制造过滤介质的方法技术

一种将固体有机浸渍剂和流体浸渍剂都结合进入过滤介质颗粒的有益方法，而且其中一种物质的存在或加入不会不当地影响另一种物质的性能。本发明专利技术通过将升华和非大量吸收技术结合达到浸渍目的。这些技术可以按照依次、同时、交错和／或交替或类似方式进行。本发明专利技术特别适合当过滤介质颗粒已经含有或即将含有一种或多种浸渍剂，而且在使用传统方法添加固体有机和流体物质时，这种浸渍剂的功能或存在会受到不利影响的场合。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用来从空气或其他气体中除去污染物的过滤介质。特别涉及一种对过滤介质浸渍的方法，为了拓宽过滤性能的范围，其中至少一种浸渍剂通过升华而沉积，至少另一种浸渍剂通过非大量吸收而沉积。
技术介绍
活性炭，氧化铝，沸石和类似物等具有大表面积的基质颗粒，由于这些材料能够除去很多不同种类的物质，因而被广泛用于空气的过滤。这些材料的过滤特性来源于其多孔或复杂的表面结构。在活性炭中，其表面的多孔性得自于生产“活化”步骤时的受控氧化。活性炭被用来过滤空气已经有几十年。碳通过直接吸附从空气中除去污染物的能力取决于气体分子和碳表面之间分子尺度上的相互作用。这种相互作用的程度取决于包括碳表面物理和化学特性、气体化合物分子的形状和大小、要过滤气流中气体化合物的浓度、碳床上的驻留时间、温度、压力和是否存在其他化学物质在内的许多种因素。根据经验，对单一污染物，吸附程度主要取决于沸点。一般说来，化学物质沸点越高，碳除去该化学物质的能力越大。因此，碳自身不具备很大的除去较低沸点气体的能力。已经想出了将化学物质涂敷在碳上的处理方法，使其对较低沸点气体也具有过滤能力。这种处理通常被称为“浸渍”方法，处理的结果是得到一种“浸渍的”碳。在本世纪，浸渍技术的开发获得很大进步，提供了各种可以除去很多不同化学物质的浸渍剂。战争时期，事实上的和潜在的威胁刺激了特种碳的发展，研究进展得到了加速。但是，至今为止，在军用和民用过滤介质颗粒之间仍然存在差别。军事用途要求过滤介质颗粒必须能除去多种化学物质，由此开发出多组分浸渍组合物。而在民用时，有害物的性质是已经预先了解的，其用途是要选择适合已知有害物的过滤剂。因此，为民用开发出了对一种特定化学物质或特定种类的化学物质有效的种种过滤剂。随着时间的发展，制定了用来选择和使用呼吸防护设备的规则以及保证市售设备的结构符合必要性能要求的批准体系。这些批准体系为世界范围内的民用目的而制定，包括广泛用于欧洲和世界其他地方的欧洲标准体系。另一个例子是被美国，加拿大和其他国家采用的美国国家职业安全和健康协会的批准要求。对军事上的要求而言，性能指标由各个需要的国家自己制定，但是在北大西洋公约组织内也有一些国际上一致同意的标准。第一个对碳进行处理来除去各种军用气体的美国专利是由第一次世界大战期间过多使用化学物质，为保护人员安全而开发的。Joshua C.Whetzel和R.E.Wilson的专利(美国专利1519470，1924)描述了一种用碳酸铜的氨溶液来浸渍颗粒状活性炭的方法。这种技术被称为“Whetlerization”，碳产物被称为“Whetlerite”。以后又开发出对这个技术的一些变体。(US2902050，US2902051，DE1098579，FR1605363，JP7384984，CZ149995)。在第二次世界大战中，对浸渍碳的用途作了充分的技术研究。美国在这一方面的研究总结在“关于气溶胶和非持久性气体的军事问题”(Military Problemswith Aerosols and Nonpersistent Gases)的第四章“木炭的浸渍”(Impregnationof Charcoal)中，由Grabenstetter，R.J.和Blacet，F.E.撰写，见美国国家防御研究委员会报告10(Division 10 Report to US National Defense ResearchCommittee)(1946)第40-87页。这篇报告深入总结了许多浸渍组合物。英国在浸渍方面走了一条略微不同的研究道路。他们在碳化和活化前，先将铜的氧化物与煤混合，使活性炭中含有的金属铜分布在整个结构中。这种物质是第二次世界大战中使用的碳过滤剂的基础。由于使用了胺吡啶或另外用重铬酸钠中的铬进行浸渍，使碳除去氯化氰(CK)的能力得到提高。这种与吡啶浸渍剂结合形式的碳被用于1970年代制造的军用呼吸器过滤剂。第二次世界大战后的研究探索了在浸渍碳中添加有机化合物能如何提高保存寿命的问题。在英国，法国和其他各地用各种胺进行了实验。被发现能够提高对氯化氰的过滤寿命的一种物质是三亚乙基二胺(也称为TEDA或1，4-二氮双杂环--辛烷)。当浸渍在碳上时，发现TEDA自身能直接与氯化氰反应，并且其除去溴代甲烷和碘代甲烷的能力很强。TEDA能被碳强烈吸附，在低浓度水平时很稳定，很有效，而且与其他胺化合物相比，具有最低的毒性。TEDA在室温时是固体，但很容易升华。传统上，铬在军事用途中被用来作为碳浸渍剂，它能促进令人满意地除去氰化氢和氯化氰(CK)。因为铬的六价离子形式被认为是潜在的致肺癌物，最近以及1970年代早期进行的工作所开发的组合物避免或减少作为浸渍剂的铬盐用量。最近，军事力量的传统任务已经从或多或少可预测的战场冲突领域转变为包括创造和平与维护和平以及在紧急时刻支援民政当局在内的任务。这些活动可能涉及对因意外或故意释放的化学物质作出反应。故意释放化学物质，被称为“化学恐怖行为”，已经许多次事实上发生过并被用作威胁。这些事件可能包括那些传统上被认为是军事威胁的化学物质或可能包括通常用于民用领域的有害化学物质。对这些有害物的反应最终可能涉及民政和军事当局，并需要符合民用规定和军用要求的保护系统。基于过滤的保护系统适用于在与化学物质释放地有一定距离地方执行任务的人员。在这些情况下，最好能迅速不拖延地对有害物作出反应。但是通常延迟可能是不可避免的，因为可能需要首先对威胁进行确认从而选择合适的过滤剂。为了能对广大范围的可能有害物作出反应，必须携带大量各类过滤剂。如果一种过滤剂能对多种不同的有害物提供防护就更好了。这种用途能过滤剂能更好地适应民用和军用需要。美国专利4531953描述了一种将TEDA等胺通过升华加入到碳上去的方法。这种方法必须在没有水存在的情况下进行。该专利指出，如果有水存在，水会消耗掉碳的吸附容的量，限制能吸附的胺量。不幸的是，这种方法提供的是低含水量的浸渍碳。因为水有助于过滤酸性气体，这会削弱对酸性气体的防护。与美国专利4531953中所说的相反，一般希望提高过滤介质颗粒的含水量来提供对酸性气体的防护。但是，增加或维持水含量会产生一些问题。如美国专利4531953中所述，水会占据颗粒上宝贵的吸附容量。而且，由于很多有效浸渍剂(如胺，金属盐等)是水溶性的，传统的添加水的方法会从过滤介质颗粒上洗去掉浸渍剂。因此很清楚，有必要将固体有机浸渍剂(如TEDA)和流体浸渍剂(如水)都结合在碳上，同时又不会过度地损害过滤性能。专利技术简述本专利技术提供了一种将固体有机浸渍剂和一种流体浸渍剂都结合在过滤介质颗粒上的有益方法，并且一种物质的存在或添加不会过度影响另一种物质的性能。本专利技术将升华和非大量吸收技术结合起来达到浸渍目的。这两种技术可以按照依次、同时、交错和/或交替等类似方式进行。本专利技术特别适用于当过滤介质颗粒上已经含有或即将含有一种或多种其他浸渍剂，并且用传统方法添加固体有机或流体物质时，这些浸渍剂的功能或存在会受到严重影响的场合。例如，如果所有浸渍剂都是水溶性物质(如某些胺和大多数金属盐)时，通过与水性液体浸没接触的方式向颗粒添加水会洗去水溶性物质。本专利技术基本上能避免这种问题的发生。因此，可以认为本专利技术特别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造过滤介质的方法，其特征在于包括以下步骤：　　　　（ａ）使至少一种固体有机化合物升华到许多过滤介质颗粒上；　　　　（ｂ）在升华过程的至少一个阶段中，使一种流体浸渍剂通过非大量接触方式与过滤介质颗粒接触并结合进去。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JA赫恩，SJ史密斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]