CN209885577U - 甲醛净化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种甲醛净化装置，包括至少两层甲醛净化层和至少一层导电发热层，所述导电发热层位于所述两层甲醛净化层之间；所述甲醛净化层包括多孔且绝缘的纤维基材和负载在所述纤维基材上的锰氧化物，所述导电发热层包括导电发热线路和至少两个电极，所述电极用于将所述导电发热线路与外部电源电连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气净化技术领域，特别是涉及一种甲醛净化装置。
背景技术
人的一生中在室内环境中待的时间超过80％以上，室内空气中甲醛污染水平直接影响到长期在室内活动的人们的身体健康，针对甲醛具有浓度低，释放周期长等特点，人们对如何去除室内甲醛做了大量的研究工作。改善室内空气品质，研究高效去甲醛的方法已经成为室内空气领域的研究热点。
催化氧化技术是一种有效的去除甲醛的方法，有研究者考察了多种金属氧化物，如氧化银、氧化铜、氧化钴、氧化锌、二氧化钛、三氧化二铁和二氧化锰等对甲醛的去除效果，发现常温下这些物质对甲醛的催化降解效果均比较低，无法满足实际需求，但相比较二氧化锰对甲醛的催化降解效果比其他氧化物要好；于是有研究者将锰氧化物负载于氧化铝、二氧化钛和颗粒活性炭上，但是室温下这些材料对甲醛的去除效果仍然很差。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种甲醛净化装置。
本实用新型提供一种甲醛净化装置，包括至少两层甲醛净化层和至少一层导电发热层，所述导电发热层位于所述两层甲醛净化层之间；所述甲醛净化层包括多孔且绝缘的纤维基材和负载在所述纤维基材上的锰氧化物，所述导电发热层包括导电发热线路和至少两个电极，所述电极用于将所述导电发热线路与外部电源电连接。
在其中一个实施例中，所述导电发热线路固定在所述甲醛净化层上，数量为一条或多条，所述一条导电发热线路在所述甲醛净化层表面盘绕形成回路，所述多条导电发热线路均匀分布在所述甲醛净化层表面。
在其中一个实施例中，间隔且相邻的所述导电发热线路之间的间距为1cm至10cm；单位面积的所述甲醛净化层上设置总长度为0.1cm/cm2至0.5cm/cm2的所述导电发热线路。
在其中一个实施例中，所述导电发热线路为导电浆料线路，所述导电浆料线路通过丝网印刷工艺印刷在所述甲醛净化层上。
在其中一个实施例中，所述导电发热线路为电热金属丝，所述电热金属丝缝纫或粘结固定于所述甲醛净化层上。
在其中一个实施例中，所述导电发热线路还包括包裹在所述电热金属丝外的绝缘层。
在其中一个实施例中，所述电极包括片状电极、环状电极和USB接口中的至少一种，所述电极设置在所述甲醛净化层的边缘。
在其中一个实施例中，所述锰氧化物包括水钠锰矿型锰氧化物、隐钾锰矿型锰氧化物、钡镁锰矿型锰氧化物及水锰矿型锰氧化物中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述纤维基材包括织物、毛毡、无纺布、过滤棉中的至少一种。
在其中一个实施例中，单位面积的所述纤维基材上所述锰氧化物的负载量为20g/m2至100g/m2。
在其中一个实施例中，所述导电发热层的发热温度为35℃～85℃。
本实用新型提供的甲醛净化装置结构简单，将可降解甲醛的锰氧化物负载在多孔的纤维基材上作为甲醛净化层，通过在两层甲醛净化层之间设置导电发热层，在通电状态下导电发热层产生的热量可快速转移至甲醛净化层，甲醛净化层上的锰氧化物随温度的升高降解甲醛的能力随之提高，通过原位电热催化反应可高效地催化降解甲醛，同时由于导电发热层设置在所述两层甲醛净化层之间，绝缘的纤维基材可以有效的防止漏电。
本实用新型提供的甲醛净化装置兼具良好热电性能和催化性能，所述甲醛净化装置能够多次、反复地进行通电使用，不会发生催化剂失活、漏电等现象，且对甲醛具有较高的降解效率和转化率，生产成本低，可大规模应用于室内甲醛的去除。
附图说明
图1为本实用新型实施例的甲醛净化装置结构示意图；
图2为本实用新型实施例甲醛净化装置导电发热线路示意图；
图3为本实用新型实施例的甲醛净化装置各部分温度测试结果图；
图4为本实用新型实施例1的甲醛净化装置除甲醛测试结果图；
图5为本实用新型实施例2的甲醛净化装置与甲醛反应二氧化碳产生量测试结果图。
其中，附图标记为：甲醛净化层10，导电发热层20，导电发热线路22，电极24。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，本实用新型实施例提供一种甲醛净化装置，包括至少两层甲醛净化层10和至少一层导电发热层20，所述导电发热层20位于所述两层甲醛净化层10之间。所述甲醛净化层10包括多孔且绝缘的纤维基材和负载在所述纤维基材上的锰氧化物，所述导电发热层20包括导电发热线路22和至少两个电极24，所述两个电极24分别为正电极和负电极，所述电极24用于将所述导电发热线路22与外部电源电连接。
本实用新型提供的甲醛净化装置结构简单，将可降解甲醛的锰氧化物负载在多孔的纤维基材上作为甲醛净化层，通过在两层甲醛净化层之间设置导电发热层，在通电状态下导电发热层产生的热量可快速转移至甲醛净化层，甲醛净化层上的锰氧化物随温度的升高降解甲醛的能力随之提高，通过原位电热催化反应可高效地催化降解甲醛，同时由于导电发热层设置在所述两层甲醛净化层之间，绝缘的纤维基材可以有效的防止漏电。
所述锰氧化物的形貌可以为颗粒状。所述锰氧化物包括水钠锰矿型锰氧化物、隐钾锰矿型锰氧化物、钡镁锰矿型锰氧化物及水锰矿型锰氧化物中的至少一种。优选的，所述锰氧化物为水钠锰矿型锰氧化物。水钠锰矿型锰氧化物结构中锰以Mn3+、Mn4+价态存在，锰的平均价态较高，氧化度较高，易于同其它离子结合，具有更强的催化活性。
负载所述锰氧化物的所述纤维基材为由绝缘的纤维相互缠绕形成的多孔基材。优选的，所述纤维基材轻质且柔韧，能有效过滤空气中的颗粒物，同时阻力压降小、不易破碎、断裂或掉粉，可反复使用。在一实施例中，所述纤维基材是由绝缘的天然或人造的动物纤维、植物纤维、无机物纤维或聚合物纤维形成的织物、毛毡、无纺布、过滤棉中的至少一种。
在一实施例中，所述锰氧化物颗粒可以通过涂覆、过滤或原位合成等方式负载在所述纤维基材上，优选在所述纤维基材靠近所述导电发热层的内侧表面形成锰氧化物层，所述锰氧化物层为由多个锰氧化物颗粒组成的多孔层。所述锰氧化物层与所述导电发热层的距离更近或直接接触，从而更容易被加热而活化。所述纤维基材设置在所述锰氧化物层外侧，保护锰氧化物层不易脱落，同时对导电发热层提供绝缘保护。在本实施例中所述纤维基材的厚度可不做限定，只要具备轻质柔韧的特性即可。
在另一实施例中，所述锰氧化物和所述纤维可以均匀混合，分布于所述纤维基材的孔隙中，形成复合纤维基材，优选可采用原位还原法一步在所述纤维基材上合成锰氧化物。具体的，将合成所述锰氧化物的反应物制成溶液，然后将所述纤维基材加入所述溶液中加热反应得到所述负载有锰氧化物的纤维基材，所述合成锰氧化物的反应物可以为高锰酸盐和可还原所述高锰酸盐的还原剂。在本实施例中，所述纤维基材的厚度优选为0.05cm至0.2cm，使位于所述纤维基材内部的锰氧化物颗粒也可以均匀的被加热。
在一实施例中，单位面积的所述纤维基材上所述锰氧化物的负载量为40g/m2至80g/m2。所述纤维基材上所述锰氧化物的负载量越大，对甲醛的转化率越高，但应避免过高的负载量容易降低纤维基材的多孔性和比表面积。由于本实用新型实施例中所述甲醛净化装置可以负载较多的锰氧化物，从而提高对甲醛的降解速度。
所述甲醛净化装置至少包括两层所述甲醛净化层10，所述两层甲醛净化层10之间可通过粘结剂、缝纫线、固定框或固定夹等方式层叠固定在一起。
所述导电发热层20设置在所述两层甲醛净化层10之间，所述导电发热线路22固定在至少一个所述甲醛净化层10上。所述导电发热线路22的数量为一条或多条，所述一条导电发热线路22可以在所述甲醛净化层表面盘绕形成回路，优选遍及所述甲醛净化层的整个表面，所述多条导电发热线路22可均匀分布在所述甲醛净化层10表面。
无论是多条导电发热线路之间，还是同一条导电发热线路的不同部分之间，间隔且相邻的所述导电发热线路之间的间距优选为2cm至6cm，使所述导电发热线路的分布不致过疏或过密。在一实施例中，所述发热线路如图2所示，该导电发热线路22呈U型折线均匀排布在所述甲醛净化层10表面。在一实施例中，所述甲醛净化层10单位面积上固定有总长度为0.25cm/cm2至0.4cm/cm2的所述导电发热线路。在通电状态下测试所述甲醛净化层10上各部分的发热温度，各部分的温度在60℃～68℃左右，如图3所示，相差不大于10℃，说明所述甲醛净化装置加热均匀，可更安全高效的对所述锰氧化物进行加热活化，提高甲醛降解转换速率。
在一实施例中，所述导电发热线路22为导电浆料形成的线路，所述导电浆料线路通过丝网印刷工艺印刷在所述甲醛净化层上。所述导电浆料优选包括导电碳浆、导电银浆、导电铜浆、导电铝浆中的至少一种。在一实施例中，所述导电浆料为导电碳浆。所述导电浆料可按照所述电热线路的预定图案均匀印刷在所述甲醛净化层上，所述导电浆料线路印刷的厚度优选为0.1mm～3mm。
在另一实施例中，所述导电发热线路22为电热金属丝，所述电热金属丝缝纫或粘结固定于所述甲醛净化层上。所述电热金属丝优选包括铁铬铝合金电热丝、镍铬合金电热丝、纯镍电热丝中的至少一种。所述电热金属丝的直径优选为0.05cm至0.5cm，电阻率优选为0.5Ω·m至1.5Ω·m。优选的，所述电热金属丝外还包裹有绝缘层。
所述两个电极24用于与外部电源的正负极电连接。所述电极24设置在所述导电发热线路两端，可以是片状电极、环状电极或USB接口。为了方便连接电源，所述电极设置在所述甲醛净化层的边缘。
所述导电发热层20作为加热元件，发热时的温度可达到35℃～85℃。当连接电源后，所述导电发热层在电源提供的电压下可形成电流并产生热量，所产生的热量传递到所述甲醛净化层10，提供给所述锰氧化物，激发并增强所述锰氧化物的催化活性。
实施例1
纤维基材为聚酯纤维过滤棉片，尺寸为20×30cm，负载的锰氧化物为水钠锰矿型锰氧化物。采用丝网印刷工艺将导电碳浆按照导电发热线路的图案印刷在一过滤棉片表面，电热线路图如图2所示，将另一相同面积的过滤棉片与前述过滤棉片层叠固定设置并将导电发热线路夹于其间，得到所述甲醛净化装置。
实施例2
纤维基材为聚酯纤维过滤棉，尺寸为18×25cm，负载的锰氧化物为水钠锰矿型锰氧化物。采用粘结发热丝工艺将电热金属丝按照导电发热线路的图案固定在一聚酯纤维过滤棉表面，电热线路图如图2所示，将另一相同面积的聚酯纤维过滤棉与前述聚酯纤维过滤棉层叠固定设置并导电发热线路夹于其间，得到所述甲醛净化装置。
对比实验例1
在40L甲醛含量为160ppm的测试舱中测试实施例1的甲醛净化装置在通电和不通电时甲醛的去除效果，通电的电压为24V，电流为1A，通电的甲醛净化装置表面温度为80℃。
结果如图4所示，通电的甲醛净化装置，舱内160ppm的甲醛可在10min内快速净化完全；而未通电的甲醛净化装置，10min后舱内仍有约30ppm的甲醛，说明本实用新型制备的可通电加热的甲醛净化装置可高效的分解甲醛。
对比实验例2
在40L甲醛含量为150ppm的测试舱中测试实施例2的甲醛净化装置在通电和不通电时甲醛的去除效果，通电的电压为12V，电流为1A，通电的甲醛净化装置表面温度为65℃。
结果如图5所示，通电的甲醛净化装置，舱内的150ppm甲醛迅速转化为二氧化碳，且在10min内快速净化完全；而未通电的甲醛净化装置，10min后舱内仅有90ppm的二氧化碳产生，说明本实用新型制备的可通电加热的甲醛净化装置可高效的分解甲醛。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (11)
1.一种甲醛净化装置，其特征在于，包括至少两层甲醛净化层和至少一层导电发热层，所述导电发热层位于所述两层甲醛净化层之间；所述甲醛净化层包括多孔且绝缘的纤维基材和负载在所述纤维基材上的锰氧化物，所述导电发热层包括导电发热线路和至少两个电极，所述电极用于将所述导电发热线路与外部电源电连接。
2.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述导电发热线路固定在所述甲醛净化层上，数量为一条或多条，所述一条导电发热线路在所述甲醛净化层表面盘绕形成回路，所述多条导电发热线路均匀分布在所述甲醛净化层表面。
3.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，间隔且相邻的所述导电发热线路之间的间距为1cm至10cm；单位面积的所述甲醛净化层上设置总长度为0.1cm/cm2至0.5cm/cm2的所述导电发热线路。
4.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述导电发热线路为导电浆料线路，所述导电浆料线路通过丝网印刷工艺印刷在所述甲醛净化层上。
5.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述导电发热线路为电热金属丝，所述电热金属丝缝纫或粘结固定于所述甲醛净化层上。
6.根据权利要求5所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述导电发热线路还包括包裹在所述电热金属丝外的绝缘层。
7.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述电极包括片状电极、环状电极和USB接口中的至少一种，所述电极设置在所述甲醛净化层的边缘。
8.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述锰氧化物包括水钠锰矿型锰氧化物、隐钾锰矿型锰氧化物、钡镁锰矿型锰氧化物及水锰矿型锰氧化物中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述纤维基材包括织物、毛毡、无纺布、过滤棉中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，单位面积的所述纤维基材上所述锰氧化物的负载量为20g/m2至100g/m2。
11.根据权利要求1所述的甲醛净化装置，其特征在于，所述导电发热层的发热温度为35℃～85℃。
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| CN201822082423.9U CN209885577U (zh) | 2018-12-12 | 2018-12-12 | 甲醛净化装置 |
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