RU2399391C1 - Filter catalytic material - Google Patents
Filter catalytic material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399391C1 RU2399391C1 RU2009128313/12A RU2009128313A RU2399391C1 RU 2399391 C1 RU2399391 C1 RU 2399391C1 RU 2009128313/12 A RU2009128313/12 A RU 2009128313/12A RU 2009128313 A RU2009128313 A RU 2009128313A RU 2399391 C1 RU2399391 C1 RU 2399391C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- filter
- catalyst
- catalytic
- carbon monoxide
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки воздуха от аэрозолей и монооксида углерода при концентрациях до 5-10 норм ПДК р.з. и может быть использовано в средствах индивидуальной защиты органов дыхания (СИЗОД) - респираторах в виде фильтрующей полумаски из волокнистых материалов и малогабаритных динамических системах очистки воздуха.The invention relates to the field of air purification from aerosols and carbon monoxide at concentrations up to 5-10 norms of maximum permissible concentration and can be used in personal respiratory protective equipment (RPE) - respirators in the form of a filtering half mask of fibrous materials and small-sized dynamic air purification systems.
Широкое применение в средствах защиты органов дыхания получили фильтровальные материалы Петрянова (ФП) (И.В.Петрянов, В.И.Козлов и др. «Волокнистые фильтрующие материалы». М.: Знание, 1968). Материалы представляют собой равномерные слои ультратонких полимерных волокон, нанесенных в процессе получения на тканевую подложку (марлю, бязь) или на основу из скрепленных между собой толстых полимерных волокон (нетканое полотно). Данные материалы широко применяются в средствах индивидуальной защиты для защиты органов дыхания от аэрозолей (И.В.Петрянов и др. «Лепесток» (Легкие респираторы). - М.: Наука, 1984). При низком аэродинамическом сопротивлении указанные материалы обладают высокой эффективностью защиты по аэрозолям, которая составляет в зависимости от марки 95- 99.9%, однако данные материалы не позволяют производить очистку воздуха от вредных газов и паров.The widespread use in respiratory protection is filter materials Petryanova (FP) (I.V. Petryanov, V.I. Kozlov and others. "Fibrous filtering materials." M .: Knowledge, 1968). The materials are uniform layers of ultrathin polymer fibers deposited during fabrication on a fabric substrate (gauze, calico) or on a base of thick polymer fibers bonded together (non-woven fabric). These materials are widely used in personal protective equipment to protect respiratory organs from aerosols (I.V. Petryanov et al. “Petal” (Light respirators). - M .: Nauka, 1984). With low aerodynamic drag, these materials have high aerosol protection, which, depending on the brand, is 95–99.9%, but these materials do not allow air purification from harmful gases and vapors.
Для комплексной защиты от аэрозолей и газов используются сорбционно-фильтрующие (фильтросорбирующие) или фильтрокаталитические материалы (ФКМ).For comprehensive protection against aerosols and gases, sorption-filtering (filter-sorbing) or filter-catalytic materials (FCM) are used.
Самой большой проблемой в этом случае является обеспечение необходимых защитных свойств волокнистыми материалами при допустимом сопротивлении воздушному потоку в тонком (толщиной 3 - не более 5 мм) слое. В этом случае используются только высокоактивные адсорбенты и хемосорбенты.The biggest problem in this case is the provision of the necessary protective properties of fibrous materials with acceptable resistance to air flow in a thin (3 - not more than 5 mm thick) layer. In this case, only highly active adsorbents and chemisorbents are used.
Данные требования обусловлены физиологическими возможностями человека и соответственно регламентируются стандартами на фильтрующие СИЗОД. Так, например, сопротивление фильтрующей полумаски класса FFP2 и FFP3 при объемной скорости постоянного потока 30 л/мин (ГОСТ Р 12.4.191-99) не должно превышать 70 и 100 Па соответственно.These requirements are due to the physiological capabilities of the person and are accordingly regulated by the standards for filtering RPDs. So, for example, the resistance of a filtering half mask of class FFP2 and FFP3 at a volumetric constant flow rate of 30 l / min (GOST R 12.4.191-99) should not exceed 70 and 100 Pa, respectively.
Известны по патентам РФ RU №2068282, A62B 7/10, 1996, RU 2161338, G21F 9/02, 2000, RU 2185877, B01D 32/02, 2002, RU 2230610, B01J 20/20, 2004, RU 2281798, A62B 23/02, 2006 сорбирующие волокнистые материалы, применяемые для очистки воздуха при концентрациях до 5 норм предельно допустимой концентрации рабочей зоны (ПДК р.з.), внутри которых размещен порошкообразный сорбент: либо активированный уголь - для поглощения органических веществ, либо сода - для поглощения кислых газов, либо импрегнированный йодидом калия уголь - для поглощения радиоактивного йода. Недостатком известных материалов является то, что они не очищают воздух от монооксида углерода.Known from RF patents RU No. 2068282, A62B 7/10, 1996, RU 2161338, G21F 9/02, 2000, RU 2185877, B01D 32/02, 2002, RU 2230610, B01J 20/20, 2004, RU 2281798, A62B 23 / 02, 2006 sorbent fibrous materials used for air purification at concentrations up to 5 norms of the maximum permissible concentration of the working area (MPC), inside which a powdery sorbent is placed: either activated carbon - for the absorption of organic substances, or soda - for absorption acid gases, or coal impregnated with potassium iodide - to absorb radioactive iodine. A disadvantage of the known materials is that they do not clean the air of carbon monoxide.
Известен по пат. RU 2153386, B01D 39/00, 2000, семислойный волокнистый сорбционно-фильтрующий защитный материал, содержащий слой, сорбирующий аэрозольные вещества, из перхлорвиниловых волокон и несколько газофильтрующих слоев из полимерных и/или углеродных волокнистых материалов. Данный материал не защищает от СО, обладая высоким сопротивлением, не может применяться в облегченных СИЗОД.Known by US Pat. RU 2153386, B01D 39/00, 2000, a seven-layer fibrous sorption-filtering protective material containing an aerosol sorbing layer of perchlorovinyl fibers and several gas-filtering layers of polymer and / or carbon fiber materials. This material does not protect against CO, having a high resistance, cannot be used in lightweight RPPS.
Известен фильтрующесорбирующий элемент для средств очистки воздуха вредных производств (пат. RU 2195993, B01D 39/14, 2003), обладающий способностью к защите от СО при концентрации 0.1 мг/л. Элемент выполнен из термопластичного полимера, в котором распределены частицы катализатора, скрепленные равномерно распределенными между ними частицами термопластичного полимера. Недостатком данного материала является то, что он изготавливается в форме таблеток или полых цилиндров и не может использоваться в системах сложной конфигурации, например в фильтрующих респираторах, имеющих чашеобразную форму.Known filtering element for air purifiers harmful industries (US Pat. RU 2195993, B01D 39/14, 2003), with the ability to protect against CO at a concentration of 0.1 mg / L. The element is made of a thermoplastic polymer in which catalyst particles are distributed, bonded together by particles of a thermoplastic polymer uniformly distributed between them. The disadvantage of this material is that it is made in the form of tablets or hollow cylinders and cannot be used in systems of complex configuration, for example, in filtering respirators having a cup shape.
Наиболее близким по техническому решению к предложенному материалу является сорбирующий материал фильтра по патенту RU №36238, A62B 23/02,2004, содержащий слой ионообменного волокнистого фильтрующего материала с воздухопроницаемостью 220-390 дм3/(м2с) и наполняющий его тонкоизмельченный катализатор окисления СО - гопкалит с размером частиц 20-40 мкм.The closest technical solution to the proposed material is the sorbent filter material according to patent RU No. 36238, A62B 23 / 02,2004, containing a layer of ion-exchange fibrous filter material with air permeability of 220-390 dm 3 / (m 2 s) and a finely ground oxidation catalyst filling it CO - hopcalite with a particle size of 20-40 microns.
Недостатком данного фильтра является то, что данный сорбирующий материал фильтра с катализатором гопкалит:The disadvantage of this filter is that this sorbent filter material with a hopcalite catalyst:
а) неэффективен при использовании его во влажной атмосфере без дополнительного слоя осушителя, что приводит к ограничению его применения в объектах, имеющих малую толщину и ограничение по сопротивлению в динамических условиях, например, в фильтрующих полумасках массой до 50 г и толщиной не более 5 мм;a) it is ineffective when used in a humid atmosphere without an additional desiccant layer, which leads to a limitation of its use in objects having a small thickness and limited resistance in dynamic conditions, for example, in filter masks weighing up to 50 g and a thickness of not more than 5 mm;
б) не способен прочно удерживать частицы катализатора размером 20-40 мкм в слое материала в динамических потоках, что приводит к их выдуванию в процессе использования, перераспределению частиц в слое при транспортировке и хранении, а это, в свою очередь, приведет к потерям катализатора и невозможности обеспечения высокого качества очистки и, как следствие, невозможности его использования, например, в респираторах.b) it is not able to firmly hold catalyst particles with a size of 20-40 microns in a layer of material in dynamic flows, which leads to their blowing during use, the redistribution of particles in the layer during transportation and storage, and this, in turn, will lead to loss of catalyst and the impossibility of ensuring high quality cleaning and, as a consequence, the impossibility of its use, for example, in respirators.
Решаемой технической задачей и достигаемым техническим результатом является создание фильтрокаталитического материала, обладающего одновременно комплексом следующих полезных свойств:The technical problem to be solved and the technical result achieved is the creation of a filter-catalytic material that simultaneously possesses a set of the following useful properties:
- защита от монооксида углерода при концентрации 5-10 ПДК р.з. и аэрозолей,- protection against carbon monoxide at a concentration of 5-10 MAC p.z. and aerosols
- низкое аэродинамическое сопротивление, что позволяет использовать его, в частности, в респираторах в виде фильтрующей полумаски с сопротивлением воздушному потоку не более 100 Па при объемной скорости 30 л/мин (ГОСТ Р 12.4.191-99),- low aerodynamic drag, which allows it to be used, in particular, in respirators in the form of a filtering half mask with an air flow resistance of not more than 100 Pa at a space velocity of 30 l / min (GOST R 12.4.191-99),
- способность удерживать частицы катализатора в слое фильтрокаталитического материала.- the ability to retain catalyst particles in a layer of filter-catalytic material.
Технический результат достигается тем, что фильтрокаталитический материал содержит волокнистый каталитический слой (слой 1), состоящий из иглопробивного фильтровального материала (ИМ) поверхностной плотностью не более 220-250 г/м3 с равномерно распределенными в его объеме частицами порошкообразного (тонкоиз-мельченного) дисперсностью до 100 мкм палладийсодержащего катализатора низкотемпературного окисления монооксида углерода при повышенной влажности воздуха при отношении компонентов, мас.%:The technical result is achieved by the fact that the filter material contains a fibrous catalytic layer (layer 1), consisting of needle-punched filter material (IM) with a surface density of not more than 220-250 g / m 3 with powder particles (finely divided) uniformly distributed in its volume up to 100 microns of a palladium-containing catalyst for low-temperature oxidation of carbon monoxide at high humidity with a ratio of components, wt.%:
катализатор -15-50,catalyst -15-50,
ИМ - остальное,IM - the rest,
который расположен между слоями из фильтрующего материала, выполненными из электростатически заряженных тонковолокнистых полимерных волокон (слои 2, 3).which is located between the layers of filter material made of electrostatically charged fine fiber polymer fibers (layers 2, 3).
Слои тонковолокнистого фильтрующего материала из электростатически заряженных полимерных волокон имеют одинаковое сопротивление или один слой имеет сопротивление 13-19 Па (слой 2), другой слой - 6-10 Па (слой 3) при линейной скорости воздушного потока 1 см/с. Слой фильтрующего материала из электростатически заряженных тонковолокнистых полимерных волокон с сопротивлением 6-10 Па может служить подложкой для каталитического слоя.The layers of fine-fiber filtering material from electrostatically charged polymer fibers have the same resistance or one layer has a resistance of 13-19 Pa (layer 2), the other layer is 6-10 Pa (layer 3) with a linear air flow rate of 1 cm / s. A layer of filtering material from electrostatically charged fine-fiber polymer fibers with a resistance of 6-10 Pa can serve as a substrate for the catalytic layer.
При концентрации катализатора в каталитическом слое ниже 15% происходит проскок монооксида углерода, при увеличении концентрации выше 50% фильтрующие слои должны обладать минимальным сопротивлением, что приводит к увеличению коэффициента проникновения аэрозоля.When the catalyst concentration in the catalytic layer is lower than 15%, carbon monoxide breakthrough occurs, with an increase in concentration above 50%, the filter layers should have a minimum resistance, which leads to an increase in the aerosol penetration coefficient.
Отличие и преимущество предложенного фильтрокаталитического материала (ФКМ) в сравнении с известным заключается в том, что используемый палладийсодержащий катализатор низкотемпературного окисления монооксида углерода показал достаточную активность при повышенной влажности воздуха, что позволяет использовать катализатор с частицами более крупной фракции (до 100 мкм, в прототипе 40-60 мкм), каталитический слой располагается между слоями тонковолокнистого фильтрующего материала, дополнительно удерживающими частицы катализатора при использовании материала в динамическом потоке воздуха. Слои тонковолокнистого фильтрующего материала обеспечивают также очистку воздуха от аэрозолей любой степени дисперсности.The difference and advantage of the proposed filter-catalytic material (FCM) in comparison with the known one is that the used palladium-containing catalyst for low-temperature oxidation of carbon monoxide showed sufficient activity at high air humidity, which allows the use of a catalyst with particles of a larger fraction (up to 100 μm, in the prototype 40 -60 μm), the catalytic layer is located between the layers of fine fiber filter material, additionally holding the catalyst particles during use lzovanii material in a dynamic air stream. The layers of fine fiber filter material also provide air purification from aerosols of any degree of dispersion.
Применение указанных признаков в предложенном материале позволяет достичь высокого качества очистки воздуха от монооксида углерода и аэрозолей при использовании этого материала для очистки воздуха в бытовых воздухоочистителях и в облегченных респираторах за счет полного исключения проскока аэрозолей и снижения концентрации монооксида углерода до допустимых норм и тем самым повысить надежность защиты.The use of these features in the proposed material allows to achieve high quality air purification from carbon monoxide and aerosols when using this material for air purification in household air purifiers and in lightweight respirators by completely eliminating aerosol leakage and reducing the concentration of carbon monoxide to acceptable standards and thereby increase reliability protection.
Сущность изобретения подтверждается примерами 1-7, представленными в нижеследующей таблице.The invention is confirmed by examples 1-7 presented in the following table.
Для испытаний брали катализатор по ТУ 2178-046-05784466-2007 (изготавливаемый по патенту RU 2267354, B01J 23/89, 2006), волокнистые материалы: для каталитического слоя - иглопробивной фильтровальный материал (например, материал из 100% полиэфирного волокна или волокнистый материл Геоком Д-160, материал арт. 073(200)-ФА-2,073(250), ФА-3) поверхностной плотностью 220-250 г/м2, для фильтрующих слоев - материал из электростатически заряженных тонковолокнистых полимерных волокон с различным сопротивлением воздушному потоку (см. таблицу, примеры 1-7).For testing, we took the catalyst according to TU 2178-046-05784466-2007 (manufactured according to patent RU 2267354, B01J 23/89, 2006), fibrous materials: for the catalytic layer - needle-punched filter material (for example, material made of 100% polyester fiber or fibrous material Geokom D-160, material art. 073 (200) -FA-2,073 (250), FA-3) with a surface density of 220-250 g / m 2 , for filter layers - material from electrostatically charged fine-fiber polymer fibers with different air flow resistance (see table, examples 1-7).
Коэффициент проникания (Кпр) по аэрозолю масляного тумана (МТ) с диаметром частиц 0.29-0.34 мкм и сопротивление материала определяли по ГОСТ 12.4.028-76.The penetration coefficient (KPR) by oil mist (MT) aerosol with a particle diameter of 0.29-0.34 μm and the material resistance were determined according to GOST 12.4.028-76.
Защитную эффективность по CO в динамических условиях оценивали по времени 50% снижения концентрации CO при влажности потока 70%, температуре 21+/-2°C, концентрации CO 200 мг/м3. Испытания проводили на установке динамического типа "Динамика-4" при линейной скорости потока 2 см/с. Начальную и выходную, в мг/м3, концентрацию оксида углерода определяли газоанализатором "Магнистор" (разработчик и изготовитель ООО «Мониторинг"). Допустимая основная погрешность ±20% с диапазоном измерений 0-50 РРМ.The protective efficacy of CO under dynamic conditions was evaluated by the time of a 50% decrease in CO concentration at a flow humidity of 70%, a temperature of 21 +/- 2 ° C, and a CO concentration of 200 mg / m 3 . The tests were carried out on the installation of the dynamic type "Dynamics-4" at a linear flow rate of 2 cm / s. The initial and output, in mg / m 3 , concentration of carbon monoxide was determined by a Magnistor gas analyzer (developed and manufactured by Monitoring LLC). Permissible basic error is ± 20% with a measurement range of 0-50 PPM.
Из данных таблицы видно, что увеличение времени защитного действия за счет введения большего количества катализатора увеличивает сопротивление, которое достигает предельного значения при содержании катализатора выше 50% (пример 7), уменьшение сопротивления слоев фильтрующего материалов до 6 Па (пример 7) приводит к увеличению коэффициента проникания тест-аэрозоля.The table shows that an increase in the time of the protective effect due to the introduction of a larger amount of catalyst increases the resistance, which reaches a limit value when the catalyst content is above 50% (example 7), a decrease in the resistance of the layers of filtering materials to 6 Pa (example 7) leads to an increase in the coefficient penetration of a test aerosol.
Таким образом предложен фильтрокаталитический материал, обеспечивающий защиту как от монооксида углерода, так и от аэрозолей, способный работать при повышенной влажности воздуха и обеспечивающий удовлетворительное удерживание катализатора в слое.Thus, a filter-catalytic material is proposed that provides protection both from carbon monoxide and from aerosols, capable of working at high air humidity and ensuring satisfactory retention of the catalyst in the layer.
На основе предлагаемого фильтрокаталитического материала изготовлены респираторы. Проведены лабораторные и эксплуатационные испытания в и на рабочих местах сотрудников ДПС ГИБДД. Респираторы получили положительную оценку при их опытной носке.Based on the proposed filter-catalytic material, respirators are manufactured. Laboratory and operational tests were carried out in and at the workplace of traffic police officers. Respirators received a positive assessment with their experienced wear.
Планируется дальнейшее производство материала и его использование.Further production of the material and its use are planned.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009128313/12A RU2399391C1 (en) | 2009-07-23 | 2009-07-23 | Filter catalytic material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009128313/12A RU2399391C1 (en) | 2009-07-23 | 2009-07-23 | Filter catalytic material |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2399391C1 true RU2399391C1 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939026
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009128313/12A RU2399391C1 (en) | 2009-07-23 | 2009-07-23 | Filter catalytic material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2399391C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487745C1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-07-20 | ООО "АэроФильтр ОЦНТ групп" | Sorption-filtration sandwich material and filter with such material |
DE102022116641A1 (en) | 2022-07-04 | 2024-01-04 | Hochschule Niederrhein, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Process for the surface catalytic treatment of polymer fibers and/or polymer sheets and the use thereof |
-
2009
- 2009-07-23 RU RU2009128313/12A patent/RU2399391C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2487745C1 (en) * | 2011-12-02 | 2013-07-20 | ООО "АэроФильтр ОЦНТ групп" | Sorption-filtration sandwich material and filter with such material |
DE102022116641A1 (en) | 2022-07-04 | 2024-01-04 | Hochschule Niederrhein, Körperschaft des öffentlichen Rechts | Process for the surface catalytic treatment of polymer fibers and/or polymer sheets and the use thereof |
WO2024008707A1 (en) | 2022-07-04 | 2024-01-11 | Hochschule Niederrhein | Surface-catalytically finished polymer fibres and/or polymeric sheets, method for surface-catalytically finishing same, and use thereof for producing an air purification filter |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2490051C2 (en) | Compact filter for various gases | |
US5714126A (en) | Respirator filter system | |
JP7083469B2 (en) | Air filter containing metal-containing polymer adsorbent | |
US9358494B2 (en) | End of service life indicating systems for layered filter cartridges | |
RU2469756C1 (en) | Moulded layered non-woven fabric containing particles | |
AU2014347246B2 (en) | Layered or mixed sorbent bed protective filtration device | |
WO2001097965A1 (en) | Adsorbent, process for producing the same, and applications thereof | |
AU2014237705B2 (en) | End of service life indicating systems for layered filter cartridges | |
US9908076B2 (en) | Layered or mixed sorbent bed protective filtration device | |
US9757678B2 (en) | Layered or mixed sorbent bed protective filtration device | |
KR101991509B1 (en) | Renewable air filter for cleaning fine dust and air pollution prevention device containing the same | |
RU2399391C1 (en) | Filter catalytic material | |
CN106268041A (en) | A kind of for composite purifying air and its preparation method and application | |
US20160166970A1 (en) | Filtering Material and Use Thereof | |
CN107376585A (en) | A kind of air purifier composite and its purge module | |
JP4627615B2 (en) | Filter material and filtration method for filtering contaminants from air or other gases | |
KR20210025381A (en) | Wettype-modifiable Multilayer Filtration System and Filter Unit Comprising Thereof | |
US20230089270A1 (en) | Dual application nanoparticle coated filtration system for air pollution and virus abatement | |
KR101412009B1 (en) | Canister for a gas mask | |
CN105231527A (en) | High-function filter film and preparation method thereof and mask with multiple filter functions | |
KR20210025382A (en) | Wettype-modifiable Multilayer Filtration System and Filter Unit Comprising Thereof | |
RU2495694C1 (en) | Combined filter (versions) | |
Baysal | Development and characterisation of functional nanofibers for face mask applications | |
US20220339471A1 (en) | Multi-layer filtration system and filter unit comprising same | |
RU2495693C1 (en) | Combined filter (versions) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TK4A | Correction to the publication in the bulletin (patent) |
Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 26-2010 FOR TAG: (72) |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170724 |