纳米光触媒－活性炭纤维复合过滤介质制造技术

本发明专利技术属于空气过滤材料技术领域，具体涉及一种纳米光触媒－活性碳纤维复合过滤介质。其特征在于所述过滤介质由纳米光触媒－活性炭纤维无纺布和过滤基材构成，该纳米光触媒－活性炭纤维无纺布的组分及其重量百分比为：纳米光触媒０．５％－１．０％、纳米活性炭１．０％－４．０％、载体树脂９５％－９８．５％。采用本发明专利技术过滤介质，可以使常规高效率过滤层无法捕集的有机分子气溶胶被纳米炭纤维的活性炭颗粒非常快速的吸附，具有耐水洗、不掉炭颗粒的特性，并可与其他材料压延各类高效过滤介质组合使用。另外，本发明专利技术过滤器经吸附饱和后可置于太阳或紫外灯下光照再生，大大延长整体过滤器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于空气过滤材料
，具体涉及一种纳米光触媒-活性碳纤维复合过滤介质，主要用于家用电器过滤单元中，是一种具有高粉尘捕集率、高吸附值、抗菌、除 臭、耐水洗、长寿命等特性的功能性空气过滤材料。
技术介绍
随着工业的迅猛发展、交通的便捷快速和环境的日益恶化，各种化学和生物制品 的使用越来越多，释放在空气中的污染物及微生物数量或浓度日趋恶化，各种新型细菌、疾 病日益增多且危害性巨大。在日常生活中，如居室、厨房、厕所以及公共场所等，由于人们频 繁的生活活动，都会不可避免的给周围环境带来一定的污染。据相关资料调查，其空气中的 污染物主要含有貼、502、0)、冊3、装修的挥发性溶剂、油烟及汗酸臭味等这些气体大都以气 相的分子存在。此外，人的嗅觉可以分辨的臭味，主要是含有氨基氮和巯基硫化物(如氢化 硫，硫醇，硫醚，异戊酸，胺基和氨基)的小分子有机化合物，通常这类气体分子直径都小于 0. 3um。现阶段市场上大部分室内净化器主要以去除可视颗粒物为主要目的，其过滤网大 都采用HEPA级滤纸(99. 97% @0. 3um气溶胶)，这类过滤器主要是对0. 3um以上的颗粒物 进行过滤分离。但是对于小于0. 3um的有害气溶胶并没有有效去除，造成的二次污染并再 次影响我们的生活环境。因此人们迫切需要各种能够长期发挥作用、有效清除室内有毒、有 害气体，并且不产生二次污染的吸附高效过滤材料。尽管去除有害气溶胶的方法有很多种，经验表明，采用活性炭吸附法最为快捷有 效。活性炭作为一种重要的碳素材料，由微晶炭和无定型炭构成，含有数量不等的灰分，是 一种黑色多孔固体，空隙率结构发达，具有巨大的比表面积和超强的吸附能力，比表面积可 高达1000-3000m2/g，对气体、溶液中的无机或有机物质及胶体颗粒等都有很强的吸附能 力。在气相吸附领域主要以颗粒状、粉状、纤维状等形态出现，由于活性炭比表面积的有限 性，即使具有很高的吸附值，经吸附一段时间后，也会达到饱和。因此如何将活性炭变成可 再生，一直是个难题。由于活性炭颗粒之间相互不粘结和散乱脱离，因此在设计制作活性炭过滤器的时 候主要以活性炭包、胶粘剂活性炭无纺布等蓬松的形式来运用。但是在空间狭小的过滤单 元中，很难将这类活性炭有效利用。另外，常规的活性炭过滤层都是不可再生的，若与一些长寿命的高效过滤器配合 使用，其活性炭的吸附寿命远远低于过滤滤纸的寿命，往往一个过滤器要配若干个活性炭 过滤层来满足需求，导致用户使用成本的上升和不便。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种既具有高过滤效率，又具有可再生吸附功能的长寿命空 气过滤材料，一种纳米光触媒_活性碳纤维复合过滤介质。本专利技术的技术方案是纳米光触媒-活性炭纤维复合过滤介质，其特征在于所述过滤介质由纳米光触媒_活性炭纤维无纺布和过滤基材构成，该纳米光触媒_活性炭纤维无纺布的组分及其重 量百分比为纳米光触媒 0.5%-1.0%纳米活性炭 1.0%-4.0%载体树脂95%-98.5%。所述的纳米活性炭粒径为100nm-800nm，纳米光触媒粒径为5um_100um。所述纳米光触媒_活性炭纤维无纺布通过纺粘或熔喷工艺制得。所述的过滤基材为聚四氟乙烯复合材料、熔喷非织造物、聚酯非织造物的一种。所述的纳米光触媒_活性炭纤维无纺布与过滤基材的复合方式为通过热轧或胶 粘贴合。所述的载体树脂为聚酯、聚丙烯或尼龙。纳米光触媒_活性炭纤维无纺布的生产方法，其特征在于所述的生产方法包括以 下步骤1)、将纳米光触媒通过沉积法沉积在纳米活性炭的表面和大孔隙内壁上，形成均 勻的光触媒-活性炭复合颗粒；2)、在150°C条件下干燥纳米光触媒_活性炭复合颗粒，使得其含水量不高于 0. 8wt% ；3)、将复合颗粒置于转速为4000-4500rpm的搅拌器中，加入部分载体、偶联剂后 持续搅拌4h制得悬乳液；4)、继续往悬乳液中添加载体切片并以1000-2000rpm搅拌，加入表面活性剂、分 散剂及消泡剂，搅拌充分后由造粒机制得纳米光触媒_活性炭母粒。5)、将母粒与载体树脂切片按比例混熔后，通过无纺工艺制得纳米光触媒_活性 炭纤维无纺布。所述的纳米光触媒_活性炭母粒的组分重量百分比为光触媒-活性炭复合粉体 30 % -40 %载体切片60%-69. 4%分散剂0.3%-4%偶联剂0.2%-3%消泡剂0.1%-1%。所述的纳米光触媒为纳米二氧化钛、纳米氧化锌或纳米银。 所述的纳米活性炭取自粉碎后的竹炭或壳炭。 本专利技术的具体技术路线是将纳米光触媒颗粒通过沉积法沉积在纳米炭粉的表面 和炭粉的大孔隙内壁上，形成均勻的光触媒-活性炭复合颗粒；再将颗粒与载体按比例混 合做成母粒，最后将母粒和载体按比例混合放入纺粘、熔喷等无纺布设备纺丝成纤维，使每 根纤维的表面均勻布满复合颗粒，而高分子的载体树脂起到粘结、固定复合颗粒的作用。其 纺制的含光触媒-活性炭复合颗粒的纤维均勻的分布在速度可调的接受帘上，经高温热轧 辊压点粘结、收卷、切边成所需克重的含有1. 0-3. Owt %纳米活性炭、含0. 5-1. Owt %纳米光触媒的纤维无纺布，最后将该光触媒-活性炭纤维无纺布和高效率过滤基材通过粘胶、 热轧等工艺复合而成，可加工成各式形状过滤器。通常过滤器为了降低整体阻力和提高容尘量，都会将材料打褶加工成褶皱状来增 大过滤面积，而活性炭是利用其丰富的比表面积来吸附气体，体积越大其吸附的气体越多， 它的吸附机理依赖于它丰富的比表面积。而一般颗粒状的活性炭由于非常的松散和蓬松很 难与压延的过滤滤纸直接贴合在一起加工使用，即使市场上应用广泛的夹炭无纺布，也是 由于其蓬松的厚度导致其有效面积的降低和活性炭的不可再生性，而只能在特定的环境空 间下勉强使用。对于不可再生的活性炭由于其吸附面积的有限性，也决定了它很难与长寿 命的高效过滤层组合达到同步报废的要求。采用本专利技术过滤介质，可以使常规高效率过滤层无法捕集的有机分子气溶胶被纳 米炭纤维的活性炭颗粒非常快速的吸附，由于纳米光触媒_活性炭颗粒均勻分散在载体纤 维的表面，载体高分子起到固定粘结纳米颗粒的作用，具有耐水洗、不掉炭颗粒的特性。 此外，所制成的无纺布各项指标接近其纯载体无纺布指标参数，这将非常有利于 拓展纳米光触媒-活性炭纤维无纺布和其他压延各类高效过滤介质组合使用。另外，在实 际的使用中纳米活性炭层通常置放于过滤元件的出风面，其打褶材料所提供的波浪型结构 可以为紫外灯充分照射活性炭层提供便利，更有利于活性炭层的再生作业，有利于活性炭 层获得较高的再生率。本专利技术纳米光触媒_活性炭纤维的再生原理如下在紫外灯光的照射下，1.纳米光触媒_活性炭纤维上的纳米活性炭经一段时间吸附后其活性炭的表面 或大孔径内部布满有机气体分子；2.负载于活性炭表面和大孔径内的光触媒在紫外光的作用下，光触媒导带上电子 发生跃迁，生成空穴-电子对，并向光触媒表面扩散；3.空穴-电子在光触媒外表面产生诱导吸附，分别与活性炭表面的有机气体的 OH"和O2作用，产生氧化性极强的活性羟基-OH和超氧粒子02_ ；4.由于活性羟基-OH和超氧粒子O2-的强氧化作用，吸附在活性炭外表面位于光 触媒周围的吸附质首先发生降解，在活性炭的光再生过程中，紫外光能够直接照射到活性 炭大孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米光触媒－活性炭纤维复合过滤介质，其特征在于所述过滤介质由纳米光触媒－活性炭纤维无纺布和过滤基材构成，该纳米光触媒－活性炭纤维无纺布的组分及其重量百分比为：纳米光触媒０．５％－１．０％纳米活性炭１．０％－４．０％载体树脂９５％－９８．５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易元利，沈亚斌，
申请(专利权)人：杭州卡丽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]