用于去除颗粒物质和挥发性有机化合物的空气过滤器制造技术

本发明专利技术涉及用于从空气中去除污染物的空气过滤器。这种过滤器有助于去除颗粒物质以及挥发性有机化合物（ＶＯＣ）。特别地，本发明专利技术的空气过滤器包括其上施加了凝胶的网状泡沫基体。基体可以单独使用，或与有助于捕获较小的粒子（即直径小于３微米）的静电过滤体结合使用。基体本身可以捕获较大的粒子（即直径大于３微米）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
1.专利
本专利技术涉及用于从空气中去除污染物的空气过滤器，特别是涉及其上施加了凝胶的网状泡沫基体。这种过滤器有助于去除颗粒物质以及挥发性有机化合物(VOC)。2.相关技术描述室内空气质量问题越来越受到关注。减少挥发性有机化合物(VOC)的排放是环境立法的重要目标，例如1990年的清洁空气法案(Clean Air Act)。通常，从空气或水中分离有机化合物的主要介质一直采用活性炭，但是立法对吸附介质提出了新的要求，而目前可用的活性炭当应用于控制许多VOC排放时无法满足这些要求。这些需求包括更高的吸附容量、高湿度抵抗性、更快的脱附动力学以及能够容易进行反复原位再生的能力。市售合成聚合物吸附剂具有符合这些需求的可能性。通常过滤器已经应用于空气的清洁。Fraser的美国专利公开No.2003/0084788公开了涂敷泡沫的空气过滤介质。空气过滤器由基体和聚合物泡沫组成。该泡沫具有密度梯度，其中过滤器的低密度上游部分能捕获较大的粒子，使得较小粒子透入过滤器并被过滤器的高密度下游部分所捕获。但是，在该公开物中没有提到VOC的去除。Chapman的美国专利No.5,419,953公开了分层过滤器结构。该结构包括静电充电中间层。聚酯阻燃性预滤体层去除大的粒子，阻燃性内衬聚酯背材提供了抗撕拉强度。至少其中一层静电充电以过滤粒子。该专利也没有讨论VOC的去除。特别而言，VOC的去除已经变得益发重要，因为这些化合物的存在引发了许多健康方面的问题。Gesser的美国专利No.4,892,719和No.4,547,350讨论了从空气中去除作为VOC的醛和酸性气体。该去除通过在强制空气加热系统中涂敷炉式过滤器来完成。该涂层是聚合物胺，例如具有能够与污染物发生反应的特殊官能团的聚乙烯亚胺。Gooch的美国专利No.5,529,609也讨论了VOC的去除。该专利公开了空气过滤器，所述过滤器包含用于吸附空气传播的特别物质和吸附挥发性液体的粘弹性基质材料。优选的三维粘弹性基质材料为用水或丙三醇溶胀的交联水溶性聚合物。交联片断之间形成了凝胶结构。但是，粘弹性基质结构难以发生作用。因此，本领域存在着从空气中同时去除颗粒物质和VOC的需求。优选地，这样的结构不依赖于粘弹性基质结构。专利技术概述本专利技术通过提供支撑凝胶的结构体克服了与先有技术相关的问题。特别地，使用了其上施加了增粘聚合物凝胶的基体。聚合物凝胶含有捕获VOC的螯合剂珠粒。业已发现，由网状泡沫得到的基体在保持能有效去除VOC的充足量的聚合物凝胶方面是相当有用的。网状泡沫还可以提供凝胶施加的表面面积，还可以依密度配制以提供低压力降以及弯曲路径，以便VOC与螯合剂接触的可能性最大化。而且，由于基体表面是增粘的，它能保持住其捕获的颗粒物质而不释放。此外，本专利技术的空气过滤器还可以包含静电过滤体，或驻极体，它进一步可以在细小粒子达到基体之前将其捕获。静电过滤体还可以改变通过过滤器的空气流内的粒子的路径，从而增大粒子物理撞击基体的增粘表面并被其捕获的几率。因此，静电过滤体是作为非常细小粒子的预滤体。使用结合静电过滤体的基体，本专利技术的空气过滤器能够去除细小粒子以及VOC。因此，本专利技术提供了从空气中去除污染物的空气过滤器。该空气过滤器包含其上施加凝胶的基体。该基体包含网状泡沫。优选该网状泡沫包含聚乙烯或聚氨酯。进一步地，本专利技术提供了从空气中去除污染物的空气过滤器。该空气过滤器包含其上沉积凝胶的基体和与基体的一面接触配置的静电过滤体。任选地，基体的另一面配有后过滤体以提供结构完整性，以及作为最终细小粒子的过滤体。附图简述附图说明图1为本专利技术网状泡沫基体的示意图。图2为本专利技术的与静电空气过滤体和后过滤体相结合的基体的示意图。图3为本专利技术的供选实施方案的示意图，其中在穿孔带上提供螯合剂。图4为图3的实施方案的变更方案的示意图。在圆柱形构造中形成薄片的纸片上提供有螯合剂。专利技术详述本专利技术提供了用于从空气中去除污染物的空气过滤器。图1和2中的标号10一般表示了这种过滤器的第一种实施方案。此处使用的空气过滤器是指能够从空气中分离空气传播的污染物的系统。在过滤方法中，污染的空气强制通过多孔性介质，该介质捕获污染物使之不能从介质通过。在第一种实施方案中，该空气过滤器包含其上施加了聚合物凝胶的基体。在该实施方案中，尺寸为0.3微米或更大的空气传播的污染物可以由凝胶所捕获。在第二种实施方案中，空气过滤器包含与静电过滤体结合的基体。在该实施方案中，可以捕获尺寸不到0.3微米的空气传播的污染物。不论第一种或第二种实施方案中，本专利技术的空气过滤器的总厚度不应该超过一英寸。基体本身应该具有0.25-0.5英寸的厚度。本专利技术的过滤器包含基体12。该基体优选为网状泡沫。“网状”系指泡沫由开放式气泡形成，而不是封闭室泡沫。适用于本专利技术的网状泡沫是可以从Crest Foam Industries，Inc市售可得的S38，是每英寸38孔的网状泡沫。网状泡沫可以是聚酯或聚氨酯。或者，基体可为非织造物，它可以是针刺的、射流喷网法的、水刺的、熔喷的、纺粘的、热粘合的、点粘结的、树脂粘合的、气流成网的，和它们的复合物的组合，例如纺粘熔喷纺粘的或纺粘和针刺的。示例性的非织造基体包括由聚酯、聚丙烯、粘胶、人造丝、聚乙烯和芳族聚酰胺制造的针刺毡；针刺纺粘聚酯；射流喷网法PET，Nomex和Kevlar；由PET、尼龙、聚丙烯和聚乙烯制造的纺粘非织造物，热粘合非织造物和树脂粘合非织造物。本领域普通技术人员根据价格和使用于空气过滤器中的适用性(例如可用聚合物凝胶涂敷的能力、合理的成本等)能够意识到可以接受的其它类型的基体和纤维。网状泡沫作为基体的优势在于其表面面积，以及能保持足够量的凝胶而其结构完整性不会松弛的能力，非织造物基体的情形则不然。此外，网状泡沫使得穿过过滤器的压力降相对较低。凝胶可以包含聚丙烯酰胺聚合物。或者，本专利技术的凝胶可以包含油或粘合剂。如果使用聚丙烯酰胺聚合物，它可以是共聚物或者是均聚物。在每种情况下，共聚物或均聚物与山梨醇、去离子水和丙三醇组合在一起形成溶液。可以相信的是山梨醇、去离子水和丙三醇组合能塑化聚丙烯酰胺聚合物，或起保湿剂的作用，或者同时完成两种功能。可以相信的是山梨醇、甘露醇、木糖醇、蔗糖、丙二醇或乙二醇和它们的混合物能起到聚合物保湿剂的等效作用并防止其结晶及因此保持其胶粘状态。在一个实施方案中，凝胶包含90％聚丙烯酰胺均聚物和10％共聚物。此处的共聚物包含具有抗微生物活性的单体。这样的共聚物的例子是聚丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵共聚物，它是可从Polyscience处市售可得的聚丙烯酰胺聚合物。本专利技术的凝胶进一步包含螯合剂。螯合剂用来捕获挥发性有机化合物。螯合剂是珠粒形式的。这样的珠粒在图1和2中用标号14表示。通常，制备凝胶和螯合剂的溶液。依照要通过过滤器去除的所要对付的VOC的类型，螯合剂为酸形式或碱形式的离子交换树脂。酸形式和碱形式的离子交换螯合剂的混合物是有用的。适合本专利技术中使用的螯合剂市售得自Dow Chemicals，Inc，Midland Michigan，以商标DOWEXOPTIPOREV493和V503吸附剂出售。Dow公司描述其DOWEXOPTIPORE两种产品为苯乙烯和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从空气中去除污染物的空气过滤器，所述空气过滤器包含其上施加凝胶的基体，其中所述基体包含网状泡沫。

【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：C舒尔特，JN韦伯，
申请(专利权)人：因维斯塔技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]