專利名稱：干法凈化空氣過濾介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于從氣流中去除具有難聞氣味、毒性或腐蝕性的化合物的組合物和方法，更特別涉及濾床中空氣過濾介質(zhì)的使用?？赏ㄟ^很多技術(shù)實現(xiàn)毒性、腐蝕性和難聞氣體的去除。這些技術(shù)包括濕法凈化、焚燒和使用多種干法凈化吸附、吸收和/或化學(xué)浸漬介質(zhì)的氣相空氣過濾。相對于其它方法， 氣相空氣過濾不需要消耗大量的水或燃料?？墒褂煤谢虿缓杏靡钥刂茝V譜氣體或?qū)ｉT的特種氣體的化學(xué)添加劑的大量常規(guī)吸附劑材料來設(shè)計干法凈化介質(zhì)。相對于物理吸附的可逆過程，化學(xué)吸附，也稱為化學(xué)吸收作用，是介質(zhì)表面上化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果。這種過程是特定的并取決于介質(zhì)和要去除的氣體兩者的物理和化學(xué)性質(zhì)。一些氧化反應(yīng)可自發(fā)地在吸附劑表面發(fā)生，但是，化學(xué)浸漬物通常加入到介質(zhì)中。浸漬物給予較高的污染物去除能力，并能夠提供某種程度的特性。雖然一些選擇性在物理吸附中是明顯的，它通常可追溯到純物理性質(zhì)而不是化學(xué)性質(zhì)?；瘜W(xué)吸附中，涉及較強的分子力，過程通常瞬間發(fā)生并是不可逆的。令人不悅的空氣中的化合物例如硫化氫、氨和甲醛存在于許多環(huán)境中，其中大部分主要由于存在難聞氣體或刺激性或有毒氣體。這種環(huán)境包括城市廢棄物處理設(shè)施、造紙廠、石化精煉廠、停尸房、醫(yī)院、解剖實驗室、旅館設(shè)施、博物館、檔案館、計算機(jī)或數(shù)據(jù)儲存室、和其它商業(yè)和工業(yè)設(shè)施。這些令人不悅的化合物可為較高級有機(jī)化合物的細(xì)菌分解產(chǎn)物，或工業(yè)過程的簡
單副產(chǎn)物。硫化氫(“&S”)，一種無色、有毒具有臭雞蛋特殊氣味的氣體，由煤炭灶、天然氣井、硫磺泉和含硫的腐爛有機(jī)質(zhì)所產(chǎn)生。長期認(rèn)為需要控制這種氣體的排放，特別是從城市污水處理廠的排放。近來，使電子裝置免受這些化合物的腐蝕性煙氣的侵害變得日益重要。 此外，H2S是易燃的。氨(“NH3”)也是一種無色氣體。它具有特殊的刺激性氣味，是一種腐蝕性、堿性氣體。該氣體產(chǎn)生自動物房間和繁殖所，它的控制長期也被認(rèn)為是重要的。甲醛(“OCH2”)是一種無色具有刺激性、窒息性氣味的氣體。其存在于停尸房和解剖實驗室中，由于它對黏膜的強烈刺激性，它的控制是必要的。已作出嘗試提供固體過濾介質(zhì)用于從流體、或運動的氣流例如氣體或蒸氣流中去除上述的令人不悅的化合物。雖然已知多種浸漬基材可用于從流體中去除令人不悅的污染物，但這些已知的浸漬基材具有非常高的選擇性，即每種浸漬物只能處理一種特定類型的化合物。存在幾種令人不悅的化合物的應(yīng)用中，空氣過濾介質(zhì)要么需要包括幾種浸漬物要么需要使用幾種不同的空氣過濾介質(zhì)。這導(dǎo)致了目前可用的介質(zhì)不能適應(yīng)多種工業(yè)的需
3要。住宅空氣品質(zhì)行業(yè)已經(jīng)將包含兩種以上吸附劑化合物的吸附劑組合物用于地毯和窗簾中。這種吸附劑組合物試著吸收存在于家庭空氣中的多數(shù)令人不悅的氣體化合物， 包括甲醛(來自膠合板和家具)，有機(jī)溶劑(來自油漆、膠粘劑和壁紙)，來自殺蟲劑、殺菌劑、農(nóng)業(yè)化學(xué)品的氣體和來自香煙和寵物的臭氣。但是，這種吸附劑組合物還沒有應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)或住宅空氣過濾介質(zhì)中。因此，所需要的是一種空氣過濾介質(zhì)，其具有浸漬其上的組合物，能夠吸收多種令人不悅的氣體，包括硫化氫、甲醛和氨。

發(fā)明內(nèi)容
一種包括浸漬物的固體空氣過濾介質(zhì)，其中浸漬物包含有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽。所述介質(zhì)包含約0. 1 約25重量％的浸漬物。所述浸漬物包含約0. 1 約5重量％的有機(jī)胺，其優(yōu)選為尿素水溶液、固體尿素、 三聚氰胺或其混合物。所述浸漬物包含約0. 1 約5重量％的金屬鹽，其優(yōu)選為氧化鎂、氧化鈣或其混合物。所述浸漬物可選地進(jìn)一步包含約0. 1 約10重量％的表面活性劑，其優(yōu)選為聚丙烯酸。一種形成固體空氣過濾介質(zhì)的方法，包括將浸漬物施用于多孔基材上，其中所述浸漬物包括有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽。所述多孔基材優(yōu)選為活性氧化鋁、硅膠、沸石、高嶺土、吸附粘土、活性鐵鋁氧石、活性炭或其組合。一種從流體中去除至少兩種污染物的方法，包括使用包括有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽的空氣過濾介質(zhì)過濾流體。
具體實施例方式提供了干法凈化空氣過濾介質(zhì)和使用該介質(zhì)處理流體的方法。固體過濾介質(zhì)可用于從氣體流體中去除或減少令人不悅的化合物或污染物。固體過濾介質(zhì)包含有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽。有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽優(yōu)選地、但并不必須地作為液體浸漬溶液用于空氣過濾介質(zhì)。 可選的表面活性劑加入到液體浸漬溶液中以保持金屬鹽懸浮于溶液中。通常描述的，所述過濾介質(zhì)包含浸漬有含有有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽的溶液的基材。 該過濾介質(zhì)包含大約0. 1 約25重量％的該溶液。有機(jī)胺優(yōu)選選自尿素水溶液、固體尿素、三聚氰胺和其混合物。溶液優(yōu)選包含約 0. 1 約5重量％的有機(jī)胺。金屬鹽優(yōu)選選自金屬氧化物，例如但不限于氧化鎂和氧化鈣。液體優(yōu)選包含約 0. 1 約5重量％的金屬鹽。當(dāng)應(yīng)用于過濾介質(zhì)時，有機(jī)胺和金屬鹽使得介質(zhì)能夠從氣體流體中去除或減少令人不悅的化合物或污染物。特別地，過濾介質(zhì)可以去除令人不悅的化合物例如硫化氫、甲醛和氨的組合。先前所知的空氣過濾介質(zhì)不能有效地同時過濾這種范圍廣泛的化合物。過濾介質(zhì)的有機(jī)胺成分按照公式(I)同甲醛反應(yīng)
R-NH2+0CH2 — R-N = CH2+H20 (I)氣體甲醛因此轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w有機(jī)氮化合物。金屬鹽也通過催化甲醛分解形成水和二氧化碳而中和甲醛。金屬鹽在催化反應(yīng)中沒有消耗，可處理額外的令人不悅的化合物。令人不悅的化合物和污染物例如氨和硫化氫被金屬鹽的催化反應(yīng)所中和，分別形成水和氮氧化物或硫氧化物。如同金屬鹽與甲醛的催化反應(yīng)一樣，金屬鹽在氨和硫化氫的中和反應(yīng)中也沒有消耗。應(yīng)用浸漬溶液的多孔基材可選自，但不限于由活性氧化鋁(Al2O3) (U0P化學(xué)公司， 巴吞魯日，美國路易斯安那州)，硅膠(J.M. Huber公司，化學(xué)部門，Havre De Grace鎮(zhèn)， 馬里蘭州)，沸石(steel head specialty minerals公司，斯波坎市，華盛頓州)，高嶺土 (Englehard公司，愛迪生市，新澤西州)，吸附粘土(Englehard公司，愛迪生市，新澤西州)， 活性鐵鋁氧石，活性炭例如活性炭布、織造或非織造顆粒過濾器或其組合組成的組。優(yōu)選地，過濾介質(zhì)中的浸漬物的濃度為約0. 1 約25重量％。優(yōu)選的多孔基材包括氧化鋁、活性炭及其組合。另一種優(yōu)選的多孔基材是氧化鋁和沸石的組合。雖然不希望受這個論點的束縛， 人們相信沸石通過吸引并保持水分進(jìn)一步的控制過濾介質(zhì)的濕度，其功能為保持更多的溶液中的浸漬物。這個效果，轉(zhuǎn)而被認(rèn)為能夠提高過濾介質(zhì)的能力和效率。如此處所用的，術(shù)語沸石包括天然硅酸鹽沸石、合成材料和具有類沸石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽礦物?？捎迷谶@種介質(zhì)中的沸石的實施例包括、但不限于斜堿沸石(amicite，水合鉀鈉鋁硅酸鹽)、方沸石(水合鈉鋁硅酸鹽)、銫沸石(水合銫鈉鋁硅酸鹽)、伯格斯石(boggsite，水合鈣鈉鋁硅酸鹽)、菱沸石(水合鈣鋁硅酸鹽)、鋇沸石(水合鋇鈣鋁硅酸鹽)、八面沸石(水合鈉鈣鎂鋁硅酸鹽)、 鎂堿沸石(水合鈉鉀鎂鈣鋁硅酸鹽)、戈硅鈉鋁石(水合鈉鉀鈣鋁硅酸鹽)、交沸石(水合鋇鉀鋁硅酸鹽)、鈣十字沸石(水合鉀鈉鈣鋁硅酸鹽)、斜發(fā)沸石(水合鈉鉀鈣鋁硅酸鹽)、絲光沸石(水合鈉鉀鈣鋁硅酸鹽)、中沸石(水合鈉鈣鋁硅酸鹽)、鈉沸石(水合鈉鋁硅酸鹽)、 斜堿沸石(水合鉀鈉鋁硅酸鹽)、十字沸石(水合鈣鋁硅酸鹽)、鍶堿沸石(perlialite，水合鉀鈉鈣鍶鋁硅酸鹽)、鈉紅沸石(barrerite，水合鈉鉀鈣鋁硅酸鹽)、輝沸石(水合鈉鈣鋁硅酸鹽)、桿沸石(thomsonite，水合鈉鈣鋁硅酸鹽)等。沸石具有很多相關(guān)的磷酸鹽和硅酸鹽礦物，它們具有類籠狀框架結(jié)構(gòu)或具有同沸石相似的性質(zhì)，也可以用于替代沸石或與沸石一起使用。這些類沸石礦物包括例如土磷鋅鋁石、磷鈹鋰石(pahasapaite)、水磷鈹鈉石(tiptopite)、香花石、鈹硅鈉石、磷方沸石(viseite)、帕水鈣石(partheite)、葡萄石、 水硅鋁鈣石(roggianite)、魚眼石、白鈣沸石、莫里鉛沸石、水硅鈣石、易變硅鈣石、托勃莫來石等等。術(shù)語，例如“過濾介質(zhì)”、“吸附劑組合物”、“化學(xué)吸附劑組合物”和“浸漬基材”是
全部可互換的，表示一種能夠通過將其同流體接觸而減少或消除流體中不需要的有害的污染物的物質(zhì)。應(yīng)當(dāng)理解，術(shù)語“流體”定義為液體或氣體，其能夠流動或以特定方向移動，包括氣體、水、包含有機(jī)的或包含無機(jī)的流體。多孔基材也可以是織造或非織造材料，例如玻璃纖維、皺紋紙、牛皮紙、羊毛、鋼絲棉、絲線、纖維素纖維織物、合成纖維織物或其組合。優(yōu)選的纖維素纖維織物包括棉、亞麻、 纖維膠和人造絲。優(yōu)選的合成纖維織物包括尼龍、人造絲、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、丙烯酸樹脂、醋酸纖維、聚酰胺和碳纖維。如上面所討論的，浸漬物可以但并不必須作為液體浸漬溶液用于過濾介質(zhì)。液體溶液可噴涂于過濾介質(zhì)之上或可以其它已知的方法使用?？蛇x地，浸漬物可以為粉末。該粉末可直接用于過濾介質(zhì)，或者在將浸漬組合物使用在過濾介質(zhì)上之前，向粉末中加入水或另一種液體以使其成水合物。另外，對于擠出或造粒的過濾介質(zhì)(例如活性氧化鋁或活性碳基介質(zhì))，可在擠出或造粒之前直接將該粉末加入到氧化鋁/碳/等材料中。相對于將液體浸漬物噴涂在介質(zhì)外表面的介質(zhì)來說，浸漬物可因此或多或少地均勻分布在介質(zhì)中。以液體形式，或作為粉末形式是在應(yīng)用于介質(zhì)之前要再水合為液體，浸漬物組合物優(yōu)選包含表面活性劑例如聚丙烯酸或其它化合物，其用量足以保持金屬鹽在應(yīng)用于過濾介質(zhì)之前懸浮在液體溶液中。表面活性劑的用量可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的方法進(jìn)行選擇，典型地為液體溶液的約0.1 約10重量％。應(yīng)用液體或粉末浸漬組合物到空氣過濾介質(zhì)上的具體方法是已知的，對于這里所描述的發(fā)明是不重要的。污染物去除方法還提供了一種使用這里所描述的干法凈化過濾介質(zhì)處理污染的流體的方法。該方法包括將污染的流體同這里所提供的固體過濾組合物接觸。典型地，不希望的污染物將從空氣中去除，尤其是摻雜有來自城市廢棄物處理設(shè)施、造紙廠、石化精煉廠、停尸房、醫(yī)院、 解剖實驗室、旅館設(shè)施、博物館、檔案館、計算機(jī)或數(shù)據(jù)儲存室、和其它商業(yè)和工業(yè)設(shè)施所排出的氣流的空氣。過濾介質(zhì)也可用于住宅應(yīng)用?？蓪⒁后w或粉末浸漬物銷售給消費者用于消費者對過濾器的手工操作。本領(lǐng)域處理氣體或其它流體的方法是眾所周知的。任何本領(lǐng)域已知的用這里所描述的介質(zhì)的處理流體的方法都可以使用。實施例這里所述的包含浸漬溶液的空氣過濾介質(zhì)已被證明在去除氣體污染物例如硫化氫、氨和甲醛方面是更加有效的。例如，對比已知的高錳酸鈉基過濾介質(zhì)，這里所述的過濾介質(zhì)已顯示出如下改進(jìn)的過濾能力
權(quán)利要求
1.一種固體空氣過濾介質(zhì)，其包含浸漬物，其中，所述浸漬物包含有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽。
2.如權(quán)利要求1所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述介質(zhì)包含約0.1 約25重量％的浸漬物。
3.如權(quán)利要求1所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述有機(jī)胺包括尿素水溶液、固體尿素、 三聚氰胺或它們的混合物。
4.如權(quán)利要求1所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述浸漬物包含約0.1 約5重量％的有機(jī)胺。
5.如權(quán)利要求1所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述金屬鹽包括氧化鎂、氧化鈣或它們的混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述浸漬物包含約0.1 約5重量％的金鹽 ο
7.如權(quán)利要求1所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述浸漬物進(jìn)一步包含表面活性劑。
8.如權(quán)利要求7所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述浸漬物包含約0.1 約10重量％的表面活性劑。
9.如權(quán)利要求7所述的空氣過濾介質(zhì)，其中，所述表面活性劑是聚丙烯酸。
10.一種形成固體空氣過濾介質(zhì)的方法，其包括向多孔基材施用浸漬物，所述浸漬物包含有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述多孔基材選自由活性氧化鋁、硅膠、沸石、高嶺土、吸附粘土、活性鐵鋁氧石、活性炭和它們的組合所組成的組。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述多孔基材是活性氧化鋁、活性炭或它們的組合。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述多孔基材是活性氧化鋁、沸石或它們的組合。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述浸漬物以液體溶液形式施用于多孔基材。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述浸漬物噴涂于多孔基材之上。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述浸漬物以粉末形式施用于多孔基材。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述浸漬物在基材的擠出或造粒之前加入到多孔基材中。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述多孔基材是織造或非織造材料，選自由玻璃纖維、皺紋紙、牛皮紙、羊毛、鋼絲棉、絲線、纖維素纖維織物、合成纖維織物和它們的組合所組成的組。
19.一種從流體中去除至少兩種污染物的方法，其包括用空氣過濾介質(zhì)過濾流體，其中所述過濾介質(zhì)包含浸漬物，所述浸漬物包含有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述至少兩種污染物選自由硫化氫、甲醛、氨和它們的組合所組成的組。
全文摘要
一種包含浸漬物的固體空氣過濾介質(zhì)，其中浸漬物包含有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽。介質(zhì)包含約0.1～約25重量％的浸漬物。浸漬物包含約0.1～約5重量％的有機(jī)胺，有機(jī)胺包括尿素水溶液、固體尿素、三聚氰胺或其混合物。浸漬物包含約0.1～約5重量％的金屬鹽，金屬鹽包括氧化鎂、氧化鈣或其混合物。浸漬物可選地進(jìn)一步包含表面活性劑，例如聚丙烯酸。也提供了形成具有浸漬物的固體空氣過濾介質(zhì)的方法，其中浸漬物包含有機(jī)胺和無機(jī)金屬鹽，還提供了用于從流體中去除污染物的方法。
文檔編號B01J20/22GK102369051SQ201080012504
公開日2012年3月7日 申請日期2010年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者威廉·G·英格蘭 申請人:普拉菲爾有限公司