本发明专利技术公开了一种加热碳膜‑吸附‑催化复合空气净化滤网及其应用，由基材层、加热碳膜、吸附层、催化层和过滤层组成，其中基材层主要起到支撑和保护作用，吸附层主要起到快速吸附有害气体成分的作用，催化层起到分解气态有机物的作用，而加热碳膜则用于加热吸附层和催化层，一方面用于再生吸附层，另一方面用于提高催化层的活性，过滤层主要起到拦截颗粒物。本发明专利技术复合滤网具有同时高效去除气态污染物、颗粒物的功能，且同时具有脱附再生和抗环境低温的功能，且可以一定程度加热空气，本发明专利技术采用柔性基材可以实现弯折，同时提高加热效率和该净化模块的适应性，可用于口罩、空气净化器、新风系统。
Heating carbon membrane adsorption catalysis composite air purification screen and its application
【技术实现步骤摘要】
加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网及其应用
本专利技术涉及一种空气净化装置，特别是涉及一种吸附-催化复合空气净化装置，应用于空气净化
技术介绍
空气净化是当今十分热门的话题之一，空气净化是指针对室内的各种环境问题提供杀菌消毒、降尘除霾、祛除有害装修残留以及异味等整体解决方案，提高改善生活、办公条件，增进身心健康。空气污染物通常分为颗粒物、气态污染物和生物性污染物几类，洁净空气的获得需要同时去除以上各个污染物。由于以上污染物性质的不同，在去除方法上也有所不同，例如颗粒物主要采用过滤和静电除尘的方法，气态污染物主要采取吸附、催化、光催化、低温等离子体等技术，而生物性的污染物则主要采取紫外光、纳米银等方法，如要获得综合性的效果就需要将各个功能进行耦合。针对气态污染物，目前市场上采用最为广泛的是吸附法，其具有净化效率高等突出优点，但是由于吸附剂在吸附污染物后容易达到吸附饱和而失去净化效果，这个周期大多数在1-3个月，使用过程中很多人并没有进行及时更换而失去了空气净化的效果，如果经常更换，则增加了维护成本。通过热脱附可以实现活性炭的原位再生：例如专利201511023675.9公开了一种吸附剂原位再生的方法，但是该方法并没有提到吸附剂和加热具体的结合方式；专利201310148031.7提到了采用加热器来实现吸附材料的脱附，采用的加热器是电热丝。采用电热丝加热器难以和吸附材料形成良好的接触，并且一定程度限制了结构的设计和应用领域。催化分解法是净化气态污染物的另外一类有效方法，通常采用贵金属或者金属氧化物作为催化的活性组分，和吸附法相比，其优点是可以分解气态污染物，催化材料的使用寿命长。目前，报道的催化材料针对甲醛可以实现常温催化净化，但是针对一些其他气态污染物大都需要提高温度；实际上，通过提高温度来增加催化剂的活性是催化领域的一个常识，即使是常温下起到催化效果的催化剂在提高温度后性能也会得到提升。因此，在空气净化器中设置加热部分有利于催化效果的提升。然而，目前报道的加热装置大多数针对颗粒催化剂或者蜂窝催化剂，采用的加热方式主要为加热片和电阻丝，其结构设计也是受到催化剂和加热部分的双重限制。通过上述分析发现，在空气净化模块中加入加热部分可以改进吸附技术和催化技术的效果，但是当前采用的加热方式还比较有限，主要为加热片或者加热丝，一定程度制约净化模块的设计，例如，该装置难以应用到口罩中，且热辐射的传热效率也有待提高。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网及其应用，采用加热耦合结构，通过柔性碳膜来实现加热，加热碳材料可以和吸附及催化材料紧密结合，且采用柔性基材可以实现弯折，同时提高加热效率和该净化模块的适应性。为达到上述专利技术创造目的，本专利技术采用如下技术方案：一种加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网，由基材层、净化功能层和过滤层依次层叠组合而成，其中过滤层为空气进入层，基材层为经过复合净化过滤处理的洁净空气的流出层；过滤层作为拦截颗粒物功能层，净化功能层作为加热-吸附-催化复合功能层，基材层作为复合空气净化滤网的整体支撑、保护和透气层；净化功能层采用如下任意一种材料结构方案：第一种复合材料结构方案：净化功能层采用加热碳膜、吸附层、催化层依次层叠组合而成，其中加热碳膜设置于基材层和吸附层之间，催化层设置于过滤层和吸附层之间；吸附层作为快速吸附有害气体成分的功能层；催化层作为分解有害气态有机物的功能层；加热碳膜作为加热吸附层和催化层的功能层，使加热碳膜、吸附层和催化层组成加热耦合结构，其中加热碳膜直接对吸附层进行加热，加热碳膜间接对催化层进行热量供应，使吸附层兼做热量通道材料层，使加热碳膜和吸附层组成吸附-脱附功能组合结构；第二种复合材料结构方案：净化功能层为加热-吸附-催化复合层，净化功能层为加热-吸附-催化复合层是将制备加热碳膜、吸附层、催化层的三种材料进行混合后形成单层材料层，使加热-吸附-催化复合层作为快速吸附有害气体成分、分解有害气态有机物及加热的一体化复合功能层，使加热-吸附-催化复合层整体形成加热耦合结构，在加热-吸附-催化复合层分散的制备加热碳膜的碳材料质点形成微小热中心，能对其周围的制备吸附层和催化层的材料进行加热，碳材料质点之间的分布结构形成离散热源，使碳材料质点和吸附层材料组成吸附-脱附功能组合结构，从而使碳材料分布在滤材中形成夹碳布的形式。作为本专利技术优选的技术方案，基材层、加热碳膜、吸附层、催化层、过滤层和加热-吸附-催化复合层皆形成柔性材料层，使加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网能实现弯折。作为本专利技术优选的技术方案，基材采用无纺布或类似材料制成。作为本专利技术优选的技术方案，加热碳膜采用导电炭黑、石墨烯或者其他导电炭材料制成。作为本专利技术优选的技术方案，吸附层采用粉状活性炭或者分子筛。作为本专利技术优选的技术方案，催化层采用甲醛或VOC气体净化的复合纳米催化剂制成。作为本专利技术优选的技术方案，催化层采用贵金属、氧化物和复合材料中的任意一种或者任意几种混合材料制成。作为本专利技术优选的技术方案，过滤层熔喷纤维和静电纺纤维中的任意一种或者二者混合材料制成。作为本专利技术优选的技术方案，利用加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网，来制作口罩、空气净化器、新风系统的组件。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：1.本专利技术的热碳材料可以和吸附及催化材料紧密结合，能提高加热的效率；2.本专利技术采用柔性基材可以实现弯折，增加净化模块设计的灵活度；3.本专利技术将碳材料分布在滤材中形成夹碳布的形式，能大幅度增加气体和吸附-催化材料的接触面，提高净化效率；还可以作为加热器调节室温；集VOC和颗粒物消除功能为一体。附图说明图1为本专利技术实施例一加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网功能层组合式结构示意图。图2为本专利技术实施例二加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网功能层组合式结构示意图。具体实施方式以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本专利技术的优选实施例详述如下：实施例一：在本实施例中，参见图1，一种加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网，由基材层1、净化功能层和过滤层5依次层叠组合而成，其中过滤层5为空气进入层，基材层1为经过复合净化过滤处理的洁净空气的流出层；过滤层5作为拦截颗粒物功能层，净化功能层作为加热-吸附-催化复合功能层，基材层1作为复合空气净化滤网的整体支撑、保护和透气层；净化功能层采用如下材料结构：净化功能层采用加热碳膜2、吸附层3、催化层4依次层叠组合而成，其中加热碳膜2设置于基材层1和吸附层3之间，催化层4设置于过滤层5和吸附层3之间；吸附层3作为快速吸附有害气体成分的功能层；催化层4作为分解有害气态有机物的功能层；加热碳膜2作为加热吸附层3和催化层4的功能层，使加热碳膜2、吸附层3和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网，其特征在于：由基材层(1)、净化功能层和过滤层(5)依次层叠组合而成，其中过滤层(5)为空气进入层，基材层(1)为经过复合净化过滤处理的洁净空气的流出层；过滤层(5)作为拦截颗粒物功能层，净化功能层作为加热-吸附-催化复合功能层，基材层(1)作为复合空气净化滤网的整体支撑、保护和透气层；所述净化功能层采用如下任意一种材料结构方案：/n第一种复合材料结构方案：/n所述净化功能层采用加热碳膜(2)、吸附层(3)、催化层(4)依次层叠组合而成，其中加热碳膜(2)设置于基材层(1)和吸附层(3)之间，催化层(4)设置于过滤层(5)和吸附层(3)之间；吸附层(3)作为快速吸附有害气体成分的功能层；催化层(4)作为分解有害气态有机物的功能层；加热碳膜(2)作为加热所述吸附层(3)和催化层(4)的功能层，使加热碳膜(2)、吸附层(3)和催化层(4)组成加热耦合结构，其中加热碳膜(2)直接对吸附层(3)进行加热，加热碳膜(2)间接对催化层(4)进行热量供应，使吸附层(3)兼做热量通道材料层，使加热碳膜(2)和吸附层(3)组成吸附-脱附功能组合结构；/n第二种复合材料结构方案：/n所述净化功能层为加热-吸附-催化复合层(6)，所述净化功能层为加热-吸附-催化复合层(6)是将制备加热碳膜(2)、吸附层(3)、催化层(4)的三种材料进行混合后形成单层材料层，使加热-吸附-催化复合层(6)作为快速吸附有害气体成分、分解有害气态有机物及加热的一体化复合功能层，使加热-吸附-催化复合层(6)整体形成加热耦合结构，在加热-吸附-催化复合层(6)分散的制备加热碳膜(2)的碳材料质点形成微小热中心，能对其周围的制备吸附层(3)和催化层(4)的材料进行加热，碳材料质点之间的分布结构形成离散热源，使碳材料质点和吸附层(3)材料组成吸附-脱附功能组合结构，从而使碳材料分布在滤材中形成夹碳布的形式。/n...
【技术特征摘要】
1.一种加热碳膜-吸附-催化复合空气净化滤网，其特征在于：由基材层(1)、净化功能层和过滤层(5)依次层叠组合而成，其中过滤层(5)为空气进入层，基材层(1)为经过复合净化过滤处理的洁净空气的流出层；过滤层(5)作为拦截颗粒物功能层，净化功能层作为加热-吸附-催化复合功能层，基材层(1)作为复合空气净化滤网的整体支撑、保护和透气层；所述净化功能层采用如下任意一种材料结构方案：
第一种复合材料结构方案：
所述净化功能层采用加热碳膜(2)、吸附层(3)、催化层(4)依次层叠组合而成，其中加热碳膜(2)设置于基材层(1)和吸附层(3)之间，催化层(4)设置于过滤层(5)和吸附层(3)之间；吸附层(3)作为快速吸附有害气体成分的功能层；催化层(4)作为分解有害气态有机物的功能层；加热碳膜(2)作为加热所述吸附层(3)和催化层(4)的功能层，使加热碳膜(2)、吸附层(3)和催化层(4)组成加热耦合结构，其中加热碳膜(2)直接对吸附层(3)进行加热，加热碳膜(2)间接对催化层(4)进行热量供应，使吸附层(3)兼做热量通道材料层，使加热碳膜(2)和吸附层(3)组成吸附-脱附功能组合结构；
第二种复合材料结构方案：
所述净化功能层为加热-吸附-催化复合层(6)，所述净化功能层为加热-吸附-催化复合层(6)是将制备加热碳膜(2)、吸附层(3)、催化层(4)的三种材料进行混合后形成单层材料层，使加热-吸附-催化复合层(6)作为快速吸附有害气体成分、分解有害气态有机物及加热的一体化复合功能层，使加热-吸附-催化复合层(6)整体形成加热耦合结构，在加热-吸附-催化复合层(6)分散的制备加热碳膜(2)的碳材料质点形成微小热中心，能对其周围的制备吸附层(3)和催化层(4)的材料进行...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈安琪，施利毅，黄垒，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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