光催化过滤器的介质制造技术

本发明专利技术涉及一种具有光催化作用的过滤介质，其厚度为至少２ｍｍ，均匀并且没有肉眼可见的孔口，包括无机纤维的毡，其纤维涂有包括具有光催化作用的催化剂的涂层，所述毡具有３０至８０ｇ／ｍ２的面质量，所述涂层占所述介质质量的５至８０％，所述介质在无褶状态下，在１ｍ／ｓ时显示低于１５０Ｐａ的气体压降。该介质用来包含气体，例如空气的净化器中，此外还包括所述介质的ＵＶ照射系统。该介质显示优异的净化效率和极低的压降。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光催化过滤器的介质本专利技术涉及一种具有纤维结构的过滤介质，其纤维涂有具有光催化作用的涂层， 用于净化环境空气和更具体地去除环境空气中存在的挥发性有机化合物。被称为“高级氧化(Oxydation Avancees) ”技术可以氧化挥发性有机化合物 (C0V)。最有效的高级氧化技术(TA0)是导致形成羟基0H'的那些技术，其比传统氧化剂具 有更高氧化能力。这是使用多相光催化的情况。该现象的基本原理是光子被半导电固体吸 收，使得促进电子从价电子带跃迁(promotion)到传导带，同时释放空穴并因此赋予该固 体氧化剂和还原剂性能。大部分挥发性有机化合物以及许多杀虫剂、除草剂、表面活性剂和 着色剂由这种技术完全氧化产生毒性较小的产物。用于净化环境空气的PC0 (光催化氧化)反应器通常包括用于拦截灰尘和颗粒的 预过滤器，UV光源和PC0过滤器。UV光源通常位于预过滤器和PC0过滤器之间。通常使用 涡轮或鼓风机将待净化的空气脉冲或抽吸通过PC0过滤器。为了可供使用，PC0过滤器必须对于以下几点加以优化_接收的UV功率，-净化器的流速，-污染物在介质中的通过速率，-介质和PC0涂层对UV照射和羟基的影响的惰性，-由PC0介质引起的压降，-对又被称作副产物或副产品的潜在毒性中间化合物产生的限制。在空气处理应用中，各种部件、鼓风机、护罩、动力发动机的结构与压降直接相关， 压降取决于该系统的各个过滤部件，包括PC0介质。从空气处理设备的成本观点和能量运 转成本的观点来看，这一点都是基本原则。本专利技术人们已经发现由过滤介质产生的压降问 题的重要性。已经为此类应用提出的过滤器经常导致过高的压降，使得它们需要使用更大功率 和更耗费能量的鼓风机。为了克服这一缺点，通过插入例如蜂窝状、具有高孔隙度的织物、 纱窗或陶瓷泡沫的部件，来采取措施降低过滤器密度，但是因为少量“有效”材料与空气流 接触，形成了真正的优先通道并由此降低了过滤器用于氧化挥发性有机化合物的效率。W0 03/010106教导了在比表面积至少等于10m2/g，特别是至少等于30m2/g的二氧 化硅纱幕(voiles)或毡(feutres)表面上沉积光催化涂层。该文献没有提出在目标应用 中使低压降与令人满意的效率结合的概念。作为现有技术文献，也可以提及US 4 732 879 A1。该文献教导在由玻璃或陶瓷纤 维组成的柔性纤维基材上沉积多孔催化涂层。该文献提出了这种基材在过滤袋应用中的用 途。EP 1 132 133教导由纯净的烧结二氧化硅上的打02制成的光催化反应器。这种 烧结赋予结构高刚性，这不是希望有的，因为其可能希望被折叠。此外，在该文献的图3中 清楚地看到施加了高压降。这是因为在lm/s(即大约3600m3/h)下，最好的情况中压降为 200Pa。如果这种产品薄的话，其非常易粉碎并且非常不稳定。因为其易碎性，不能降低其厚度以减小其所承受的压降。W0 00/25919和W0 00/76660教导针刺切断长丝毡片作为光催化涂层的载体的用途。选择这些纤维需要使用有机粘合剂并产生高密度的毡片(150至600g/m2)。使用这种 纤维不可能同时具有低密度和低压降。W0 99/64364 (或EP 1 084 086)教导用于光催化涂层的粘合促进剂。该粘合促进 剂是有机的。US 6 241 856教导一种挥发性有机化合物分析仪和一种用于使气体循环但是在 任何情况下不受分析仪控制的泵。该泵因此不起根据由分析仪提供的结果调节经过净化器 的气体的作用。作为现有技术的其它文献，可以提及US 6 358 374和W003/037389。本专利技术涉及一种对UV和PC0氧化不敏感的稳定的基本矿物的过滤介质，由于其活 性表面以及整个体积的PC0效应而不仅仅是如通常根据现有技术遇到的表面效应，该介质 将与空气处理系统要求相容的压降和对大气污染物的高有效性结合。这种过滤介质优选基 本上是矿物(即无机的)，这表示其烧失量低于0. 1重量％，甚至低于0. 01重量％，甚至为 0。这种过滤介质可以具体地通过使用拉伸吹制其纤维产生的毡(feutre)来获得，这样可 以省却使用粘合剂和甚至任何机械连接作用(针刺、缝纫)。在毡型非织物上沉积具有光催化作用的涂层之后获得本专利技术的过滤介质。本专利技术首先涉及一种具有光催化作用的过滤介质，其厚度为至少2mm，均勻并且没 有肉眼可见的孔口，其包括无机纤维的毡，其纤维涂有包括具有光催化作用的催化剂的涂 层，所述毡的面质量(massesurfacique)为30至80g/m2，所述涂层占所述介质的5至80重 量％，所述介质在无褶状态下，在lm/s时显示低于150Pa的气体压降。本专利技术还涉及这种介质在各种应用中的用途，使其成型以便尽可能提高“正面”活 性表面积，使其成型，以便尽可能减少压降问题。此外，本专利技术涉及用于改变净化器启动时和/或污染峰的情况下基材处的UV强度 和速率的方法以及设备，以便减少可能有毒的中间反应化合物的形成。最后，本专利技术的其它主题为PC0介质和PC0净化系统在处理家庭或工业室内空气 气氛中的气态臭氧气体排出流、多种工业中的醇和溶剂蒸汽中的应用，所述多种工业是这 些产品的主要使用者(复合材料，香料制造等)。本专利技术的介质可以用来净化家庭(居住)房屋或服务业(包括办公室的建筑)房 屋的空气。通常，可以使用高达300g/m2的面质量的毡。但是，由于其30至80g/m2的面质 量(masse surfacique)，本专利技术范围中使用的毡对于经过其的气体产生极低压降。本专利技术 的毡和介质更适合于净化家庭环境。应注意，对于服务或工业部门，较大面质量(例如200 至300g/m2)的基材可能是必要的。用于服务和工业部门的替代方案为使用一个在另一个 之后串联设置的多个本专利技术的介质。对于这些部门，也可以使用包括其上已经施涂如本专 利申请所述的催化涂层的毡的单一过滤介质，除了该毡显示大于80g/m2，例如80至300g/m2 的面质量。也可以将多种这些介质彼此先后串联设置。用作基材的毡可以显示低于30kg/m3的密度。用作基材的毡通常显示0.5至60kg/ m3，和更通常1至30kg/m3的密度。根据本专利技术在用作基材的毡纤维表面上形成的光催化涂层占过滤介质的质量的5至80重量％，通常10至50重量％。具有光催化作用的催化剂通常包括以下氧化物组的至少一种氧化物Ti02、Zn0和 Ce02。优选包括至少部分结晶的氧化钛。毡为具有矿物纤维的纤维结构。这些纤维可以基于二氧化硅，例如玻璃(通常 包括至少30重量％的二氧化硅，其可以为属于E、C、R、S、D或AR型的玻璃)，洗涤玻璃 (verre lave)(经化学除碱然后可能的热稳定化的玻璃纤维，通常包括多于90重量％的二 氧化硅以及标准地包括96重量％至99重量％的二氧化硅)，陶瓷(可以提及莫来石基纤 维，其Unifrax和Thermal Ceramics是其公知的供应商，购自3M的Nextel纤维或者以商 标Saffil销售的纯氧化铝纤维)，或纯净的二氧化硅(亦称石英，包括至少99%的无定形 Si02)。适合于本专利技术范围的一些玻璃组合物在以下表1中给出 表 1也可以使用金属纤维(通常基于316或316L不锈钢，其主要供应商本文档来自技高网...

【技术保护点】
厚度为至少２ｍｍ的具有光催化作用的过滤介质，其是均匀的并且没有肉眼可见的孔口，包含无机纤维的毡，其纤维涂有包含具有光催化作用的催化剂的涂层，所述毡具有３０至８０ｇ／ｍ↑［２］的面质量，所述涂层占所述介质质量的５至８０％，所述介质在无褶状态下，在１ｍ／ｓ时显示低于１５０Ｐａ的气体压降。

【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：JP里维尔，P萨古德，L莫林斯，
申请(专利权)人：圣戈班石英有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]