CN106166423A - 一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，包括竖直或倾斜设置的基板，所述基板是三维通孔网络结构或部分孔洞彼此相连的多孔结构；所述基板包含纤毛并附着于所述三维通孔网络结构中或多孔结构的孔洞中；工作时，液体自上而下通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器，风从左到右通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器。附着的纤毛在工作时和液体接触，由于材料的亲水性或静电作用，形成水膜，高效过滤空气中所携带的小分子颗粒灰尘及各种悬浮物，并通过溶解作用将空气中的易溶性气体分子从空气中去除。本发明较其它多相空气过滤器有更强的净化效果，可在连续或间歇式气液交互模式下使用，减少风阻，降低能耗，可以循环使用。

Description

一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器及其制备方法

技术领域

本发明涉及高效空气过滤器及其制备方法，具体涉及一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器及其制备方法。

背景技术

工业化的不断加剧，空气污染的问题开始受到人们的重视，在这种情况下空气净化器应运而生，高效空气过滤器（HEPA）是现在多数空气净化器上所采用的主要过滤网，主要用于过滤直径在0.3μm以上的小分子颗粒灰尘及各种悬浮物。

目前，市场上美国3M、夏普等多家公司主要研发HEPA，材质种类繁多，有PP滤纸、玻璃纤维、PP+PET复合滤纸、熔喷涤纶无纺布和熔喷玻璃纤维等，采用的不同的净化技术，虽然一定程度上起到了改善空气品质的作用，但是不同程度地存在阻力较大、使用寿命短、不能再生等各种缺点。

纳米材料光催化环境污染治理技术是国际上普遍认可的治理低浓度有机污染气体、消毒灭菌最有效的先进技术，它具有反应条件温和、经济和对细菌、病毒，及污染物全面处理的特点。但是只能清除部分挥发性有机物，分解部分有气味的气体，净化效率较低；负离子净化依靠吸附带正电离子的悬浮颗粒，中和成无电荷后沉降，使空气得到净化。但是负离子净化空气仅仅是降低空气中的悬浮颗粒物的浓度，不能杀死病毒、细菌，也不能分解污染物；臭氧消毒不但对各种细菌有极强的杀灭能力，而且对杀死霉菌也很有效。但是臭氧有很强的腐蚀性，对人的呼吸系统有刺激作用，不宜在有人的条件下使用，同时对橡胶制品，如沙发、医用胶手套、胶皮管等均有腐蚀；多层过滤除尘能捕捉包括液滴在内的任何形式颗粒物，依靠密集的过滤网格，采用物理过滤方式，这就存在一个明显的缺点：密度越高的过滤器滤除的尘埃颗粒直径越小，净化效果越好，但会产生很强的阻力，降低风速，影响净化效率，因而单靠过滤网净化有一定的局限性，需加大风机功率，这样噪音易超标，能耗较高，且高效滤网要经常更换，耗材量大；静电除尘依靠高压静电形成的电场磁力吸附空气中的灰尘，减少灰尘而净化空气。但是它不能直接杀死病毒、细菌，分解污染物，若积尘太多未清理或静电吸尘器效率下降，易造成二次污染。同时由于高压放电的缘故，需配置安全保护装置，在大型公共场所或对消毒条件要求较高的室内场所一般不宜使用，也不适合民用；紫外线消毒电离那些被紫外线直接照射的有机物分子、细菌、病毒等使之分解、失活。但是紫外线对有机污染物、灰尘无法净化，所以此技术多用于医院消毒，且强度要求较高，纯紫外线一般要在10000μW以上，所以能耗较高；净离子群空气净化技术是由夏普独自开发的空中除菌技术，高压电将有害细菌，病毒等分解，不需要滤网，降低风阻，提高效率，但高压电本身也存在安全问题，同样需要配套安全保护措施；活性炭净化技术依靠活性炭高度发达的孔隙结构，构成一个强大吸附力场，将气体分子吸入孔内，达到净化空气的作用，但是活性炭仅仅是物理吸附作用，净化能力有限，并且活性炭不可再生，过滤网维护成本高，HEPA过滤网的使用寿命仅能维持在半年左右，更换费用昂贵，此外国内没有相应的回收机制，对环境造成污染。

CN1087251A公开了一种带有钩状纤毛的鬃式纤毛除尘刷。该发明利用鬃式纤毛在操作中易于倒伏的特性，将鬃式纤毛除尘刷两侧的部分纤毛变形为带有钩端向外的倒钩的钩状纤毛，这样当纤毛倒伏时，利于清除絮状尘埃。但该发明仅用于制备成吸尘器吸头毛刷，并且需要另外自行清理纤毛上的尘埃，操作不便。CN105457406A公开了一种多能效低风阻空气净化过滤网。该多能效低风阻空气净化过滤网由壳体、粗效过滤纤维网和以壳聚糖为主的功能材料组成，粗效过滤纤维网装在壳体中，以壳聚糖为主的功能材料附着在所述粗效过滤纤维网上。以此过滤空气中的细颗粒物、甲醛、VOC等多种污染物，是一种多能效、低风阻、高容尘量、长时效的空气净化过滤网。但是，该多能效低风阻空气净化过滤网仍是采用物理吸附的方式，并采用了大量化学试剂，更换频繁，同时容易造成环境污染。

发明内容

本发明解决的问题是：针对市场上为了净化越来越小的颗粒物例如PM0.3，而将HEPA的网格越做越小而引起风阻太大，并且寿命不高，需要经常替换的弊端，发明人从除尘刷上鬃式纤毛获得灵感，采用附着纤毛的HEPA过滤器使得同时结合多相净化技术，将多相净化的筛板和带纤毛的HEPA过滤器合二为一，更加有效地解决细小颗粒物的净化问题，同时降低风阻，压缩体积。

因此提供的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器及其制备方法， 包括竖直或倾斜设置的基板，所述基板是三维通孔网络结构或部分孔洞彼此相连的多孔结构；所述基板包含纤毛，所述纤毛附着于所述三维通孔网络结构中或多孔结构的孔洞中；工作时，液体自上而下通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器，风从左到右通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器。附着的纤毛在工作时和液体接触，由于材料的亲水性或静电作用，形成水膜，高效过滤空气中所携带的小分子颗粒灰尘及各种悬浮物，并通过溶解作用将空气中的易溶性气体分子从空气中去除。

进一步地，还包括设置于所述基板上方的喷淋头。

进一步地，所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器可以包含多个平行放置的基板。风从左到右经过多级基板，形成多级净化。

进一步地，所述纤毛的材质是亲水材料，最好具备高强度、纳米尺寸和静电吸附性。

进一步地，纤毛长度为1-10000μm，宽度为0.05-10μm。

进一步地，所述基板中三维通孔网络结构或多孔结果的孔洞尺寸为0.001-10cm²。

进一步地，所述基板的纵向厚度是1-400mm。

进一步地，所述基板的材料是材料是氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅、聚氨酯、麦饭石中的一种或几种。

本发明还提供一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器的制备方式，其特征在于，包括以下制备步骤：

（1）在熔融状态的高分子材料，例如塑料中加入粘结剂，混合均匀后将所述基板浸渍其中，反复提拉几次；

（2）将浸渍提拉过的基板风干，再用水冲洗，去除表面粘附地不牢固的纤毛，得到含纤毛的多相净化高效空气过滤器。

进一步地，步骤A中高分子材料可以是聚酰亚胺、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、聚四氟乙烯、尼龙、聚氨酯和聚丙烯中的一种。

在使用时，所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器可以是连续性进行，也可以间歇性进行，具体做法是间歇性打开喷淋头喷撒液体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1） 现有技术中HEPA能过滤掉PM0.3的网孔太小，风阻太大，并且寿命不高，需要经常替换，本发明在较大的孔洞尺寸结构中设置了纤毛用来过滤细微颗粒物减少了风阻，降低了能耗；并且结合多相净化模块使用，通过水流带走附着在纤毛上的颗粒物，可以循环使用，提高寿命。

2） 所述纤毛材料采用亲水材料制成，最好是高强度、小尺寸、静电极性的聚酰亚胺，一定程度上也具有抑菌的作用，使用寿命长。

3） 将多相净化的筛板和带纤毛的HEPA过滤器合二为一大大压缩了整机的体积，推动了微型空气净化器的发展。

4） 通过设置多个基板，形成多级净化，成倍提高净化效率；可以连续性或间歇性进行，操作方式灵活可控。

附图说明

图1为实施例中含纤毛的多相净化高效空气过滤器的结构示意图。

图2为实施例中含纤毛的多相净化高效空气过滤器的单元结构示意图。

图3为实施例中含纤毛的多相净化高效空气过滤器的侧视图。

1-基板；2-纤毛。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。

实施例

如图1-3所示的含纤毛的多相净化高效空气过滤器包括竖直设置的基板1，实际操作中也可以倾斜放置。所述基板是三维通孔网络结构或部分孔洞彼此相连的多孔结构；基板1可以是圆形或方形。所述基板1包含纤毛2，所述纤毛2附着于所述三维通孔网络结构中或多孔结构的孔洞中。

所述基板1中三维通孔网络结构或多孔结果的孔洞尺寸为0.001-10cm²，所述基板1的纵向厚度是1-400mm。所述基板1的材料是材料是氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅、聚氨酯、麦饭石中的一种或几种。

所述纤毛2的材质是亲水材料，本实施例中使用的是具备高强度、纳米尺寸和静电吸附性的聚酰亚胺。

纤毛2长度为1-10000μm，宽度为0.05-10μm。

所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器还包括设置于所述基板1上方的喷淋头。

所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器可以包含多个平行放置的基板1，风从左到右经过多级基板，形成多级净化。

所述的含纤毛的多相净化高效空气过滤器的制备方式包括以下制备步骤：

1） 在熔融状态的高分子材料，例如塑料中加入粘结剂，混合均匀后将所述基板浸渍其中，反复提拉几次；

2）将浸渍提拉过的基板风干，再用水冲洗，去除表面粘附地不牢固的纤毛，得到含纤毛的多相净化高效空气过滤器。

上述步骤中高分子材料可以是聚酰亚胺、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、聚四氟乙烯、尼龙、聚氨酯和聚丙烯中的一种。

所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器是作为净化模块内置于空气净化器中使用的，并且使用环境限于液体环境，使用时需要采用适当排水装置，所述过滤器实质上是将多相净化技术中的筛板和带纤毛的HEPA过滤器合二为一，使得净化效率显著提高，尤其是去除PM2.5以下直径的颗粒物，并大大延长了使用寿命。在使用时，所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器可以是连续性进行，也可以间歇性进行，具体做法是间歇性打开喷淋头喷撒液体。

如图3所示，工作时，液体自上而下通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器，基板上形成天然液膜，风从左到右通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器，附着的纤毛在工作时和液体接触，由于材料的亲水性或静电作用，形成水膜，高效过滤空气中所携带的小分子颗粒灰尘及各种悬浮物，并通过溶解作用将空气中的易溶性气体分子从空气中去除，而留在基板或纤毛上的污染物经过水流被冲刷带走。该过滤器的净化总效率可达到99.999%。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明得到实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，包括竖直或倾斜设置的基板，所述基板是三维通孔网络结构或部分孔洞彼此相连的多孔结构；

所述基板包含纤毛，所述纤毛附着于所述三维通孔网络结构中或多孔结构的孔洞中；

工作时，液体自上而下通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器，风从左到右通过所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器。

2.根据权利要求1所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，还包括设置于所述基板上方的喷淋头。

3.根据权利要求2所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，所述含纤毛的多相净化高效空气过滤器包含多个平行放置的基板。

4.根据权利要求1所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，所述纤毛的材质是亲水材料。

5.根据权利要求4所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，纤毛长度为1-10000μm，宽度为0.05-10μm。

6.根据权利要求5所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，所述基板中三维通孔网络结构或多孔结果的孔洞尺寸为0.001-10cm²。

7.根据权利要求1所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，所述基板的纵向厚度是1-400mm。

8.根据权利要求1所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器，其特征在于，所述基板的材料是材料是氧化铝、氧化硅、氮化硅、碳化硅、聚氨酯、麦饭石中的一种或几种。

9.根据权利要求1-8所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器的制备方式，其特征在于，包括以下制备步骤：

(1)在熔融状态的高分子材料，例如塑料中加入粘结剂，混合均匀后将所述基板浸渍其中，反复提拉；

(2)将浸渍提拉过的基板风干，再用水冲洗，去除表面粘附地不牢固的纤毛，得到含纤毛的多相净化高效空气过滤器。

10.根据权利要求9所述的一种含纤毛的多相净化高效空气过滤器的制备方式，其特征在于，步骤(1)中高分子材料是聚酰亚胺、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、聚四氟乙烯、尼龙、聚氨酯和聚丙烯中的一种。