大于或等于400Pa、大于或等于500Pa、大于或等于600Pa、或者大于或等于800Pa。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于1Pa且小于或等于1000Pa、大于或等于1Pa且小于或等于500Pa、或者大于或等于1Pa且小于或等于200Pa)。其他范围也是可能的。预过滤器的初始空气阻力可以与本文别处进一步详细描述的0.33微米下的其初始DEHS(癸二酸二乙基己酯)透过率同时确定。
在一些实施方案中，预过滤器可以具有相对低的0.33微米下的初始DEHS透过率。0.33微米下的初始DEHS透过率可以小于或等于90％、小于或等于80％、小于或等于70％、小于或等于60％、小于或等于50％、小于或等于40％、小于或等于30％、小于或等于25％、小于或等于20％、小于或等于15％、小于或等于10％、小于或等于7.5％、小于或等于5％、小于或等于2％、小于或等于1％、小于或等于0.75％、小于或等于0.5％、小于或等于0.2％、小于或等于0.1％、小于或等于0.0075％、小于或等于0.005％、或者小于或等于0.002％。0.33微米下的初始DEHS透过率可以大于或等于0.001％、大于或等于0.002％、大于或等于0.005％、大于或等于0.0075％、大于或等于0.01％、大于或等于0.02％、大于或等于0.05％、大于或等于0.075％、大于或等于0.1％、大于或等于0.2％、大于或等于0.5％、大于或等于0.75％、大于或等于1％、大于或等于2％、大于或等于5％、大于或等于7.5％、大于或等于10％、大于或等于15％、大于或等于20％、大于或等于25％、大于或等于30％、大于或等于40％、大于或等于50％、大于或等于60％、大于或等于70％、或者大于或等于80％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.001％且小于或等于90％、大于或等于0.001％且小于或等于50％、或者大于或等于0.001％且小于或等于30％)。其他范围也是可能的。
透过率(通常表示为百分比)如下来定义：透过率(％)＝(C/C0)·100％，其中C为穿过预过滤器之后的颗粒浓度，并且C0为穿过预过滤器之前的颗粒浓度。0.33微米DEHS颗粒的初始透过率可以通过将DEHS颗粒吹送通过预过滤器并测量透过其的颗粒的百分比来测量。这可以通过使用来自TSI，Inc.的配备有用于0.33微米DEHS颗粒的DEHS气溶胶测试的DEHS发生器的TSI 8130自动化过滤器测试单元来实现。TSI 8130自动化过滤器测试单元可以用于进行由其中的软件编码的对于5.33cm/s面速度下的0.33微米颗粒的被命名为“过滤器测试”的自动化程序。简言之，该测试包括在预过滤器的上游表面的100cm2表面面积处吹送平均粒径为0.33微米的DEHS颗粒。上游和下游颗粒浓度可以通过使用凝聚颗粒计数器来测量。在透过率测量期间，可以使预过滤器的上游表面的100cm2表面面积经受5.33cm/s的介质面速度下的DEHS颗粒的连续流动直至通过TSI8130自动化过滤器测试单元确定透过率读数是稳定的。
在一些实施方案中，过滤介质可以作为整体具有一种或更多种相对有利的特性。以下进一步详细地描述一些过滤介质的选定特性。
本文描述的过滤介质可以具有各种合适的单位面积的重量。在一些实施方案中，过滤介质的单位面积的重量大于或等于80g/m2、大于或等于90g/m2、大于或等于100g/m2、大于或等于125g/m2、大于或等于150g/m2、大于或等于190g/m2、大于或等于200g/m2、大于或等于225g/m2、大于或等于250g/m2、大于或等于275g/m2、大于或等于300g/m2、大于或等于350g/m2、大于或等于400g/m2、大于或等于450g/m2、大于或等于500g/m2、大于或等于550g/m2、大于或等于600g/m2、大于或等于650g/m2、大于或等于700g/m2、大于或等于750g/m2、大于或等于800g/m2、大于或等于900g/m2、大于或等于1000g/m2、大于或等于1250g/m2、大于或等于1500g/m2、或者大于或等于1750g/m2。在一些实施方案中，过滤介质的单位面积的重量小于或等于2000g/m2、小于或等于1750g/m2、小于或等于1500g/m2、小于或等于1250g/m2、小于或等于1000g/m2、小于或等于900g/m2、小于或等于800g/m2、小于或等于750g/m2、小于或等于700g/m2、小于或等于650g/m2、小于或等于600g/m2、小于或等于550g/m2、小于或等于500g/m2、小于或等于450g/m2、小于或等于400g/m2、小于或等于350g/m2、小于或等于300g/m2、小于或等于275g/m2、小于或等于250g/m2、小于或等于225g/m2、小于或等于200g/m2、小于或等于190g/m2、小于或等于175g/m2、小于或等于150g/m2、小于或等于125g/m2、小于或等于100g/m2、或者小于或等于90g/m2。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于80g/m2且小于或等于2000g/m2、大于或等于190g/m2且小于或等于1250g/m2、或者大于或等于190g/m2且小于或等于750g/m2)。其他范围也是可能的。过滤介质的单位面积的重量可以根据ISO536：2012来确定。
本文描述的过滤介质可以具有各种合适的厚度。在一些实施方案中，过滤介质的厚度大于或等于0.4mm、大于或等于0.5mm、大于或等于0.6mm、大于或等于0.7mm、大于或等于0.8mm、大于或等于0.9mm、大于或等于1mm、大于或等于1.25mm、大于或等于1.5mm、大于或等于1.75mm、大于或等于2mm、大于或等于2.6mm、大于或等于3mm、大于或等于3.4mm、大于或等于4mm、大于或等于4.5mm、大于或等于5mm、大于或等于6mm、大于或等于7mm、大于或等于8mm、大于或等于9mm、大于或等于10mm、大于或等于12.5mm、大于或等于15mm、大于或等于17.5mm、大于或等于20mm、或者大于或等于25mm。在一些实施方案中，过滤介质的厚度小于或等于30mm、小于或等于25mm、小于或等于20mm、小于或等于17.5mm、小于或等于15mm、小于或等于12.5mm、小于或等于10mm、小于或等于9mm、小于或等于8mm、小于或等于7mm、小于或等于6mm、小于或等于5mm、小于或等于4.5mm、小于或等于4mm、小于或等于3.4mm、小于或等于3mm、小于或等于2.6mm、小于或等于2mm、小于或等于1.75mm、小于或等于1.5mm、小于或等于1.25mm、小于或等于1mm、小于或等于0.9mm、小于或等于0.8mm、小于或等于0.7mm、小于或等于0.6mm、或者小于或等于0.5mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.4mm且小于或等于30mm、大于或等于0.4mm且小于或等于5mm、大于或等于0.8mm且小于或等于3.4mm、或者大于或等于0.9mm且小于或等于2.6mm)。其他范围也是可能的。过滤介质的厚度可以根据ISO 534(2011)通过将2N/cm2的压力施加到面积为2cm2的层的样品来确定。
本文描述的过滤介质可以具有各种合适的透气率。在一些实施方案中，过滤介质的透气率大于或等于10CFM、大于或等于15CFM、大于或等于20CFM、大于或等于25CFM、大于或等于30CFM、大于或等于35CFM、大于或等于40CFM、大于或等于45CFM、大于或等于50CFM、大于或等于55CFM、大于或等于60CFM、大于或等于65CFM、大于或等于70CFM、或者大于或等于75CFM。在一些实施方案中，过滤介质的透气率小于或等于81CFM、小于或等于75CFM、小于或等于70CFM、小于或等于65CFM、小于或等于60CFM、小于或等于55CFM、小于或等于50CFM、小于或等于45CFM、小于或等于40CFM、小于或等于35CFM、小于或等于30CFM、小于或等于25CFM、小于或等于20CFM、或者小于或等于15CFM。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于20CFM且小于或等于81CFM、大于或等于10CFM且小于或等于45CFM、或者大于或等于45CFM且小于或等于81CFM)。其他范围也是可能的。过滤介质的透气率可以根据ASTM D737-04(2016)在125Pa的压力下确定。
本文描述的过滤介质可以具有各种合适的初始空气阻力。在一些实施方案中，过滤介质的初始空气阻力大于或等于64Pa、大于或等于66Pa、大于或等于68Pa、大于或等于70Pa、大于或等于72Pa、大于或等于74Pa、大于或等于76Pa、或者大于或等于78Pa。在一些实施方案中，过滤介质的初始空气阻力小于或等于80Pa、小于或等于78Pa、小于或等于76Pa、小于或等于74Pa、小于或等于72Pa、小于或等于70Pa、小于或等于68Pa、或者小于或等于66Pa。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于64Pa且小于或等于80Pa)。其他范围也是可能的。过滤介质的初始空气阻力可以与如本文别处所述的0.33微米下的初始DEHS透过率同时确定。
在一些实施方案中，过滤介质有利地具有相对低以及/或者与暴露于异丙醇蒸气之前的其初始空气阻力相对类似的在暴露于异丙醇蒸气之后的初始空气阻力。这可以表明过滤介质中存在暴露于异丙醇蒸气时不会明显流动和/或反应的组分，和/或包含相对低量的(和/或缺乏)的这样的组分。
在一些实施方案中，过滤介质在暴露于异丙醇之后的初始空气阻力小于或等于80Pa、小于或等于78Pa、小于或等于76Pa、小于或等于74Pa、小于或等于72Pa、小于或等于70Pa、小于或等于68Pa、小于或等于66Pa、小于或等于64Pa、小于或等于62Pa、或者小于或等于60Pa。在一些实施方案中，过滤介质在暴露于异丙醇之后的初始空气阻力大于或等于58Pa、大于或等于60Pa、大于或等于62Pa、大于或等于64Pa、大于或等于66Pa、大于或等于68Pa、大于或等于70Pa、大于或等于72Pa、大于或等于74Pa、大于或等于76Pa、或者大于或等于78Pa。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于58Pa且小于或等于80Pa)。其他范围也是可能的。
在暴露于异丙醇蒸气之后的初始空气阻力可以通过使过滤介质暴露于异丙醇蒸气，然后以与在其他情况下测量初始空气阻力相同的方式测量空气阻力来确定。过滤介质可以通过根据ISO 16890-4(2016)标准以6英寸×6英寸样品暴露于异丙醇。可以将待测试的过滤介质切割成6英寸×6英寸正方形并放置在金属架的架子上。然后，可以将金属架和介质放置在容纳至少250mL的99.9重量％异丙醇的容器之上。在该步骤之后，可以将金属架、介质和容器放置在24英寸×18英寸×11英寸室内。然后可以将容纳250mL的99.9重量％异丙醇的第二容器放置在金属架的顶架上方的容器中，并且可以关闭室的盖并紧密密封。可以将该装置在70°F和50％相对湿度下保持至少14小时，之后可以移出过滤介质并使其在室温下干燥一小时。然后，可以测量被表征为在经历异丙醇蒸气排放过程之后的那些的过滤介质特性，包括过滤介质的初始空气阻力。
在一些实施方案中，过滤介质具有相对低的0.33微米下的初始DEHS透过率。0.33微米下的初始DEHS透过率可以小于或等于10％、小于或等于8％、小于或等于6％、小于或等于5％、小于或等于4％、小于或等于3％、小于或等于2％、小于或等于1％、小于或等于0.75％、小于或等于0.5％、小于或等于0.2％、小于或等于0.1％、小于或等于0.075％、小于或等于0.05％、小于或等于0.02％、小于或等于0.01％、小于或等于0.005％、小于或等于0.0005％、或者小于或等于0.00005％。0.33微米下的初始DEHS透过率可以大于或等于0.000005％、大于或等于0.00005％、大于或等于0.0005％、大于或等于0.005％、大于或等于0.01％、大于或等于0.02％、大于或等于0.05％、大于或等于0.075％、大于或等于0.1％、大于或等于0.2％、大于或等于0.5％、大于或等于0.75％、大于或等于1％、大于或等于2％、大于或等于3％、大于或等于4％、大于或等于6％、或者大于或等于8％。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于0.000005％且小于或等于10％、或者大于或等于3％且小于或等于5％)。其他范围也是可能的。过滤介质的0.33微米下的初始DEHS透过率可以通过采用关于确定预滤器的0.33微米下的初始DEHS描述的方法来确定。
在一些实施方案中，过滤介质即使在暴露于异丙醇蒸气之后仍具有相对低的0.33微米下的初始DEHS透过率。在暴露于异丙醇蒸气之后的0.33微米下的初始DEHS透过率可以小于或等于40％、小于或等于37.5％、小于或等于35％、小于或等于32.5％、小于或等于30％、小于或等于27.5％、小于或等于25％、小于或等于22.5％、小于或等于20％、或者小于或等于17.5％。在暴露于异丙醇蒸气之后的0.33微米下的初始DEHS透过率可以大于或等于15％、大于或等于17.5％、大于或等于20％、大于或等于22.5％、大于或等于25％、大于或等于27.5％、大于或等于30％、大于或等于32.5％、大于或等于35％、或者大于或等于37.5％。上述范围的组合也是可能的(例如，小于或等于40％且大于或等于15％)。其他范围也是可能的。0.33微米下的初始DEHS透过率可以通过以下来确定：如本文别处关于测量在暴露于异丙醇蒸气之后的初始空气阻力所述使过滤介质暴露于异丙醇蒸气，然后如关于确定预过滤器的0.33微米下的初始DEHS所述确定0.33微米下的初始DEHS透过率。
本文描述的过滤介质的0.33微米下的初始γ值可以大于或等于17、大于或等于18、大于或等于19、大于或等于20、大于或等于21、大于或等于25、大于或等于30、大于或等于40、大于或等于50、大于或等于75、大于或等于100、大于或等于125、大于或等于150、或者大于或等于175。在一些实施方案中，过滤介质的初始γ值小于或等于200、小于或等于175、小于或等于150、小于或等于125、小于或等于100、小于或等于75、小于或等于50、小于或等于40、小于或等于30、小于或等于25、小于或等于21、小于或等于20、小于或等于19、或者小于或等于18。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于17且小于或等于200、或者大于或等于17且小于或等于100)。其他范围也是可能的。初始γ通过下式来定义：γ＝(-log10(初始透过率％/100)/(空气阻力，Pa/9.81)·100。0.33微米下的初始γ可以通过如本文别处所述确定0.33微米下的初始DEHS透过率和0.33微米下的初始空气阻力，然后应用上式来测量。
在一些实施方案中，过滤介质即使在暴露于异丙醇蒸气之后也具有可观的0.33微米下的初始γ。在一些实施方案中，过滤介质在暴露于异丙醇蒸气之后的0.33微米下的初始γ大于或等于4、大于或等于5、大于或等于7.5、大于或等于10、大于或等于12.5、大于或等于15、或者大于或等于17.5。在一些实施方案中，过滤介质在暴露于异丙醇蒸气之后的0.33微米下的初始γ小于或等于20、小于或等于17.5、小于或等于15、小于或等于12.5、小于或等于10、小于或等于7.5、或者小于或等于5。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于4且小于或等于20)。其他范围也是可能的。0.33微米下的初始γ可以通过以下来确定：如本文别处关于测量在暴露于异丙醇蒸气之后的初始空气阻力所述使过滤介质暴露于异丙醇蒸气，然后如前段中所述确定0.33微米下的初始γ。
在一些实施方案中，本文描述的过滤介质为适用于高效空气微粒(highefficiency particulate air，HEPA)或超低空气微粒(ultra-low particulate air，ULPA)的过滤介质。需要这些过滤器以通过EN1822：2009指定的效率水平除去微粒。在一些实施方案中，过滤介质以大于99.95％(H 13)、大于99.995％(H 14)、大于99.9995％(U15)、大于99.99995％(U 16)或大于99.999995％(U 17)的效率除去微粒。
在一些实施方案中，本文描述的过滤介质可以为过滤元件的组件。即，过滤介质可以并入到适合最终用户使用的制品中。
合适的过滤元件的非限制性实例包括舱内空气过滤器、平板过滤器、V型过滤器(V-bank filters)(包括，例如1至24个V)、筒式过滤器、圆柱形过滤器、锥形过滤器和曲线过滤器。过滤元件可以具有任何合适的高度(例如，对于平板过滤器为2英寸至124英寸，对于V型过滤器为4英寸至124英寸，对于筒式过滤介质和圆柱形过滤介质为1英寸至124英寸)。过滤元件还可以具有任何合适的宽度(对于平板过滤器为2英寸至124英寸，对于V型过滤器为4英寸至124英寸)。一些过滤介质(例如，筒式过滤介质、圆柱形过滤介质)的特征可以在于直径而不是宽度；这些过滤介质可以具有任何合适值的直径(例如，1英寸至124英寸)。过滤元件通常包括框架，其可以由一种或更多种材料例如纸板、铝、钢、合金、木材和聚合物制成。
在一些实施方案中，本文描述的过滤介质可以为过滤元件的组件并且可以为打褶的。褶高度和褶密度(每单位长度的介质的褶数)可以根据期望来选择。在一些实施方案中，褶高度可以大于或等于10mm、大于或等于15mm、大于或等于20mm、大于或等于25mm、大于或等于30mm、大于或等于35mm、大于或等于40mm、大于或等于45mm、大于或等于50mm、大于或等于53mm、大于或等于55mm、大于或等于60mm、大于或等于65mm、大于或等于70mm、大于或等于75mm、大于或等于80mm、大于或等于85mm、大于或等于90mm、大于或等于95mm、大于或等于100mm、大于或等于125mm、大于或等于150mm、大于或等于175mm、大于或等于200mm、大于或等于225mm、大于或等于250mm、大于或等于275mm、大于或等于300mm、大于或等于325mm、大于或等于350mm、大于或等于375mm、大于或等于400mm、大于或等于425mm、大于或等于450mm、大于或等于475mm、或者大于或等于500mm。在一些实施方案中，褶高度小于或等于510mm、小于或等于500mm、小于或等于475mm、小于或等于450mm、小于或等于425mm、小于或等于400mm、小于或等于375mm、小于或等于350mm、小于或等于325mm、小于或等于300mm、小于或等于275mm、小于或等于250mm、小于或等于225mm、小于或等于200mm、小于或等于175mm、小于或等于150mm、小于或等于125mm、小于或等于100mm、小于或等于95mm、小于或等于90mm、小于或等于85mm、小于或等于80mm、小于或等于75mm、小于或等于70mm、小于或等于65mm、小于或等于60mm、小于或等于55mm、小于或等于53mm、小于或等于50mm、小于或等于45mm、小于或等于40mm、小于或等于35mm、小于或等于30mm、小于或等于25mm、小于或等于20mm、或者小于或等于15mm。上述范围的组合也是可能的(例如，大于或等于10mm且小于或等于510mm、或者大于或等于10mm且小于或等于100mm)。其他范围也是可能的。
在一些实施方案中，过滤介质的褶密度为每100mm大于或等于5个褶、每100mm大于或等于6个褶、每100mm大于或等于10个褶、每100mm大于或等于15个褶、每100mm大于或等于20个褶、每100mm大于或等于25个褶、每100mm大于或等于28个褶、每100mm大于或等于30个褶、或者每100mm大于或等于35个褶。在一些实施方案中，过滤介质的褶密度为每100mm小于或等于40个褶、每100mm小于或等于35个褶、每100mm小于或等于30个褶、每100mm小于或等于28个褶、每100mm小于或等于25个褶、每100mm小于或等于20个褶、每100mm小于或等于15个褶、每100mm小于或等于10个褶、或者每100mm小于或等于6个褶。上述范围的组合也是可能的(例如，每100mm大于或等于5个褶且每100mm小于或等于100个褶、每100mm大于或等于6个褶且每100mm小于或等于100个褶、或者每100mm大于或等于25个褶且每100mm小于或等于28个褶)。其他范围也是可能的。
其他褶高度和褶密度也可以是可能的。例如，平板过滤器或V型过滤器内的过滤介质可以具有1/4英寸至24英寸的褶高度、和/或1个褶/英寸至50个褶/英寸的褶密度。作为另一个实例，筒式过滤器或锥形过滤器内的过滤介质可以具有1/4英寸至24英寸的褶高度和/或1/2个褶/英寸至100个褶/英寸的褶密度。在一些实施方案中，褶通过由例如聚合物、玻璃、铝和/或棉花制成的褶分离器分离。在另一些实施方案中，过滤元件没有褶分离器。过滤介质可以为线背衬的，或者其可以为自支撑的。
本文描述的过滤介质和过滤元件可以适用于各种应用。这些包括舱内空气、面罩、室内空气、洁净室、器具和气体净化应用。这些过滤介质和过滤元件可以适用于从空气和/或其他气态流体(例如CO2)中除去污染物。流体可以包括生物呼吸和/或待呼吸的流体(例如，人类呼吸和/或待呼吸的流体)、矿井中存在的流体和/或油生产期间存在的流体(例如，油)。
实施例1
制造了两种过滤介质，各自包括两个包含吸附颗粒的层。在暴露于异丙醇蒸气之前和之后，都确定了各种物质的其在0.33微米下的初始透过率和穿透率值。
第一过滤介质具有以下设计：第一支撑层/预过滤器/第一包含吸附颗粒的层/第二包含吸附颗粒的层/第二支撑层。第一支撑层是单位面积的重量为15g/m2的纺粘聚(丙烯)稀松布。预过滤器是包含干纺聚(丙烯酸)纤维和聚(丙烯)纤维的梳理摩擦起电层。其单位面积的重量为20g/m2。第一包含吸附颗粒的层包含平均直径为550微米的活性炭颗粒。其单位面积的重量为165g/m2。第二包含吸附颗粒的层包含平均直径为350微米的活性炭颗粒。其单位面积的重量也为165g/m2。第二支撑层是单位面积的重量为50g/m2的纺粘稀松布。这些层通过喷洒的聚(氨酯)热熔粘合剂粘合在一起。
制备了十个第一过滤介质的样品。在这十个样品中，在暴露于异丙醇蒸气之前的0.33微米下的平均初始DEHS透过率在第二支撑层被定位为最上游层时为11.57％，并且在第一支撑层被定位为最上游层时为12.17％。在暴露于异丙醇蒸气之后的0.33微米下的平均初始DEHS透过率在第二支撑层被定位为最上游层时为67.43％，并且在第一支撑层被定位为最上游层时为68.38％。
第二过滤介质具有以下设计：第一支撑层/纳米纤维层/预过滤器/第一包含吸附颗粒的层/第二包含吸附颗粒的层/第二支撑层。支撑层和包含吸附颗粒的层与第一过滤介质的那些相同。纳米纤维层包含直径为0.12微米的尼龙6纤维。预过滤器是包含聚(丙烯)纤维的水驻极体起电熔喷层。其单位面积的重量为23g/m2。这些层通过喷洒的聚(氨酯)热熔粘合剂粘合在一起。
制备十个第二过滤介质的样品。在这十个样品中，在暴露于异丙醇蒸气之前的0.33微米下的平均初始DEHS透过率在第二支撑层被定位为最上游层时为4.052％，并且在第一支撑层被定位为最上游层时为4.144％。在暴露于异丙醇蒸气之后的0.33微米下的平均初始DEHS透过率在第二支撑层被定位为最上游层时为47.17％，并且在第一支撑层被定位为最上游层时为46.19％。因此，在暴露于异丙醇蒸气之前和之后，第二过滤介质都表现出比第一过滤介质更低的透过率值。另外地，第二过滤介质在暴露于异丙醇蒸气之后保持相对低的透过率值，表明其即使在油性环境中也能够保持其性能。
在暴露于异丙醇之前以及在暴露于异丙醇蒸气之后，在多个时间点测量第一过滤介质和第二过滤介质二者的正丁烷、甲苯、SO2和NOx的穿透率。两种过滤介质在这样的暴露之前和之后的穿透率和容量值都小于或等于下表3中所列的值，这表明其良好地适合用于从空气中除去这些污染物。
表3
Figure BPA0000334431210000551
*可以通过在以0分钟时间点开始并且以60分钟时间点结束的时间段内对穿透率随时间的值进行积分来确定。
虽然本文中已经描述和举例说明了本发明的数个实施方案，但是本领域普通技术人员将容易想到用于执行本文描述的功能和/或获得本文描述的结果和/或一个或更多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这样的变化和/或修改中的每一者均被认为在本发明的范围内。更一般地，本领域技术人员将容易理解，本文描述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在是示例性的，并且实际的参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用本发明的教导的一个或更多个具体应用。本领域技术人员将认识到或仅使用常规实验就能够确定本文描述的本发明具体实施方案的许多等同方案。因此，应理解，前述实施方案仅通过实例给出，并且在所附权利要求及其等同方案的范围内，本发明可以以不同于具体描述和要求保护的其他方式实施。本发明涉及本文描述的各个单独的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法。此外，如果这样的特征、系统、制品、材料、套件和/或方法并非互不一致，则两个或更多个这样的特征、体系、制品、材料、套件和/或方法的任意组合包括在本发明的范围内。
如本文所定义和使用的所有定义应理解为优先于字典定义、通过引用并入的文件中的定义和/或所定义术语的一般含义。
除非明确地指出相反，否则如本文在说明书中和权利要求书中使用的未用数量词修饰的名词应理解成意指“至少一者”。
如本文在说明书中和权利要求书中使用的短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”，即在一些情况下共同存在而在另一些情况下分开存在的要素。用“和/或”列举的多个要素应以相同方式理解，即如此连接要素中的“一个或更多个”。除了由“和/或”子句具体地所指明的要素之外，其他要素可以任选地存在，无论与具体地所指明的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，当与诸如“包含”的开放式语言结合使用时，提及“A和/或B”可以在一个实施方案中仅指A(任选地包含除B之外的元素)；在另一个实施方案中，仅指B(任选地包含除A之外的元素)；在又一个实施方案中，指A和B二者(任选地包含其他元素)；等等。
如本说明书中和权利要求书中所使用的，“或”应理解为具有与如上所定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或者“和/或”应理解为包括性的，即包括多个要素或要素列表中的至少一个，但也包括其中的多于一个，并且任选地包括另外的未列举项目。仅明确指出相反的术语，例如“仅之一”或“恰好之一”，或当用于权利要求时“由……组成”，将是指包括多个要素或要素列表中的恰好一个要素。通常，当前面有排他性术语(例如“任一”、“之一”、“仅之一”或“恰好之一”)时，如本文所使用的术语“或”仅应理解为表示排他性替选方案(即，“一个/种或另一个/种，但并非二者”)。“基本上由……组成”当在权利要求书使用中时应具有其在专利法领域中所使用的一般含义。
如在本文说明书中和权利要求中所使用的，短语“至少一者”在提及一个或更多个要素的列表时应理解为意指从要素列表中的任一个或更多个要素中选择的至少一个要素，但并不一定包括要素列表中具体列举的各个和每个要素中的至少一者，并且不排除要素列表中要素的任何组合。该定义还允许可以任选地存在除在短语“至少一者”所提及的要素列表中具体指出的要素之外的要素，无论与具体指出的那些要素相关或不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B中的至少一者”(或等同地，“A或B中的至少一者”，或等同地，“A和/或B中的至少一者”)在一个实施方案中可以指至少一个A，任选地包括多于一个A，而不存在B(并且任选地包括除B之外的要素)；在另一个实施方案中，指至少一个B，任选地包括多于一个B，而不存在A(并且任选地包括除A之外的要素)；在又一个实施方案中，指至少一个A，任选地包括多于一个A，以及至少一个B，任选地包括多于一个B(并且任选地包括其它要素)；等等。
还应理解，除非明确指出相反，否则在本文要求保护的包括多于一个步骤或动作的任何方法中，方法的步骤或动作的顺序不必需限于所叙述的方法的步骤或动作的顺序。
在权利要求书中以及以上说明书中，所有过渡性短语例如“包含”、“包括”、“携有”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由......构成”等都应理解为开放式的，即，意指包括但不限于。如美国专利局专利审查程序手册第2111.03节中所述，仅过渡性短语“由……组成”和“基本上由……组成”应分别是封闭式或半封闭式的过渡性短语。

Claims (84)

1.一种过滤介质，包括：
第一非织造纤维网，其中所述第一非织造纤维网包含平均纤维直径小于或等于1微米的纤维；和
包含吸附颗粒的层，其中所述包含吸附颗粒的层与所述第一非织造纤维网分立。
2.一种过滤介质，包括：
第一非织造纤维网，其中所述第一非织造纤维网包含平均纤维直径小于或等于1微米的纤维；和
包含吸附颗粒的层，其中纤维占所述包含吸附颗粒的层的小于或等于20重量％。
3.一种过滤介质，包括：
第一非织造纤维网，其中所述第一非织造纤维网包含平均纤维直径小于或等于1微米的纤维；和
以使得吸附颗粒的单位面积的重量大于或等于90g/m2且小于或等于1000g/m2的量包含所述吸附颗粒的层。
4.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质的单位面积的重量小于或等于2000g/m2。
5.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一非织造纤维网定位在第二非织造纤维网与所述包含吸附颗粒的层之间。
6.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网定位在所述第一非织造纤维网与所述包含吸附颗粒的层之间。
7.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述吸附颗粒被配置成通过吸附从空气中除去物质。
8.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述吸附颗粒能够通过吸附从空气中除去物质。
9.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述物质包括挥发性有机化合物、酸性气体、碱性气体、醛和/或苯。
10.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述挥发性有机化合物包括SO2、NOx、甲苯和/或正丁烷。
11.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述酸包括H2S。
12.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述碱包括氨。
13.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述吸附颗粒包括活性炭。
14.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述活性炭为经表面处理的。
15.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述吸附颗粒包括聚合物、氧化物或盐。
16.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述聚合物为离子交换聚合物。
17.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述离子交换聚合物包含带正电荷的官能团和/或碱性官能团。
18.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述离子交换聚合物包括聚(乙烯亚胺)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(4-乙烯基吡啶
Figure FPA0000334431200000021
)。
19.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述离子交换聚合物包含带负电荷的官能团和/或酸性官能团。
20.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述离子交换聚合物包括聚(苯乙烯磺酸)和/或聚(丙烯酸)。
21.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述氧化物为氧化铝、二氧化硅和/或金属氧化物。
22.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述吸附颗粒包括沸石。
23.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述盐为金属氯化物、金属碳酸氢盐和/或硫酸盐。
24.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述金属碳酸氢盐为碳酸氢钠。
25.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述吸附颗粒的平均直径大于或等于100微米且小于或等于1mm。
26.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述包含吸附颗粒的层还包含粘结剂。
27.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述粘结剂包括粘合剂。
28.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述粘结剂包括双组分纤维。
29.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述包含吸附颗粒的层的单位面积的重量大于或等于120g/m2且小于或等于1100g/m2。
30.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一非织造纤维网为静电纺丝纤维网。
31.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一非织造纤维网包含合成纤维。
32.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述合成纤维包括尼龙、聚(醚)-b-聚(酰胺)、聚(丙烯腈)、聚(砜)和/或聚(偏二氟乙烯)。
33.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一非织造纤维网为经表面改性的。
34.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述表面改性为疏油涂层。
35.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述表面改性为疏水涂层。
36.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述表面改性为氟化涂层。
37.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第一非织造纤维网带电荷。
38.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述电荷为驻极体电荷。
39.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质包括第二非织造纤维网。
40.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网为熔喷纤维网、纺粘纤维网、梳理纤维网或湿法成网纤维网。
41.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网包含合成纤维。
42.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述合成纤维包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和/或聚(丙烯)。
43.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述合成纤维包括丙烯酸系纤维。
44.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述丙烯酸系纤维为干纺丙烯酸系纤维。
45.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述丙烯酸系纤维为改良聚丙烯腈纤维。
46.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述合成纤维包括聚(丙烯)纤维。
47.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网包含丙烯酸系纤维和聚(丙烯)纤维，以及其中所述丙烯酸系纤维与所述聚(丙烯)纤维的重量比大于或等于30∶70且小于或等于70∶30。
48.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网包含玻璃纤维。
49.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网包含天然纤维。
50.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述天然纤维包括纤维素。
51.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网包含多组分纤维。
52.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网包含具有表面改性的纤维。
53.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述表面改性通过化学气相沉积工艺形成。
54.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述表面改性为疏油涂层。
55.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述表面改性为疏水涂层。
56.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述表面改性为氟化涂层。
57.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网包含添加剂。
58.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述添加剂包括电荷稳定添加剂。
59.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中电荷稳定添加剂包括脂肪酸酰胺和/或受阻胺。
60.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述脂肪酸酰胺为硬脂酰胺。
61.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述硬脂酰胺为亚乙基双硬脂酰胺。
62.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网带电荷。
63.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述电荷为驻极体电荷。
64.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述电荷通过水驻极体起电形成。
65.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网是水驻极体起电的熔喷非织造纤维网。
66.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述水驻极体起电的熔喷非织造纤维网包含聚(丙烯)纤维。
67.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述电荷通过摩擦起电形成。
68.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网是摩擦起电的梳理非织造纤维网。
69.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述摩擦起电的梳理非织造纤维网包含聚(丙烯)纤维和干纺丙烯酸系纤维。
70.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述摩擦起电的梳理非织造纤维网包含聚(丙烯)纤维和改良聚丙烯腈纤维。
71.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网中的所述纤维的平均纤维直径大于或等于0.4微米且小于或等于50微米。
72.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网中的所述纤维的平均纤维直径大于或等于0.5微米且小于或等于30微米。
73.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述第二非织造纤维网中的所述纤维的平均纤维直径大于或等于1微米且小于或等于20微米。
74.根据任一前述权利要求所述的过滤介质，其中所述过滤介质还包括第三非织造纤维网。
75.一种过滤元件，包括根据任一前述权利要求所述的过滤介质。
76.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述过滤元件为选自以下的类型的过滤元件：平板过滤器、V型过滤器、筒式过滤器、圆柱形过滤器、锥形过滤器和曲线过滤器。
77.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述过滤元件被配置成用于舱内空气应用、面罩、室内空气应用、洁净室应用和/或器具。
78.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述包含吸附颗粒的层在所述第一非织造纤维网的上游。
79.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述包含吸附颗粒的层在所述第一非织造纤维网的下游。
80.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述包含吸附颗粒的层在所述第二非织造纤维网的上游。
81.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述包含吸附颗粒的层在所述第二非织造纤维网的下游。
82.根据任一前述权利要求所述的过滤元件，其中所述第一非织造纤维网在所述第二非织造纤维网的下游。
83.一种方法，包括使流体穿过根据任一前述权利要求所述的过滤介质。
84.一种根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述流体为空气。
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