分层或混合吸附剂床防护过滤装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种过滤装置，该过滤装置包括：流体不可透过的外壳，该外壳具有气体入口和气体出口；以及包含在外壳内的第一过滤器介质粒子和第二过滤器介质粒子，第一过滤器介质粒子具有扩展的表面积基材并且含有至少一种金属浸渍剂，第二过滤器介质粒子具有扩展的表面积氢氧化锆基材。该装置可以在含有各种有害气体的气氛中使用，并且可以提供相较于仅含有第一过滤器介质粒子或仅含有第二过滤器介质粒子的过滤装置而言在NOx穿透时间方面尤其有益的改善。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于联邦资助的研究或开发的声明本专利技术是在由美国陆军研发和工程指挥部(U.S.ArmyResearch,DevelopmentandEngineeringCommand；RDECOM)授予的合同号W911SR-09-C-0037的政府支持下进行。美国政府拥有本专利技术的某些权利。
本专利技术涉及用于除去呼吸空气中的污染物的过滤器介质。
技术介绍
扩展的表面积基材粒子，诸如活性炭、氧化铝、沸石等等，由于它们除去空气中的大范围污染物的能力而被广泛用于空气过滤。这些材料的高度多孔结构提供高表面积，从而非常适用于过滤目的。就活性炭而言，多孔性得自制造的“活化”阶段期间受控的氧化作用。这种炭除去空气中污染物的能力一般来讲涉及直接吸收并且取决于气态分子与炭表面之间的分子级相互作用。这种相互作用的程度可取决于以下因素，包括：炭的物理与化学表面特征、气体化合物的分子形状与大小、待过滤气体流中气体化合物的浓度、炭床中的停留时间、温度、压力和其他化学物质的存在。根据经验，就单一污染物而言，吸附程度主要取决于沸点。一般来讲，沸点越高，炭除去化学物质的能力越大。因此，未浸渍的炭自身并不具有很大的除去空气中低沸点气体(包括反应性气体)或蒸汽的能力。已设想出将化学物质掺入到炭中的处理方式以得到改善的污染物除去能力。这些处理方式一般称为“浸渍”法，并且该处理所得的结果为“浸渍”炭。美国国家职业安全与健康研究所(NationalInstituteforOccupationalSafetyandHealth；NIOSH)设定了关于呼吸器与免遭化学、生物、放射性与核(CBRN)试剂的呼吸防护的标准。关于操作式和逃出(escape)型过滤器的NIOSHCBRN标准通常要求，合格的过滤装置能够除去生物颗粒和其他颗粒，以及被选中代表毒性化合物家的10种气体。这10种NIOSH气体为二氧化硫(SO2)、硫化氢(H2S)、甲醛(H2CO)、氨(NH3)、氰化氢(HCN)、氯化氰(ClCN、或CK)、光气(COCl2)、环己烷(C6H12)、二氧化氮(NO2)和膦(PH3)。通常，符合NIOSH标准的过滤器使用能够除去所有这些气体的炭进行构造、或者使用总体除去所列出的所有类型化合物的炭层进行构造。通常，所列出的气体中的一种推动对更大量的颗粒状吸附剂材料的需要。就目前的炭技术而言，这种气体通常是氨或二氧化硫。
技术实现思路
关于针对目标气体提供的防护，高度期望改善目前工业可替换的过滤罐/过滤器组件的性能。尽管在许多情况下适用的标准是性能标准而不是设计标准，但是期望使过滤罐/过滤器的总体积和深度减到最小。这样做有助于保持使用者的视野并且限制过滤罐/过滤器组件的总重量以及在穿戴时可能施加在使用者颈部肌肉上的杠杆作用。我们已发现，通过用新型过滤器介质组合替换目前典型过滤罐/过滤器组件中的全浸渍炭填充物可以实现有益的性能改善。因此，在一个方面，本专利技术提供一种过滤装置，该过滤装置包括：A)流体不可透过的外壳，该外壳具有气体入口和气体出口；以及B)设置在外壳中的多个第一过滤器介质粒子和多个第二过滤器介质粒子，第一过滤器介质粒子包括含有至少一种金属浸渍剂的扩展的表面积基材，第二过滤器介质粒子包括扩展的表面积氢氧化锆基材。在这样一种装置的一个优选的实施例中，第一过滤器介质粒子和第二过滤器介质粒子以不同的层的形式存在，即，作为包括多个第一过滤器介质粒子的第一层和作为包括多个第二过滤器介质粒子的第二层，第一过滤器介质粒子包括含有至少一种金属浸渍剂的扩展的表面积基材，第二过滤器介质粒子包括扩展的表面积氢氧化锆基材。在另一方面，本专利技术提供一种用于制备过滤装置的方法，该方法包括：A)提供流体不可透过的外壳，该外壳具有气体入口和气体出口；B)设置在外壳中的多个第一过滤器介质粒子和多个第二过滤器介质粒子，第一过滤器介质粒子包括含有至少一种金属浸渍剂的扩展的表面积基材，第二过滤器介质粒子包括扩展的表面积氢氧化锆基材。这种方法的一个优选的实施例涉及将第一过滤器介质粒子和第二过滤器介质粒子以不同的层的形式设置在外壳中，即，作为包括多个第一过滤器介质粒子的第一层和包括多个第二过滤器介质粒子的第二层，第一过滤器介质粒子包括含有至少一种金属浸渍剂的扩展的表面积基材，第二过滤器介质粒子包括扩展的表面积氢氧化锆基材。所公开的过滤装置和方法可用于个人防护或集体防护。例如，所公开的方法可用于制造个人呼吸防护装置(包括被动空气净化呼吸器或非动力呼吸器，以及动力空气呼吸器)，以及用于制造用于建筑、车辆和人类居住、工作或聚集的其他地方的集体防护装置(包括HVAC过滤器和车辆过滤器)。所公开的过滤装置和方法提供在二氧化氮、硫化氢、氨和甲醛的穿透时间方面尤其有益的改善。在一个优选的实施例中，相较于针对具有相同内部体积但仅填充有第一过滤器介质粒子或仅填充有第二过滤器介质粒子的过滤罐/过滤器所观测到的穿透时间，二氧化氮、硫化氢和甲醛的可替换过滤罐/过滤器的穿透时间得到协同改善。在以下具体实施方式中，将显而易见本专利技术的这些方面和其他方面。然而，在任何情况下都不应将上述
技术实现思路
理解为是对要求保护的主题的限制，该主题仅由如在审查期间可以进行修改的所附权利要求书限定。附图说明图1为根据本公开的示例性过滤装置的示意性横截面视图；图2为包括根据本公开的示例性过滤装置的示例性个人呼吸器的透视图；图3为根据本公开的另一个示例性过滤装置的示意性横截面视图；图4为包括根据本公开的示例性过滤装置的另一个示例性个人呼吸器的透视图；图5为根据本公开的示例性集体防护装置的示意图，部分以横截面示出；并且在各幅附图中，相似的附图标记用来表示类似的元件。图中的元件未必按比例绘制。具体实施方式术语“碱”是指可与质子(即，氢离子)组合以形成新化合物的任何材料。水溶性碱在水溶液中产生大于7.0的pH。当关于颗粒材料使用时，术语“扩展的表面积基材”是指这样的粒子：这些粒子的表面，包括该表面中的任何孔，是(优选在微观水平下)足够大、不规则或以其他方式说旋绕的，使得粒子能够用至少一种金属浸渍剂诸如元素金属或金属盐浸渍。术语“过滤器介质”是指可用于从流动的气体流中除去一种或多种污染物的结构(例如，填充粒子床)或制品(例如，非织造幅材)。当关于浸渍剂使用时，术语“过滤功效”是指掺入浸渍剂的过滤器介本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过滤装置，所述过滤装置包括：a)流体不可透过的外壳，所述外壳具有气体入口和气体出口；以及b)设置在所述外壳中的多个第一过滤器介质粒子和多个第二过滤器介质粒子，所述第一过滤器介质粒子包括含有至少一种金属浸渍剂的扩展的表面积基材，所述第二过滤器介质粒子包括扩展的表面积氢氧化锆基材。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.21 US 61/868,1661.一种过滤装置，所述过滤装置包括：
a)流体不可透过的外壳，所述外壳具有气体入口和气体出口；以及
b)设置在所述外壳中的多个第一过滤器介质粒子和多个第二过滤器
介质粒子，所述第一过滤器介质粒子包括含有至少一种金属浸渍
剂的扩展的表面积基材，所述第二过滤器介质粒子包括扩展的表
面积氢氧化锆基材。
2.根据权利要求1所述的过滤装置，其中所述第一过滤器介质粒子和
所述第二过滤器介质粒子以不同的第一层和第二层的形式设置在所
述外壳中。
3.根据权利要求2所述的过滤装置，其中所述第一层和所述第二层彼
此接触。
4.根据权利要求1所述的过滤装置，其中所述第一过滤器介质粒子和
所述第二过滤器介质粒子以混合层的形式设置在所述外壳中，所述
混合层含有所述第一过滤器介质粒子和所述第二过滤器介质粒子。
5.根据权利要求1所述的过滤装置，其中所述第一过滤器介质粒子包
含浸渍炭。
6.根据权利要求1所述的过滤装置，其中所述第二过滤器介质粒子还
包含一种或多种钴化合物。
7.根据权利要求1所述的过滤装置，其中所述第一过滤器介质粒子和
所述第二过滤器介质粒子的重量比为80:20至10:90。
8.一种个人呼吸防护装置，所述个人呼吸防护装置包括呼吸器和至...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·A·罗森，布里顿·G·比林斯利，拉里·A·布雷，威廉·F·比希特，皮埃尔·勒加雷，德里克·M·曼阿姆，格雷戈里·W·彼得森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，美国陆军化学和生物中心，约瑟夫·A·罗森，
类型：发明
国别省市：美国;US