化学反应过滤的装置和方法制造方法及图纸

使用具有内部空穴（１０）的纤维（２）过滤气体污染物，这些空穴内含有化学反应氧化剂（１２），酸或碱，配合剂，络合剂，或吸湿剂。当污染物为碱性时，优选的反应试剂（１２）是氧化剂。当污染物为酸性时，优选的反应试剂（１２）是碱性物质，更优选的是包括Ｉ族或ＩＩ族金属阳离子的碱性物质。反应试剂（１２）更进一步包括磷酸盐，壳聚糖，次氯酸盐，硼酸盐，碳酸盐，氢氧化物或氧化物。当污染物为中性时，优选的反应试剂（１２）是氧化剂，络合剂，配合剂或吸湿试剂。优选将反应试剂（１２）浸渍到吸附性固体中，例如包括碳粉，沸石，氧化铝或硅石。优选纤维（２）是多叶型，更加优选是三叶或四叶型。含有许多Ｔ形叶片（６）的纤维（２）也是优选的。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及过滤体系，并且具体地涉及利用固体和液体反应物的体系。
技术介绍
传统已知的是使用活性炭和其他材料作为吸附元件将杂质从空气流中除去。由于有效的纤维横截面的出现，有可能制造具有部分中空的纤维。尤其有效的横截面是一种具有从中心核伸出的三个T形突出部位的横截面，正如在U.S.Patent 5057,368“Filaments Having Trilobal Or Quadrilobal Cross-Sections”toLargman等中所描述的，在此将其引入作为参考。在多种应用中，传统的过滤器使用涂有固体或液体材料的过滤介质；然而，许多应用依赖于吸收，而不是吸附。吸附是在待转移的微粒附着在过滤材料元件的表面之处发生；然而，吸收是发生在将分子运动的迁移率用于以非机械的方式从一个区域到另一个区域移动多余的微粒之处。当某些除去污染物的液体或固体充填在毛细(wicking)纤维中所形成的空穴时，多叶片(multilobal)的纤维作为毛细纤维是有特殊效果的。在吸附空气过滤和除去气味的应用中，使用以固体过滤颗粒充填的多叶片纤维。这种过滤微粒包括使用碳颗粒，沸石，碳酸氢钠，环糊精和可以吸附某些污染物的固体(见U.S.Patent 5,759,394，在此将其引入作为参考)。其他利用多叶片型纤维作为毛细纤维的应用，还包括填充在纤维空穴中的某些液体的吸收性质。有代表性地选择这些液体以可逆的方式从被污染的空气流中轻微地吸收气味和气体分子，以帮助这些分子最终分散进入另一个空气流(见U.S.Patents5,891,221和5,704,966，在此将其引入作为参考)。在集成电路生产过程中，维持环境免于污染是非常关键的，因为晶片极易受到小的微粒和某些低浓度的化学药品的影响。这可以通过在具有经过滤的空气的清洁的房间里面制造晶片来做到。过滤器用来使微粒和化学制品浓度减少到极低的含量(小于1ppb)。对于环境的控制有时也装配半导体工具，其在处理时能提供局部的超清洁的气流。然而，传统的化学药品过滤器有极短的使用寿命，需要频繁的更换，而且在需要有效地去除某些化学药品方面是无效的。优先权申请教导过使用含有与碱性气体起化学反应的试剂的具有纵向伸展的内部空穴的纤维来过滤碱性气体。优选的试剂包括酸，配合剂，络合剂，和吸湿(deliquescing)试剂，并且这些试剂可以方便地浸渍入吸附性的固体中。当时，还没有认识到用氧化剂也可以过滤碱性气体，或者可以用类似的方式过滤酸性或者中性气体。因此，其仍然需要提供适合于过滤各种不同气体的装置和方法。
技术实现思路
本专利技术提供一些装置和方法，其中，使用具有内部空穴的纤维过滤气体污染物，该纤维含有化学反应氧化剂，氢离子接受体或提供体，配合剂，络合剂，或吸湿试剂。气体污染物可以是酸性的，碱性的，或pH中性的。如果污染物是碱性的，试剂可以是任何酸，但是优选的是氧化剂。如果污染物是酸性的，优选的试剂是碱性的，以及更优选的包括I族或II族金属阳离子，下面是优选的阴离子磷酸盐，壳聚糖，次氯酸盐，硼酸盐，碳酸盐，氢氧化物，或氧化物。当污染物是中性时，优选的试剂是一种络合剂，配合剂，氧化剂，或者吸湿试剂。在优选的实施方案中试剂包括一种金属阳离子，尤其是I族或II族金属阳离子。试剂也可以进一步包括磷酸盐，壳聚糖，次氯酸盐，硼酸盐，碳酸盐，氢氧化物，或氧化物。试剂优选的是浸渍入一种吸附的固体内，包括例如炭粉，沸石，氧化铝或硅石。优选的纤维是多叶片的，最优选的是三叶片或者四叶片的。含有许多T形叶片的纤维也是优选的。从下列本专利技术优选的实施方案详细的描述中，连同附图一起，可以更加明确本专利技术的各种不同的目的、特点，各方面和优点，在附图中数字代表各种成分。附图说明图1表示一个单独的多叶片纤维的横断面视图。图2表示在每个多叶纤维中沉积有试剂的，由多叶片纤维制成的纤维垫的特写图。图3表示图2中的纤维垫宽视图。图4表示在一个实施方案中，使用经酸浸渍的多叶片纤维过滤器过滤空气流的腔室。图5表示图4中的具有多层多叶片纤维过滤器的腔室。在不同的图中使用相同的参考符号表明类似或者相同的项目。专利技术具体实施例方式图1表示单独的多叶型纤维2横截面的详细视图。纤维2是一种由热塑性聚合物制成的，并且用常规纤维成型技术成型的纤维，例如在上面参考U.S.Patent5,057,368中所描述的，纤维组合物通过常规的喷丝头所形成的纺纱纤维。纤维2包括一个芯4，从芯表面伸展出三个叶片6。用顶盖8封端每个叶片6，其中顶盖8与叶片6的末端垂直相连。在叶片6和相邻的顶盖8之间形成的空穴沿着多叶型纤维2的整个长度形成纵向狭缝10。多叶型纤维2具有保留粉末状颗粒物质例如粉末状炭的能力。炭粉可以被顶盖8俘获而机械性地保持在狭缝10中，并不需要使用任何液体物质。可将在狭缝10中的俘获粉末撒进纤维，然后通过振动除去多余的粉末或者用风扇吹去多余的粉末。优选地，通过毛细力，纤维2可以在狭缝10中保持液体。图2表示的是纤维垫100的特写镜头，其中液体试剂12填充在多孔纤维2的狭缝10中。通过将液滴渗透纤维垫100，以及在与纤维2表面发生作用后虹吸到狭缝10中的方式，液体试剂12可以被用来填充狭缝10。在液滴挤入纤维2之后，它们很快聚结入狭缝10中而在纤维2之间留下多孔空隙。使得气流不受阻碍地通过纤维垫100。作为另一种选择，也可以将纤维2浸入试剂12中通过毛细力将试剂12芯吸到狭缝10中，并除去多余的试剂12。可以采用不同的方法使试剂12形成液滴，例如通过机械雾化器给试剂12加压，或者，优选地采用常规的液体滴管。试剂12的范围可以是不同的液体，例如酸，碱，氧化剂，还原剂，络合剂，配合剂，以及吸湿试剂。用作试剂12的酸包括例如，无机酸，例如硼酸，优选的是磷酸或硫酸。也可以使用有机酸而不是无机酸。有机酸包括例如，一元、二元和三元羧酸；这些类型的有机酸包括柠檬酸，乳酸，马来酸，富马酸，己酸，月桂酸，草酸，丙二酸，酒石酸，琥珀酸，水杨酸(salicyclic)，以及苹果酸。在另一个实施方案中，也可以用固体酸代替液体酸，并以类似于上述碳粉的方法，将其浸渍在狭缝10中。在另一个实施方案中，粉末状碱也被用于过滤非碱性污染物。这样的粉末状碱可能包括，诸如碳酸氢钠，碳酸钠，氢氧化钠，磷酸钠，碳酸钾，氢氧化钾，以及四硼酸钠。另外，试剂12可以包括配合剂，其包括过渡金属，例如铜，锡，铁，锌和钛，以及络合剂，其包括俘获剂，例如环糊精。用作试剂12的碱包括，例如，I族或II族金属阳离子，以及可能更加有利地包括磷酸盐，壳聚糖，次氯酸盐，硼酸盐，碳酸盐，氢氧化物，或氧化物。尤其值得预期的碱是氢氧化钠和氢氧化钾，钾和钠的磷酸盐，钙或镁的氧化物或氢氧化物，钠或钾的碳酸盐。此处值得预期的氧化剂包括I族或II族金属的高锰酸盐，过氧化氢，以及其他无机和有机过氧化物，I族或II族金属的次氯酸盐，金属氧化物包括锌，锡，铁，钛等等。此处预期的络合剂包括尿素，环糊精，冠醚等等。此处预期的配合剂包括锌和锡的醋酸盐等等。此处预期的吸湿试剂包括锂和钾的卤化物(包括溴化物和氯化物)，果糖，丙烯和乙二醇等。图3表示纤维垫100的宽视图。纤维2可以在层中被打褶或成型以形成各种不同结构的纤维垫100。通常，狭缝10中的体积可达到多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体过滤器，包括：许多延伸纤维，每根纤维限定为许多纵向延伸的内部空穴；和沉积在纤维内部空穴中的试剂，并且该试剂选自氧化剂和碱。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R罗尔巴赫，D保斯，P昂格尔，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]