CN213943156U - 一种去除有害气体的过滤网 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高效去除有害气体的过滤网，由网状结构、高锰酸盐型无机颗粒组成所述的高锰酸盐型无机颗粒附着在网状结构上，形成高锰酸盐型无机颗粒层。通过采用挤压造粒法工艺制备出了机械强度高的圆柱状高锰酸盐型无机颗粒，高锰酸盐型无机颗粒通过热熔胶，采用热熔的方式与网状结构结合。本发明所选用的原料成本低廉、生产工艺简单、适于大规模地生产和制造，并且去除有害气体尤其是甲醛的效率可观。

Description

一种去除有害气体的过滤网

技术领域

本发明属于空气净化领域，具体涉及一种去除有害气体的过滤网。

背景技术

有害气体的去除主要是通过物理吸附和化学吸附这两种技术来实现。物理吸附和化学吸附并不是孤立的，往往相伴发生。物理吸附是吸附剂与被吸附物之间通过分子间力(范德华力)相互吸引发生吸附现象，一般没有选择性，其作用力小，过程可逆，即被吸附的气体分子比较容易脱附(解吸)。与之相反，化学吸附是吸附剂表面与被吸附物之间发生化学反应的结果，这个过程具有选择性、是不可逆的。

目前，最常用的有害气体去除介质为活性炭，活性炭是一种常见的非极性吸附剂，能吸附绝大部分有机气体，如苯类，醛酮类、醇类、烃类等以及恶臭物质；但由于活性炭的吸附机理为物理吸附，无法彻底去除有毒有害恶臭气体，并且活性炭是易燃品，不适于用作会放热的氧化反应型的化学吸附过程的基材。为此，以无毒无害的多孔材料(如活性氧化铝等)为基材的有害气体去除介质成为了研发的重点。

目前，以无毒无害的多孔材料为基材的有害气体去除介质，主要通过圆盘造粒法进行制造，如美国专利“US6004522Solid filtration media incorporating elevatedlevels of permanganate and water”中，采用氧化铝为基材，并添加7～12wt％的高锰酸钾、10～35wt％的水，通过加热的含水高锰酸钾溶液喷射氧化铝和碳酸氢钠的混合物并同步制粒的工艺制造固体过滤介质；中国专利“CN200380104041.5高容量固体过滤介质”中，采用13～25wt％的高锰酸盐(包括高锰酸钾、高锰酸钠、高锰酸镁、高锰酸钡、高锰酸锂或其组合)，通过加热的含水高锰酸盐溶液喷射氧化铝并同步制粒的工艺制造固体过滤介质。但由于圆盘造粒法的造粒效率低、造粒比例(造粒成功率)低、所造颗粒的机械强度低；并且所造颗粒由于为圆球状，难以和空气净化行业中滤网形式的过滤器实现长效地结合并有效地应用，而只能是以滤料包的形式应用于老式的滤料筒、袋式过滤器，造成颗粒的堆积而降低了有害气体去除介质与有害气体的反应接触面积，进而降低了有害气体的处理效率。上述的缺陷大幅度地限制了圆盘造粒法在有害气体去除介质颗粒的生产制造中的推广和应用。

挤压造粒法以其造粒效率高、造粒比例(造粒成功率)高、所造颗粒的机械强度高、所造颗粒的形貌可调的优势，也曾被人用于制造有害气体去除介质，如美国专利“US20150182945A1 Dry-scrubbing Media Compositions and Methods of Productionand Use”中，将活性氧化铝，氧化镁和活性炭在水中混合并通过模具挤出混合物以形成具有长开口通道的基材或蜂窝结构体，在提高了结构强度的同时，大幅度得提高了吸附效率。但由于挤压造粒法所制得的颗粒，难以形成贯通颗粒内部的孔洞以作为与有害气体接触反应的场所，并且颗粒的孔隙率很低，无法满足空气净化行业中对于有害气体去除介质的要求，因而未被继续应用，并且相应的研究也处于停滞状态。

因此，寻找一种采用挤压造粒法制备的孔隙率高、有贯通内部的孔洞的有害气体去除介质，并能与常见的网状结构实现高效结合，并最终能高效去除有害气体的过滤网，成为了空气净化行业发展的亟待解决的核心问题。并且该过滤网的结构，在空气净化行业中的长效杀菌、除湿等方面也有着可预见的广阔的前景。

实用新型内容

本发明提供了一种去除有害气体的过滤网，采用高锰酸盐型无机颗粒附着在网状结构上形成高锰酸盐型无机颗粒层，两者通过热熔连接点连接既能够有效的吸附有害气体，吸附量大，且机械强度高，本发明结构简单，便于生产制造，选用的原料成本低廉适于大规模地生产和制造，并且去除有害气体(尤其是甲醛)的效率可观。

本发明公开了一种高效去除有害气体的过滤网，由网状结构、高锰酸盐型无机颗粒组成，所述的高锰酸盐型无机颗粒附着在网状结构上形成高锰酸盐型无机颗粒层。

其中，所述的高锰酸盐型无机颗粒通过热熔胶，采用热熔的方式与网状结构结合，高锰酸盐型无机颗粒与网状结构之间设有热熔连接点。

进一步地，所述的网状结构的材质为金属、无机材料和有机材料的一种或几种，其中优选为有机材料，更优选的是材质为PET或PP。网状结构为类圆形网(孔洞为类圆形)。

进一步地，所述的高锰酸盐型无机颗粒，包括锰钾矿的晶体、含有高锰酸盐溶液的活性炭颗粒和含有高锰酸盐溶液的活性氧化铝颗粒中的一种或几种，优选含有高锰酸钠溶液的活性氧化铝颗粒；

进一步地，所述的含有高锰酸钠溶液的活性氧化铝颗粒，按重量百分比计，包括如下组分组成：4～12wt％的高锰酸钠、8～20wt％的水、50～65wt％的活性氧化铝、12～30wt％的粘结剂；

进一步地，所述的含有高锰酸钠溶液的活性氧化铝颗粒还包括8～20wt％的发泡剂，所述的发泡剂为碳酸氢盐或铝粉中的一种或两种任意比例的组合，优选碳酸氢盐。

进一步地，所述的粘结剂为氢氧化物或碱性氧化物的一种或两种与水泥的组合；其中，所述水泥为硅酸盐类水泥、铝酸盐类水泥或磷酸盐类水泥中的一种或多种组合，所述的氢氧化物为氢氧化钙，所述的碱性氧化物为氧化钙。优选的水泥为硅酸盐类水泥。

进一步的，所述的粘结剂为硅酸盐类水泥与氢氧化钙的混合物，按重量百分比由以下组分组成：12～24wt％硅酸盐类水泥、76～88wt％氢氧化钙。

进一步地，所述的颗粒为圆柱状颗粒。进一步地，所述的活性氧化铝目数为80～325；

进一步地，所述的含有高锰酸钠溶液的活性氧化铝颗粒，所制得的圆柱状颗粒直径为1～5mm、长度与直径的比值为1:20～20:1；通过挤压造粒法工艺制得。

进一步的，所述的含有高锰酸钠溶液的活性氧化铝颗粒的孔隙率为10～40％，优选15～30％。

进一步地，所述的含有高锰酸钠溶液的活性氧化铝颗粒，具体的制备工艺包括以下步骤：

1)将按重量百分比计，包括如下组分组成：4～12wt％的高锰酸钠、8～20wt％的水、50～65wt％的活性氧化铝、12～30wt％的粘结剂的组成成分充分混合得到混合物；

2)将步骤1)制得混合物通过挤压造粒机制成颗粒；

3)将步骤2)值得的颗粒进行固化处理，至固体颗粒的含水量为12～17％；所述的颗粒为圆柱状颗粒。进一步地，所述的活性氧化铝目数为80～325；

进一步地，所述的热熔胶为EVA热熔胶TPR热熔胶、PA热熔胶、PES热熔胶、PE热熔胶、PEA热熔胶和反应型热熔胶，所述的热熔的方式是在60～150℃条件下，通过滚筒过胶机或喷涂机先将热熔胶粘结在网状结构的网格上，再通过按压的方式将高锰酸盐型无机颗粒粘结在已粘结有热熔胶的网状结构的网格上。

有益效果

1采用高锰酸盐型无机颗粒附着在网状结构上形成高锰酸盐型无机颗粒层，过滤气体接触面积大，能有效过滤气体，并将有害物质吸附在无机颗粒层中，通过热熔连接点连接既保证了连接的稳定性占用颗粒层表面积小，容纳更多气体穿行，加快过滤效率，有利于减轻网整体重量。

2通过热熔胶法采用挤压造粒法工艺制备出了机械强度高的圆柱状高锰酸盐型无机颗粒；通过在高锰酸盐型无机颗粒中加入碳酸氢盐(例如碳酸氢钠)或铝粉作为发泡剂以提高制备出的有害气体去除介质的孔隙率，并制造出适量的贯通有害气体去除介质内部的孔洞，通过在高锰酸盐型无机颗粒中加入硅酸盐类水泥与氢氧化钙的混合物作为粘结剂，进一步提高了制备出的有害气体去除介质的机械强度。本发明所选用的原料成本低廉、生产工艺简单、适于大规模地生产和制造，并且去除有害气体(尤其是甲醛)的效率可观。

3采用含有高锰酸钠溶液的活性氧化铝作为高锰酸盐型无机颗粒，既确保了机械强度和吸附效率，又确保了安全性；同时，所使用的原料成本低廉，利于大规模地生产和制造；

4挤压造粒法制得的圆柱状颗粒直径为1～5mm、长度优选与直径同一数量级，既确保了机械强度，同时又确保了有贯通圆柱状颗粒内部的气道，并且还为与网状结构的热熔结合提供了足够的表面积；孔隙率为10～40％，优选15～30％的高锰酸钠溶液的活性氧化铝颗粒能产生较好的吸附效果，同时机械强度较好。

5材质为PET或PP的圆形网，成本低廉，并且容易加工和裁剪，利于各种类型、各种场合的空气净化设备的使用。

附图说明

图1为一种高效去除有害气体的过滤网中网状结构示意图。

图2为一种高效去除有害气体的过滤网中剖面结构示意图。

图3为一种去除有害气体的过滤网中剖面局部放大结构示意图。

1-高锰酸盐型无机颗粒层；2-热熔连接点；3-网状结构,4-圆形孔洞；

具体实施方式

实施例一：

参考《CN201910547521.1-一种有害气体去除介质及其制备方法》中的原料配比，将活性氧化铝510g、NaHCO₃ 130g、15wt％硅酸盐类水泥和85wt％氢氧化钙组成的粘结剂160g和27.6wt％浓度的高锰酸钠水溶液300ml(369g)先混合成粉剂，然后将粉剂通过挤压造粒的方式制成直径为2mm、长度为2mm的圆柱状颗粒。制备出的颗粒，先室温静置12h,再高温110℃固化1.8h，至固体颗粒的含水量为17％，即得到含10wt％高锰酸钠有害气体去除介质。

实施例二：

制备含12wt％高锰酸钠的有害气体去除介质

制备方法同实施例一，只改变高锰酸钠的含量，即将27.6wt％浓度的高锰酸钠水溶液300ml(369g)喷射到混合物上。

实施例三：

制备含8wt％高锰酸钠的有害气体去除介质

制备方法同实施例一，只改变高锰酸钠的含量，即将23.1wt％浓度的高锰酸钠水溶液300ml(355g)喷射到混合物上。

实施例四：

制备含6wt％高锰酸钠的有害气体去除介质

制备方法同实施例一，只改变高锰酸钠的含量，即将18.1wt％浓度的高锰酸钠水溶液300ml(342g)喷射到混合物上。

对上述4个实施例的产品进行性能测定

采用中国专利“CN200380104041.5高容量固体过滤介质”中，所提及的有害气体去除介质的容量测定的标准加速测试方法：

由于低浓度污染的空气供给，过滤介质的测试通常需要花费较长时间以获得结果，下面方法提供了介质吸附容量的加速实验，即将介质暴露于高浓度的污染气体下进行测试。

以硫化氢吸附实验为例，测试过程是在流动系统中进行。将已知体积的介质放置在吸附管中并在调节的、湿润清洁的空气体系中暴露于已知浓度为1vol.％的污染物气体。校准气流以提供1450±20ml/min的总流速。对于每升每分钟的空气流，每个过滤床应包含至少300ml的介质。去除能力的计算方法是50份每百万(ppm)的透过下，从每体积(立方厘米)的空气流中除去的污染物的数量(克)。

填充介质的吸附管应布置成空气和硫化氢的混合气体从管的底部进入，流过玻璃棉或珠粒，流过过滤介质，然后通过气体分析器进行分析。在开始分析样品前，应检查和排除气体系统中的泄漏。一旦准备就位，就开始混合气体的流动，记录时间，直到通过气体分析仪观察到50ppm的透过，再次记录时间。优选使用具有可变量程读数的气体分析仪，具有特定或多种气体能力。从上述分析得到的数据将使用以下公式得到所测介质的气体容量：

气体容量(GM/CC)＝K×10^-5×C×F×T/V

其中对于H₂S，常数K＝1.52；C为空气流中供给气体的浓度，vol.％；F为总流量，cc/min；T为达到50ppm的时间，min；V为吸附管介质塔的体积，cc(cm³)。

本发明所用的气体分析仪是固定式五合一气体检测报警仪MIC-600。测试结果如表-1所示。

表-1有害气体去除介质实施例的测试结果

<u>序号</u>	<u>高锰酸钠含量(wt％)</u>	<u>吸附容量(10<sup>-3</sup>g/cm<sup>3</sup>)</u>
			<u>实施例一</u>	<u>10</u>	<u>12.3</u>
<u>实施例二</u>	<u>12</u>	<u>10.9</u>
			<u>实施例三</u>	<u>8</u>	<u>10.2</u>
<u>实施例四</u>	<u>6</u>	<u>9.5</u>

根据表-1可知，实施例一的原料比例为吸附容量最佳的比例。

对比例一：

采用《CN201910547521.1-一种有害气体去除介质及其制备方法》中的制备方法，将活性氧化铝510g、NaHCO₃ 130g、15wt％硅酸盐类水泥和85wt％氢氧化钙组成的粘结剂160g，混合均匀并分三批依次加入到不断旋转的造粒圆盘中；造粒圆盘的倾角30°，转速40rpm，同时将27.6wt％浓度的高锰酸钠水溶液300ml(369g)喷射到上述混合物上；高锰酸钠溶液的喷射采用计量泵喷射，喷射速度为20ml/min；待上述混合物成为颗粒直径为4～6mm时，停止圆盘造粒与喷射工作，将颗粒取出；将步骤得到的颗粒室温静置12h,再高温110℃固化1.8h，至固体颗粒的含水量为17％，即得到含10wt％高锰酸钠有害气体去除介质。

实施例一与对比例一，造粒比例的对比如表-1所示、颗粒的机械强度(以抗压强度表示)的对比如表-2所示。其中，抗压强度采用单颗粒抗压强度测定仪进行测试，抗压强度的数值为该实施例的20个颗粒抗压测试的平均值。

表-1造粒比例的对比

<u>序号</u>	<u>原料重量(g)</u>	<u>造粒重量(g)</u>	<u>造粒比例(％)</u>
				<u>实施例一</u>	<u>1169</u>	<u>1107</u>	<u>94.7</u>
<u>对比例一</u>	<u>1169</u>	<u>942</u>	<u>80.6</u>

表-2颗粒的机械强度的对比

序号	抗压强度(N/粒)
		实施例一	68.5
对比例一	36.2

由表-1和表-2的结果可知，本发明的挤压造粒法的造粒比例与颗粒的机械强度，都优于圆盘造粒法。

对实施例一，分组采用压汞法进行测试，测试结果如表-3所示。

表-3压汞法的测试结果

样品编号	样品来源	孔隙率
			1#	实施例一	23.2％
2#	实施例一	28.7％
			3#	实施例一	17.1％

将实施例一、对比例一的颗粒，各称取330g，均采用EVA热熔胶，在110℃的加热条件下，通过滚筒过胶机将颗粒粘结在PET材质的圆形网(孔径为8mm，圆形网尺寸为22.5cm宽、23.5cm长)的网格上。颗粒与PET材质的圆形网的结合效率如表-4所示。

表-4颗粒与PET材质圆形网的结合效率

实施例	原料重量(g)	结合重量(g)	结合效率(％)
				实施例一	330.0	301.7	91.4
对比例一	330.0	74.9	22.7

由表-4可知，本发明的挤压造粒法所得的颗粒与圆盘造粒法所得的颗粒相比，与PET材质圆形网的结合效率更高。

采用《GB/T 18801-2015空气净化器》里的“附录C-气态污染物的洁净空气量的试验方法”，进行甲醛的去除效果的测试。实验机型为第三方厂家生产并销售的空气净化器。

第三方厂家生产并销售的空气净化器原装的过滤网作为对比例二；制作和对比例二的过滤网同等尺寸(503×284×57mm)的本发明的过滤网(网状结构为PET材质，孔径为8mm)，作为实施例五采用与实施例二中与PET材质的网状结构有效结合的有害气体过滤介质同等重量的(815.2g)、通过对比例一的制作方法制作的有害气体过滤介质，并将制作的有害气体过滤介质以滤料包的形式包装，作为对比例三。

在环境温度为(25±2)℃、环境湿度为(50±10)％RH、试验舱(密闭环境)体积为30m³的实验条件下，采用甲醛检测仪进行甲醛浓度的测量，实施例五、对比例二和对比例三在第三方厂家生产并销售的空气净化器开机即开启至最高风速档、并持续1小时后的CADR值(洁净空气输出比率)如表-4所示。

表-4 CADR值的对比

序号	过滤形式	有效成分	CADR值(m<sup>3</sup>/h)
				实施例五	过滤网	高锰酸钠	419
对比例二	过滤网	活性炭	234
				对比例三	滤料包	高锰酸钠	65

由表-4可知，本发明的过滤网具有高效的去除甲醛的效果，并且优于现有的市售的以活性炭为有效成分的过滤网，并且大幅度地优于以高锰酸盐为有效成分的滤料包。

实施例五的结构如图1和图2所示，一种去除有害气体的过滤网由网状结构3、高锰酸盐型无机颗粒组成，所述的高锰酸盐型无机颗粒附着在网状结构上形成高锰酸盐型无机颗粒层1。所述的高锰酸盐型无机颗粒通过热熔的方式与网状结构结合，高锰酸盐型无机颗粒与网状结构之间通过热熔连接点2连接。网状结构为圆形网，即具有圆形孔洞4。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种去除有害气体的过滤网，其特征在于，由网状结构、高锰酸盐型无机颗粒组成，所述的高锰酸盐型无机颗粒附着在网状结构上，形成高锰酸盐型无机颗粒层；所述高锰酸盐型无机颗粒通过热熔的方式与网状结构结合，高锰酸盐型无机颗粒与网状结构之间设有热熔连接点。

2.根据权利要求1所述的去除有害气体的过滤网，其特征在于，网状结构的材质为金属、无机材料和有机材料的一种。

3.根据权利要求2所述的去除有害气体的过滤网，其特征在于，网状结构的材质为PET或PP的有机材料。

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