分段式空气过滤系统及其制备和使用方法技术方案

本文公开了用于从目标气体除去挥发性有机化合物的分段式空气过滤系统及其制备和使用方法。本文具体公开了一种过滤系统，其包含第一部分和第二部分。第一部分包含活性炭。第二部分包含基材和甲醛转化催化剂。该基材包含至少一个多孔壁。甲醛转化催化剂位于所述至少一个基材多孔壁的孔内。第一部分构造成从目标气体中除去能够毒害甲醛转化催化剂的VOC。第二部分构造成捕集或氧化目标气体中的至少一部分甲醛。

Segmented air filtration system and its preparation and Application

A segmented air filtration system for the removal of volatile organic compounds from a target gas is disclosed and its preparation and application. This article specifically discloses a filtering system, which comprises the first part and the second part. The first part contains activated carbon. The second part contains substrate and formaldehyde conversion catalyst. The base material contains at least one multi hole wall. The formaldehyde conversion catalyst is located in the hole of the at least one substrate porous wall. The first part is constructed to remove VOC from the target gas which can poison the formaldehyde conversion catalyst. The second part is to construct at least a part of formaldehyde in trap or oxidizing target gas.

【技术实现步骤摘要】
分段式空气过滤系统及其制备和使用方法
本公开一般涉及用于从目标气体除去挥发性有机化合物的分段式空气过滤系统及其制备和使用方法。
技术介绍
室内环境质量对人体健康有重要影响。建筑物、装饰材料和消费品释放的甲醛(HCHO)是室内环境中最主要的挥发性有机化合物(VOC)之一。已知甲醛会引起鼻肿瘤，刺激各种眼膜、呼吸道和皮肤。由于日益担心空气中的甲醛对健康的不利影响，人们希望住宅和工作场所的甲醛完全消除，或者至少降至其最大允许暴露水平(例如≤0.1ppm)。在低温下，特别是在室温下消除甲醛具有显著的实际意义。在现有的除甲醛方法中，催化氧化是在能量输入最少的情况下有效减少室内甲醛的有潜力的方法。为了满足低能量系统减少室内空气中甲醛浓度的要求，需要特别有活性的催化剂。已经证明，例如，负载型贵金属催化剂和/或过渡金属基催化剂甚至在室温下对甲醛氧化也有效。然而，由于受到含甲醛目标气体中VOC(甲醛除外)的毒害作用，这些催化剂逐渐失效。因此，需要一种系统，它能最大程度减小目标气体中毒害催化剂的VOC与甲醛氧化催化剂之间的相互作用，从而提高寿命和在低温(例如室温)下从室内环境空气中除去甲醛的效率。
技术实现思路
本公开的实施方式公开了一种系统。在一些实施方式中，该系统包含第一部分和第二部分。在一些实施方式中，第一部分包含活性炭。在一些实施方式中，第二部分包含基材和甲醛转化催化剂。在一些实施方式中，基材包含限定多个流通式通道的多个多孔间隔壁。在一些实施方式中，甲醛转化催化剂位于基材的多孔间隔壁的孔内。本公开的实施方式公开了一种甲醛过滤系统。在一些实施方式中，该系统包含第一部分和第二部分。在一些实施方式中，第一部分包含活性炭。在一些实施方式中，第一部分构造成过滤至少一部分毒害甲醛转化催化剂的VOC。在一些实施方式中，基材包含限定多个流通式通道的多个多孔间隔壁。在一些实施方式中，甲醛转化催化剂位于基材的多孔间隔壁的孔内。本公开的实施方式公开了一种制备过滤系统的方法。在一些实施方式中，该方法包括相对于第二部分设置第一部分。在一些实施方式中，该方法包括引导目标气体，使其在接触第二部分之前接触第一部分。本公开的实施方式公开了一种使用过滤系统的方法。在一些实施方式中，所述方法包括使第一部分与目标气体接触，以从目标气体中除去至少一部分VOC。在一些实施方式中，VOC能够毒害第二部分中的甲醛转化催化剂。在一些实施方式中，所述方法包括使第二部分与目标气体接触，以从目标气体中除去至少一部分甲醛。在转到以下详细阐述示例性实施方式的“具体实施方式和附图”部分之前，应当理解，本专利技术技术不限于“具体实施方式”所述或附图所示的细节或方法。例如，本领域普通技术人员将会理解，在附图之一中显示或就实施方式之一描述的与各实施方式相关的特征和属性可很好地应用于其他附图所示或在正文其他位置所述的其他实施方式。附图说明当考虑以下详细描述时，将能更好地理解本公开内容，以上所述之外的特征、方面和优点将变得显而易见。这样的详细描述参考以下附图进行。图1是根据本公开的示例性过滤系统和使用所述系统的方法。图2是根据本公开的实施方式的过滤系统的第二部分100的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图片。图3和图4是常规过滤制品的横截面的SEM图片。图5是在一个测试装置中的过滤效率(FE)-时间(小时)图，用于比较本公开的示例性过滤系统(包含第一部分)和常规过滤制品(不含第一部分)。图6是在一个测试室中的过滤效率(FE)-时间(小时)图，用于比较本公开的示例性过滤系统(包含第一部分)和常规过滤制品(不含第一部分)。具体实施方式除非另有定义，本文所用的所有科学技术术语都具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。尽管与本文所述的方法和材料类似或等同的任何方法和材料都能用于实施或测试本公开内容，但下面还是描述一些示例性方法和材料。本文公开了用于从目标气体中除去挥发性有机化合物(VOC)的过滤系统。在一些实施方式中，本文所公开的过滤系统包含第一部分50和第二部分100。第一部分50在本文中也可称作“第一过滤部分50”。第二部分100在本文中也可称作“第二过滤部分100”。图1示出了本文所公开的过滤系统的示例性构造。第一部分50和第二部分100可以是分立或分段的结构部分。在一些实施方式中，相对于目标气体5的流动方向，第一部分50设置在第二部分100的前头或上游。在一些实施方式中，目标气体5先接触第一部分50，然后接触第二部分100。在一些实施方式中，第一部分50与第二部分100共心。也就是说，第一部分50可围绕或环绕第二部分100。在一些实施方式中，第一部分50相对于第二部分100定位或设置，使得目标气体5先接触第一部分50，然后接触第二部分100。在一些实施方式中，第一部分50基本上平行于第二部分100。在一些实施方式中，第二部分100与第一部分50流体连通。制备本文所公开的过滤系统的方法包括相对于第二部分100设置第一部分50，使得目标气体5先接触第一部分50，然后接触第二部分100。在一些实施方式中，第一部分50是过滤件、填充床、基材或其组合。在一些实施方式中，第一部分50包含活性炭。在一些实施方式中，第一部分50构造成使目标气体5的主要部分先接触第一部分50，然后接触第二部分100。在一些实施方式中，目标气体5可包含对甲醛转化催化剂102可能不利、有毒或有劣化作用的VOC(除甲醛外)。因此，第一部分50可起预过滤件的作用，防止第二部分100内的甲醛转化催化剂102接触可能毒害甲醛转化催化剂102的毒物或劣化剂(例如甲醛以外的VOC)。因此，较佳的是，第一部分50可设置在第二部分100前头或上游(相对于目标气体5的流动方向)的任何构造中，得到更紧凑、更廉价的过滤系统。本文所公开的过滤系统还可降低甲醛之外的VOC毒害甲醛转化催化剂102的可能性；可延长甲醛转化催化剂102的过滤寿命；可捕集、转化或氧化目标气体5(除甲醛转化催化剂102捕集、转化或氧化的甲醛之外)中的甲醛，并提高本文所述的过滤系统的总体过滤容量回过来参见图1，目标气体5是过滤系统的输入物，经过过滤的气体20是过滤系统的输出物。目标气体5接触第一部分50之后，形成预过滤气体15。在一些实施方式中，第一部分50滤除目标气体5中至少一部分VOC，所述至少一部分VOC毒害或劣化第二部分100中的甲醛转化催化剂102。因此，预过滤气体15可比目标气体5包含更低浓度的VOC。将预过滤气体15导向第二部分100。预过滤气体15接触第二部分100，以捕集、除去或氧化预过滤气体15中残留的至少一部分甲醛。经过过滤的气体20比目标气体5包含更低的VOC浓度。经过过滤的气体20所包含的甲醛浓度可小于约0.1ppm，或者小于约0.01ppm，甚至小于约0.001ppm。在一些实施方式中，第二部分100包含基材和甲醛转化催化剂102。在一些实施方式中，基材包含至少一个多孔间隔壁、所述基材的至少一个多孔间隔壁的壁内或孔内的甲醛转化催化剂102。在一些实施方式中，基材包含限定多个相邻流通式通道的多个多孔间隔壁。本公开的甲醛转化催化剂102可沉积或负载在基材多孔间隔壁的壁内或孔内。在一些实施方式中，至少95重量百分比(重量％)或更多，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，包含：包含活性炭的第一部分，包含基材和甲醛转化催化剂的第二部分，所述基材包含限定多个流通式通道的多个多孔间隔壁，以及位于基材的多孔间隔壁的孔内的甲醛转化催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种系统，包含：包含活性炭的第一部分，包含基材和甲醛转化催化剂的第二部分，所述基材包含限定多个流通式通道的多个多孔间隔壁，以及位于基材的多孔间隔壁的孔内的甲醛转化催化剂。2.如权利要求1所述的系统，其中，第二部分与第一部分分立。3.如权利要求1或2所述的系统，其中，第二部分与第一部分共心或基本上平行。4.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第一部分从目标气体中除去能够毒害第二部分内的甲醛转化催化剂的VOC。5.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第一部分的活性炭为粉末、布、球粒、基材或网中的至少一种形式。6.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第一部分是过滤件、填充床、基材或其组合。7.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第一部分的活性炭具有约10-30微米的平均孔径。8.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，当在多孔间隔壁的孔内负载甲醛转化催化剂时，第二部分的基材的多孔间隔壁的孔隙率为约35-65％。9.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二部分的基材的多孔间隔壁包含约1500-3000m2/m3的表面积。10.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，95重量％或更多的第二部分的甲醛转化催化剂位于多孔间隔壁的孔内。11.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二部分的基材的蜂窝基材包含堇青石、氧化钛、多铝红柱石或其组合。12.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二部分的基材的多孔间隔壁内的孔具有约10-50微米的平均孔径。13.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二部分的甲醛转化催化剂具有约20-50微米的平均粒径。14.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二部分的甲醛转化催化剂包含以下至少一种元素的氧化物：锰、钼、锡、铈、铝、钪、钛、钒、铬、铁、钴、镍及其组合。15.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中，第二部分的转化催化剂包含贵金属、贵金属氧化物或其组合。16.一种甲醛过滤系统，包含：包含活性炭的第一部分，所述第一部分构造成滤除至少一部分毒害甲醛转化催化剂的挥发性有机化合物，与第一部分分立的第二部分，所述第二部分包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·M·彼汉，B·Y·约翰逊，周清，庄承钢，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US