CN1698949A - 用于吸附净化的过滤材料 - Google Patents

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马炳荣
尤健民
杨树学
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Abstract

本发明公开了一种用于吸附净化的过滤材料，将经过化学改性颗粒活性炭用气流输送的方法分布在一面经过缩孔处理并且具有低熔点外壳和高熔点核心的三维双组份纤维中，将具有一定过滤精度的无纺布过滤基材复合在其一面或两面后在一定温度的热环境下整平。具有产品不仅过滤颗粒的性能可靠，而且对有害气体的去除效率也很高。

Description

用于吸附净化的过滤材料
技术领域
本发明涉及一种适用于吸附净化的过滤材料，具体地说是一种具备吸附功能和过滤功能并且主要用于空气净化的过滤材料的制备方法。
背景技术
吸附净化在许多工业领域和公众场所对产品制造过程和生命健康有着十分重大的意义。常用的吸附净化剂有颗粒活性炭和纤维活性炭，前者价格便宜、来源方便，而后者制造过程复杂、产能低、使用成本高，并且单一活性炭的吸附对象和效率有限，不能实现如空气中有害气体的高度去除。目前颗粒活性炭吸附净化材料是用机械布粉的方法将颗粒活性炭分布在无纺布上，然后再复上无纺布后经热处理成型，或者在无纺布、颗粒活性炭上施以黏结剂后经固化成型。用这两种方法制造的产品存在着活性炭脱落、活性炭分布不均匀或吸附表面被黏结剂堵塞等问题，使产品在使用过程中产生二次污染而产品的吸附效率则大幅度降低。
另外，作为含有活性炭的吸附材料缺乏良好的过滤性能，其对颗粒物质的去除水平低，因此在空气需要高净化处理时必须与具有高过滤效率的材料配合使用。
发明内容
本发明目的在于以克服现有技术在产生二次污染、吸附效率波动大、吸附总效率低和过滤效率不高的不足，提供一种是具备吸附和过滤功能的吸附净化材料及其制备方法。
本发明的构思是这样的：
将经过化学改性颗粒活性炭用气流输送的方法分布在一面经过缩孔处理并且具有低熔点外壳和高熔点核心的三维双组份纤维中，将具有一定过滤精度的无纺布过滤基材复合在其一面或两面后在一定温度的热环境下整平，所说的双组份纤维为高分子纤维，由具有不同熔点的一种或两种高分子物质组成，常用的如聚丙烯、聚酯等，其构成可以是低熔点高分子包裹在高熔点高分子上，也可以是低熔点高分子附着在高熔点高分子上，但以前着为最好。这样获得的净化材料兼具了吸附和过滤功能，并且颗粒活性炭因气流阻力的最终均一化(流阻均衡)和纤维的三维网络结构而分布均匀，因纤维的双组份而被最小的黏合面积固定。
颗粒活性炭可以选择沥青基、高分子基、木材基、果壳基的一种或一种以上的混合物。其外形可以具有多样性，但以球形为最好。
颗粒活性炭可以经过如光触媒、纳米银.、阴一阳离子交换树脂、酸、氧化物、氧化性物质中的一种或一种以上的功能化处理，以提高其使用性能。
所说的无纺布过滤基材，常用的为聚丙烯和聚酯，但不受任何的限制，也可以是经过微孔膜如聚四氟乙烯微孔膜复合处理的过滤基材，基材的选择将直接影响产品的过滤性能。
所说的气流输送方法为常见的工业过程，在本发明中还可以加入物理振动以完善气流输送方法使活性炭的分布更为均匀。
所说的复合方法是指黏结剂复合和热熔复合方法中的一种或一种以上。
本发明过滤材料的制备包括如下步骤：
(1)材料的选择
所选择的活性炭的表面积为300～3000m2/g，颗粒尺寸为0.1～10.0mm，优选的表面积为600～2000m2/g，尺寸为0.3~2.0mm；所选择的活性炭处理试剂为光触媒、纳米银、阴一阳离子交换树脂、酸、氧化物、氧化性物质，优选的为光触媒、阴一阳离子交换树脂、氧化性物质，更优选的为光触媒；
所选择双组份纤维由聚丙烯、聚酯组成于并且聚丙烯包裹在聚酯纤维上，其中聚丙烯质量含量为2％～50％，熔点为100℃～165℃，优选的质量含量为5％～15％，熔点为120℃～145℃，聚酯质量含量为50％～98％，熔点为≥140℃，优选的质量含量为85％～95％，熔点为≥160℃；
所选择无纺布过滤基材为20～450g/m。，优选的为30～150g/m2，如采用具有微孔膜的无纺布过滤基材，则微孔膜材料优选聚四氟乙烯微孔膜。
(2)复合方法的选择
所选择的复合方法为黏结剂复合方法，黏结剂选择热熔黏结剂如EVA，复合加热温度为40℃～110℃，优选的为70℃～90℃。
(3)气流输送方法的选择
所选择的气流输送方法为变流量输送方法，流量变化范围为1～10倍，优选的为2～5倍，输送气流为空气，温度控制在90℃以下，优选的为70℃以下。
(4)制备
将双组份纤维蓬松无纺织布在热转鼓上进行一面缩孔处理后，活性炭随着气流被输送到未经缩孔处理的一面，由于气流的速度变化和气流阻力的分配，活性炭均匀地分布于双组份纤维蓬松无纺织布的三维结构中，将喷洒有EVA热熔胶粉末一面的无纺布过滤基材叠合在上述材料的两面，并且按热熔复合方法装载在偶合的热复合转鼓上，最后收卷于带力矩电机的张力转鼓上，复合速度控制在0.1～5.0m/min，优选的为0.8～2.5m/min。
采用上述方法所制备的过滤材料制造方法简单、生产成本低廉，兼产品具过滤和吸附功能，产品不仅过滤颗粒的性能可靠，而且对有害气体的去除效率也很高，另外材料具备还工况流阻低，可再生使用等特点。例如用本发明制造的汽车空调用过滤材料，在空气速度5.3cm/sec时对0.5um颗粒的过滤效率≥95％，有害气体的去除效率≥80％，而压力降≤70Pa.；又如用于I_tEPA级车间的过滤材料，由于在过滤材料表面增加了聚四氟乙烯微孔膜，在空气速度5.3cm/sec时对0.3um DOP的过滤效率≥99.99％，有害气体的去除效率≥88％，而压力降≤200Pa。
                             附图说明
图1为常规过滤材料。
图2为含有聚四氟乙烯微孔膜的过滤材料。
                           具体实施方式
实施例1
将68℃熔点的EVA热熔胶粉末配制成悬浮液后喷洒在70g/m。聚酯水刺无纺布(1)上，记为A；将A有EVA热熔胶的一面与由110℃熔点的聚丙烯1.5份和180℃熔点的聚酯8.5份组成的双组份纤维蓬松无纺织布(2)在80。C下热复合，记为B；将B无A的一面置于含有1.5Kg/m。化学改性活性炭(3)的气流下，控制气流速度平均值为1m。/min，温度为＜30℃，B的运动速度为5.0m。/min，选择的活性炭表面积为900m。/g、当量中直径平均值为0.5mm，得到半产品记为C；将68℃熔点的EVA热熔胶粉末配制成悬浮液后喷洒在100g/m。聚酯水刺无纺布(4)上，记为D；将D有EVA热熔胶的一面与C无A的。而叠合后送入表面温度为145℃的偶合的热复合转鼓中，转鼓线速度控制在2.5m/min，所制得的过滤材料厚度为2.2mm，结构如图1。
按照常规的性能评价方法，该过滤材料在过滤空气时的集尘效率为90.6％，甲醛的去除效率为75.7％，压力降为28Pa，。
实施例2
将78。C熔点的EVA热熔胶粉末配制成悬浮液后喷洒在70g/m。聚酯水刺无纺布(1)上，记为A；将A有EVA热熔胶的一面与由125℃熔点的聚丙烯1份和185℃熔点的聚酯9份组成的双组份纤维蓬松无纺织布(婴在85℃下热复合，记为B；将B无A的一面置于含有1.5Kg/m3，化学改性活性炭(3)的气流下，控制气流速度平均值为1m3/min，温度为＜30℃，B的运动速度为4.0m2/min，选择的活性炭表面积为1200m2/g、当量中直径平均值为0.35mm，得到半产品记为C；将781~C熔点的EVA热熔胶粉末配制成悬浮液后喷洒在80g/m2聚丙烯熔喷无纺布(4)上(过滤效率为欧洲标准H10)，记为D；将D有EVA热熔胶的一面与C无A的一面叠合后送入表面温度为165℃的偶合的热复合转鼓中，转鼓线速度控制在2.5m/min，所制得的过滤材料厚度为2.5mm，结构如图1。
按照常规的膜性能评价方法，该过滤材料在空气速度5.3cm/sec时对0.3umDOP的过滤效率为88.5％，甲醛的去除效率为82.2％，压力降为103Pa。
实施例3
用如实施例2中所述制造方法，将D更换为一面复合聚四氟乙烯微孔膜(5)的90g/m。聚酯水刺无纺布(4)，聚四氟乙烯微孔膜的过滤效率为欧洲标准H13，所制得的过滤材料厚度为2.7mm，结构如图2。
按照常规的膜性能评价方法，该过滤材料在空气速度5.3cm/sec时对0.3umDOP的过滤效率为99.5％，甲醛的去除效率为82.6％，爪力降为180Pa，达到欧洲标准H12的效率要求。

Claims (10)

1、一种用于吸附净化的过滤材料，其特征在于：将经过化学改性处理的颗粒活性炭用气流输送的方法分布在一面经过缩孔处理并且具有低熔点外壳和高熔点核心的三维双组份纤维中，将具有一定过滤精度的无纺布过滤基材复合在其一面或两面后在一定温度的热环境下整平，所述的化学改性处理是把颗粒活性炭经过光触媒、纳米银、阴阳交换树脂、酸、氧化物、氧化性物质中的一种或一种以上的处理；所述的双组份纤维为高分子纤维，由不同熔点的一种或两种高分子物质组成。
2、根据权利要求1所述的用于吸附净化的过滤材料，其特征在于：颗粒活性炭可以选择沥青基、高分子基、木材基、果壳基等类似物的一种或一种以上的混合物。
3、根据权利要求2所述的用于吸附净化的过滤材料，其特征在于：所述的颗粒活性炭的形状为球形。
4、根据权利要求1所述的双组份纤维的构成是低熔点高分子包裹在高熔点高分子上或低熔点高分子附着在高熔点高分子上。
5、根据权利要求1所述的用于吸附净化的过滤材料，其特征在于：所述的无纺布过滤基材是聚丙烯、聚酯、微孔膜经过复合处理的过滤基材。
6、根据权利要求1所述的用于吸附净化的过滤材料，其特征在于：所述的复合是黏结剂复合或热熔复合中的一种或一种以上。
7、一种用于吸附净化的过滤材料的制备方法，其特征在于：
第一步、材料的选择
所选择的活性炭的表面积为300～3000m2/g，颗粒尺寸为0.1～10.0mm，优选的表面积为600～2000m2/g，尺寸为0.3～2.0mm；所选择的活性炭处理试剂为光触媒、纳米银、阴一阳离子交换树脂、酸、氧化物、氧化性物质。
所选择双组份纤维由聚丙烯、聚酯组成于并且聚丙烯包裹在聚酯纤维上，其中聚丙烯质量含量为2％～50％，熔点为100℃～165℃，优选的质量含量为5％～15％，熔点为120℃～145℃，聚酯质量含量为50％～98％，熔点为≥140℃，优选的质量含量为85％～95％，熔点为≥160℃；
所选择无纺布过滤基材为20～450g/m2。，优选的为30～150g/m2，如采用具有微孔膜的无纺布过滤基材，则微孔膜材料优选聚四氟乙烯微孔膜。
第二步、复合方法的选择
所选择的复合方法为黏结剂复合方法，黏结剂选择热熔黏结剂，复合加热温度为40℃～110℃。
第三步、气流输送方法的选择
所选择的气流输送方法为变流量输送方法，流量变化范围为1～10倍，优选的为2～5倍，输送气流为空气，温度控制在90℃以下。
第四步、制备
将双组份纤维蓬松无纺织布在热转鼓上进行一面缩孔处理后，活性炭随着气流被输送到未经缩孔处理的一面，由于气流的速度变化和气流阻力的分配，活性炭均匀地分布于双组份纤维蓬松无纺织布的三维结构中，将喷洒有EVA热熔胶粉末一面的无纺布过滤基材叠合在上述材料的两面，并且按热熔复合方法装载在偶合的热复合转鼓上，最后收卷于带力矩电机的张力转鼓上，复合速度控制在0.1～5.0m/min。
8、根据权利要求7所述的用于吸附净化的过滤材料的制备方法，其特征在于：第一步中所选择的活性炭处理试剂为光触媒。
9、根据权利要求7所述的用于吸附净化的过滤材料的制备方法，其特征在于：复合的加热热为70～90℃。
10、根据权利要求7所述的用于吸附净化的过滤材料的制备方法，其特征在于：所述的温度控制在70℃以下。
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