多孔石墨烯负载锰基净化滤芯及其制备方法技术

本发明专利技术属于空气净化的技术领域，尤其涉及一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，包括滤芯本体，其包括由多层复合结构层叠构成的片状滤纸，该片状滤纸由进风面至出风面方向依次包括效能层、过滤层及保护层，效能层为固载有锰基聚合物的石墨烯纤维材料制作而成，实现对过滤空气中的甲醛等有害物质进行捕捉、吸附，且内部分解矿化成二氧化碳与水。本发明专利技术还涉及该多孔石墨烯负载锰基净化滤芯的制备方法，通过石墨烯纤维材料作为锰基催化物成分的载体先进行蒸煮处理、活化处理再经氧化石墨烯悬浮液的浸渍，干燥后得到含有石墨烯纤维材料，再将其浸泡于含有锰基催化物成分的胶液，实现将锰基催化物成分牢牢固载在含有石墨烯纤维材料的表面微孔结构内。

【技术实现步骤摘要】
多孔石墨烯负载锰基净化滤芯及其制备方法
本专利技术属于空气净化的
，尤其涉及一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯及该多孔石墨烯负载锰基净化滤芯的制备方法。
技术介绍
随着社会的迅速发展和居民生活水平的提升，人们更加注重对家居环境的美化和设计，尤其看重对室内的装修和装饰。而在房屋装修时，家具、墙壁涂料、墙纸、地板等材料会持续性地向封闭的室内环境释放甲醛等有害物质，危害人体健康。因此，如何有效去除甲醛就显得格外的重要。目前，常用去除甲醛等有害物质的方法主要有物理吸附法、光触媒法、化学固定法；但大多数方法只能短期控制，无法达到长期有效去除的目的。诸如，物理吸附法常用多孔吸附材料作为吸附剂，但当该吸附剂随着使用时间的延长，吸附甲醛等有害物质含量过大饱和后，容易向外释放已吸附的甲醛等有害物质，造成二次污染现象。光触媒法除甲醛等有害物质，其原理是活性炭将甲醛等有害气体吸附在其微孔中，纳米TiO2在光照下，与空气中的氧气和水生成负离子和羟基自由基，可以将甲醛降解为无害的二氧化碳和水；虽然这种方法具有无二次污染的特点，但是确只能在光照条件下进行，大大限制了其推广使用。化学固定法，其利用化学试剂中和甲醛或者通过化学制剂封闭甲醛，阻止甲醛挥发的方法；但是，一般而言通过化学试剂中和的方法实行难度比较大，容易产生二次污染，而阻止甲醛挥发的方法则是治标不治本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，旨在解决现有技术中的去除甲醛等有害物质方法存在饱和吸附后向外释放、分解时需外界条件辅助及化学处理带来二次污染的技术问题。为实现上述目的，本专利技术的第一目在于提供一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，包括滤芯本体；可选地，所述滤芯本体包括由多层复合结构层叠构成的片状滤纸，该片状滤纸由进风面至出风面方向依次包括效能层、过滤层及保护层，所述效能层为固载有锰基聚合物的石墨烯纤维材料制作而成。所述效能层的设置实现无需外界辅助条件即可对过滤空气中的甲醛等有害物质的吸附、分解，达到杀菌消毒及不二次污染的目的。可选地，所述片状滤纸采用呈折叠至W状结构设置。该结构设计增大单位面积的吸附、过滤效能。可选地，所述片状滤纸的层与层之间采用超声波热压的加工方式形成一体。可选地，所述片状滤纸的定面和/或底面上胶，上胶后形成的胶线为呈W状设置的胶线。可选地，还包括框体，该框体置于所述片状滤纸的侧面；所述片状滤纸以热熔胶的方式与所述框体进行无缝粘合。该结构设计起到强化所述片状滤纸的强度及便于该菌消毒净化滤芯安装的目的。可选地，所述框体背离所述片状滤纸的一侧设有密封部件。该结构设计起到增强该菌消毒净化滤芯安装后的气密性。本专利技术实施例提供的多孔石墨烯负载锰基净化滤芯中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：1、通过置于该净化滤芯进风面的所述效能层，其通过石墨烯纤维材料与含有锰基聚合物成分的胶液之间的处理，使得锰基聚合物固载在的石墨烯纤维材料表面微孔结构内，实现对的过滤空气中的甲醛等有害物质进行捕捉、吸附，且内部分解矿化成二氧化碳与水，有效改善了现有净化滤芯仅有吸附功能，随着使用时间的延长易出现吸附饱和而向外释放甲醛等有害物质，及虽能分解甲醛等有害物质，但其必须需外界调节辅助带来的弊端；并且本专利技术的使用寿命得到大幅提升，具有潜在的市场经济价值，具有较强的推广功能。2、所述过滤层采用HEPA层，有效过滤汽车尾气、PM2.5及重金属等细小颗粒物，过滤效果达到97％以上，进一步强化该净化滤芯的过滤效能；另外，所述保护层采用拒水性纤维材料制作而成，保证防水分进入及较好的透气性，使用寿命长，且可进一步起到强化所述效能层的杀菌消毒效能。本专利技术的第二目在于提供一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯的制备方法，包括以下步骤：S1：含有锰基催化物成分胶液的制备；S2：含有石墨烯成分纤维材料的制备；S3：将步骤S1得到的胶液中的锰基催化物成分固载至步骤S2得到的石墨烯成分纤维材料表面微孔结构内，制备出所述效能层；S4：将所述杀效能层、所述过滤层及所述保护层按顺序层叠好，经超声波加工形成卷材，通过分条机裁切成所述片状滤纸所需的卷材规格，卷状所述片状滤纸W状结构通过无纺布折叠机的褶皱加工制成，制作出W状结构的所述片状滤纸；S5：根据净化滤芯的具体外形结构，通过选择符合要求的定型模具及裁切模具从步骤S4得到的W状结构的所述片状滤纸中裁切得到具体大小的块状所述片状滤纸，在该块状所述片状滤纸的定面和/或底面上胶，得到具有预定折角参数且定型的块状所述片状滤纸；所述框架通过热熔胶粘附在该块状所述片状本体的周边，制作出所述滤芯本体。可选地，步骤S1中，其具体制备过程如下：S11：将高锰酸盐、铁盐、草酸盐和硝酸银按质量比为(1.6～5.6)：(1.6～5.6)：(1.6～5.6)：(1.6～5.6)加入到水中，搅拌混合均匀后在70℃～120℃温度进行时7h～14h水热反应，反应结束后自然冷却至室温，后用蒸馏水浸泡并搅拌，待产物沉降之后，将上层的水倒掉，反复操作多次，直到清洗之后的水没有颜色，然后将清洗好产物在50℃～150℃温度下干燥1h～10h，得到粉末状锰基氧化物；S12：以TEOS为前驱物，氨水为催化剂，乙醇为溶剂，首先将TEOS与乙醇混合，然后加入氨水溶液搅拌混合加热反应，得到透明的SiO2凝胶溶液，加热蒸发溶剂，得到SiO2凝胶；S13：将步骤S11得到的锰基氧化物加入水中，通过时长5min～30min的超声波处理使其均匀分散后，再加入步骤S12得到的SiO2凝胶，搅拌分散均匀，得到含有锰基催化物成分的胶液；其中，锰基氧化物、水和SiO2凝胶按质量比1：(0.5～3)：(1～4)进行配比。可选地，步骤S2中，其具体制备过程如下：S21：纤维材料为聚酯纤维材质，先将其在100℃～200℃下烘干1h～5h，取出后在沸水中蒸煮处理；S22：将经步骤S21处理后的纤维材料置于活化液中，在搅拌、震荡或超声条件下进行活化反应，反应后取出纤维材料用蒸馏水洗涤并干燥；其中，活化液为含有氢氧化钠、氢氧化钾及碳酸钠中的一种或多种混合物的碱液，碱的混合物和水的质量份数比为(1～10):(90～99)；S23：将氧化石墨烯粉末超声分散于去离子水中制得溶度为0.5mg/mL～3mg/mL氧化石墨烯悬浮液，将经步骤S22处理后的纤维材料浸渍于氧化石墨烯悬浮液，浸渍时间为20min～60min，并在40℃～70℃烘干2h～3h，重复该步骤5次～30次，得到含有石墨烯纤维材料。可选地，步骤S3中，其具体制备过程如下：S31：将步骤S2中得到的含有石墨烯成分纤维材料和步骤S1中得到的含有锰基催化物成分的胶液按质量份数比为1:50～1:200，在反应温度50℃～90℃，反应时间60min～100min的条件下进行搅拌、超声震荡下，进行固载反应；S32：在步骤S31的固载反应后，在干燥温度30℃～50℃，干燥时间3h～8h条件下的进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，包括滤芯本体；其特征在于：所述滤芯本体包括由多层复合结构层叠构成的片状滤纸，该片状滤纸由进风面至出风面方向依次包括效能层、过滤层及保护层，所述效能层为固载有锰基聚合物的石墨烯纤维材料制作而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，包括滤芯本体；其特征在于：所述滤芯本体包括由多层复合结构层叠构成的片状滤纸，该片状滤纸由进风面至出风面方向依次包括效能层、过滤层及保护层，所述效能层为固载有锰基聚合物的石墨烯纤维材料制作而成。


2.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，其特征在于：所述片状滤纸采用呈折叠至W状结构设置。


3.根据权利要求2所述的多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，其特征在于：所述片状滤纸的层与层之间采用超声波热压的加工方式形成一体。


4.根据权利要求2所述的多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，其特征在于：所述片状滤纸的定面和/或底面上胶，上胶后形成的胶线为呈W状设置的胶线。


5.根据权利要求1所述的多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，其特征在于：还包括框体，该框体置于所述片状滤纸的侧面；所述片状滤纸以热熔胶的方式与所述框体进行无缝粘合。


6.根据权利要求5所述的多孔石墨烯负载锰基净化滤芯，其特征在于：所述框体背离所述片状滤纸的一侧设有密封部件。


7.一种多孔石墨烯负载锰基净化滤芯的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：含有锰基催化物成分胶液的制备；
S2：含有石墨烯成分纤维材料的制备；
S3：将步骤S1得到的胶液中的锰基催化物成分固载至步骤S2得到的石墨烯成分纤维材料表面微孔结构内，制备出所述效能层；
S4：将所述杀效能层、所述过滤层及所述保护层按顺序层叠好，经超声波加工形成卷材，通过分条机裁切成所述片状滤纸所需的卷材规格，卷状所述片状滤纸W状结构通过无纺布折叠机的褶皱加工制成，制作出W状结构的所述片状滤纸；
S5：根据净化滤芯的具体外形结构，通过选择符合要求的定型模具及裁切模具从步骤S4得到的W状结构的所述片状滤纸中裁切得到具体大小的块状所述片状滤纸，在该块状所述片状滤纸的定面和/或底面上胶，得到具有预定折角参数且定型的块状所述片状滤纸；所述框架通过热熔胶粘附在该块状所述片状本体的周边，制作出所述滤芯本体。


8.根据权利要求7所述的多孔石墨烯负载锰基净化滤芯的制备方法，其特征在于：步骤S1中，其具体制备过程如下：
S11：将高锰酸盐、铁盐、草酸盐和硝酸银按质量份数比为(1.6～5.6)：(1.6～5.6)：...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵吉鹏，张武，
申请(专利权)人：东莞市艾尔佳过滤器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44