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用于去除顆粒物質(zhì)和揮發(fā)性有機(jī)化合物的空氣過(guò)濾器的制作方法

文檔序號(hào):5060482閱讀:330來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:用于去除顆粒物質(zhì)和揮發(fā)性有機(jī)化合物的空氣過(guò)濾器的制作方法
背景技術(shù)
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器,特別是涉及其上施加了凝膠的網(wǎng)狀泡沫基體。這種過(guò)濾器有助于去除顆粒物質(zhì)以及揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。
2.相關(guān)技術(shù)描述室內(nèi)空氣質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)注。減少揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)的排放是環(huán)境立法的重要目標(biāo),例如1990年的清潔空氣法案(Clean Air Act)。通常,從空氣或水中分離有機(jī)化合物的主要介質(zhì)一直采用活性炭,但是立法對(duì)吸附介質(zhì)提出了新的要求,而目前可用的活性炭當(dāng)應(yīng)用于控制許多VOC排放時(shí)無(wú)法滿足這些要求。這些需求包括更高的吸附容量、高濕度抵抗性、更快的脫附動(dòng)力學(xué)以及能夠容易進(jìn)行反復(fù)原位再生的能力。市售合成聚合物吸附劑具有符合這些需求的可能性。
通常過(guò)濾器已經(jīng)應(yīng)用于空氣的清潔。Fraser的美國(guó)專利公開(kāi)No.2003/0084788公開(kāi)了涂敷泡沫的空氣過(guò)濾介質(zhì)??諝膺^(guò)濾器由基體和聚合物泡沫組成。該泡沫具有密度梯度,其中過(guò)濾器的低密度上游部分能捕獲較大的粒子,使得較小粒子透入過(guò)濾器并被過(guò)濾器的高密度下游部分所捕獲。但是,在該公開(kāi)物中沒(méi)有提到VOC的去除。
Chapman的美國(guó)專利No.5,419,953公開(kāi)了分層過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括靜電充電中間層。聚酯阻燃性預(yù)濾體層去除大的粒子,阻燃性內(nèi)襯聚酯背材提供了抗撕拉強(qiáng)度。至少其中一層靜電充電以過(guò)濾粒子。該專利也沒(méi)有討論VOC的去除。
特別而言,VOC的去除已經(jīng)變得益發(fā)重要,因?yàn)檫@些化合物的存在引發(fā)了許多健康方面的問(wèn)題。Gesser的美國(guó)專利No.4,892,719和No.4,547,350討論了從空氣中去除作為VOC的醛和酸性氣體。該去除通過(guò)在強(qiáng)制空氣加熱系統(tǒng)中涂敷爐式過(guò)濾器來(lái)完成。該涂層是聚合物胺,例如具有能夠與污染物發(fā)生反應(yīng)的特殊官能團(tuán)的聚乙烯亞胺。Gooch的美國(guó)專利No.5,529,609也討論了VOC的去除。該專利公開(kāi)了空氣過(guò)濾器,所述過(guò)濾器包含用于吸附空氣傳播的特別物質(zhì)和吸附揮發(fā)性液體的粘彈性基質(zhì)材料。優(yōu)選的三維粘彈性基質(zhì)材料為用水或丙三醇溶脹的交聯(lián)水溶性聚合物。交聯(lián)片斷之間形成了凝膠結(jié)構(gòu)。但是,粘彈性基質(zhì)結(jié)構(gòu)難以發(fā)生作用。
因此,本領(lǐng)域存在著從空氣中同時(shí)去除顆粒物質(zhì)和VOC的需求。優(yōu)選地,這樣的結(jié)構(gòu)不依賴于粘彈性基質(zhì)結(jié)構(gòu)。
發(fā)明概述本發(fā)明通過(guò)提供支撐凝膠的結(jié)構(gòu)體克服了與先有技術(shù)相關(guān)的問(wèn)題。特別地,使用了其上施加了增粘聚合物凝膠的基體。聚合物凝膠含有捕獲VOC的螯合劑珠粒。業(yè)已發(fā)現(xiàn),由網(wǎng)狀泡沫得到的基體在保持能有效去除VOC的充足量的聚合物凝膠方面是相當(dāng)有用的。網(wǎng)狀泡沫還可以提供凝膠施加的表面面積,還可以依密度配制以提供低壓力降以及彎曲路徑,以便VOC與螯合劑接觸的可能性最大化。而且,由于基體表面是增粘的,它能保持住其捕獲的顆粒物質(zhì)而不釋放。
此外,本發(fā)明的空氣過(guò)濾器還可以包含靜電過(guò)濾體,或駐極體,它進(jìn)一步可以在細(xì)小粒子達(dá)到基體之前將其捕獲。靜電過(guò)濾體還可以改變通過(guò)過(guò)濾器的空氣流內(nèi)的粒子的路徑,從而增大粒子物理撞擊基體的增粘表面并被其捕獲的幾率。因此,靜電過(guò)濾體是作為非常細(xì)小粒子的預(yù)濾體。使用結(jié)合靜電過(guò)濾體的基體,本發(fā)明的空氣過(guò)濾器能夠去除細(xì)小粒子以及VOC。
因此,本發(fā)明提供了從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器。該空氣過(guò)濾器包含其上施加凝膠的基體。該基體包含網(wǎng)狀泡沫。優(yōu)選該網(wǎng)狀泡沫包含聚乙烯或聚氨酯。
進(jìn)一步地,本發(fā)明提供了從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器。該空氣過(guò)濾器包含其上沉積凝膠的基體和與基體的一面接觸配置的靜電過(guò)濾體。任選地,基體的另一面配有后過(guò)濾體以提供結(jié)構(gòu)完整性,以及作為最終細(xì)小粒子的過(guò)濾體。
附圖簡(jiǎn)述

圖1為本發(fā)明網(wǎng)狀泡沫基體的示意圖。
圖2為本發(fā)明的與靜電空氣過(guò)濾體和后過(guò)濾體相結(jié)合的基體的示意圖。
圖3為本發(fā)明的供選實(shí)施方案的示意圖,其中在穿孔帶上提供螯合劑。
圖4為圖3的實(shí)施方案的變更方案的示意圖。在圓柱形構(gòu)造中形成薄片的紙片上提供有螯合劑。
發(fā)明詳述本發(fā)明提供了用于從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器。圖1和2中的標(biāo)號(hào)10一般表示了這種過(guò)濾器的第一種實(shí)施方案。
此處使用的空氣過(guò)濾器是指能夠從空氣中分離空氣傳播的污染物的系統(tǒng)。在過(guò)濾方法中,污染的空氣強(qiáng)制通過(guò)多孔性介質(zhì),該介質(zhì)捕獲污染物使之不能從介質(zhì)通過(guò)。在第一種實(shí)施方案中,該空氣過(guò)濾器包含其上施加了聚合物凝膠的基體。在該實(shí)施方案中,尺寸為0.3微米或更大的空氣傳播的污染物可以由凝膠所捕獲。在第二種實(shí)施方案中,空氣過(guò)濾器包含與靜電過(guò)濾體結(jié)合的基體。在該實(shí)施方案中,可以捕獲尺寸不到0.3微米的空氣傳播的污染物。不論第一種或第二種實(shí)施方案中,本發(fā)明的空氣過(guò)濾器的總厚度不應(yīng)該超過(guò)一英寸。基體本身應(yīng)該具有0.25-0.5英寸的厚度。
本發(fā)明的過(guò)濾器包含基體12。該基體優(yōu)選為網(wǎng)狀泡沫?!熬W(wǎng)狀”系指泡沫由開(kāi)放式氣泡形成,而不是封閉室泡沫。適用于本發(fā)明的網(wǎng)狀泡沫是可以從Crest Foam Industries,Inc市售可得的S38,是每英寸38孔的網(wǎng)狀泡沫。網(wǎng)狀泡沫可以是聚酯或聚氨酯?;蛘?,基體可為非織造物,它可以是針刺的、射流噴網(wǎng)法的、水刺的、熔噴的、紡粘的、熱粘合的、點(diǎn)粘結(jié)的、樹(shù)脂粘合的、氣流成網(wǎng)的,和它們的復(fù)合物的組合,例如紡粘熔噴紡粘的或紡粘和針刺的。示例性的非織造基體包括由聚酯、聚丙烯、粘膠、人造絲、聚乙烯和芳族聚酰胺制造的針刺氈;針刺紡粘聚酯;射流噴網(wǎng)法PET,Nomex和Kevlar;由PET、尼龍、聚丙烯和聚乙烯制造的紡粘非織造物,熱粘合非織造物和樹(shù)脂粘合非織造物。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)價(jià)格和使用于空氣過(guò)濾器中的適用性(例如可用聚合物凝膠涂敷的能力、合理的成本等)能夠意識(shí)到可以接受的其它類型的基體和纖維。網(wǎng)狀泡沫作為基體的優(yōu)勢(shì)在于其表面面積,以及能保持足夠量的凝膠而其結(jié)構(gòu)完整性不會(huì)松弛的能力,非織造物基體的情形則不然。此外,網(wǎng)狀泡沫使得穿過(guò)過(guò)濾器的壓力降相對(duì)較低。
凝膠可以包含聚丙烯酰胺聚合物?;蛘?,本發(fā)明的凝膠可以包含油或粘合劑。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。在每種情況下,共聚物或均聚物與山梨醇、去離子水和丙三醇組合在一起形成溶液。可以相信的是山梨醇、去離子水和丙三醇組合能塑化聚丙烯酰胺聚合物,或起保濕劑的作用,或者同時(shí)完成兩種功能??梢韵嘈诺氖巧嚼娲肌⒏事洞?、木糖醇、蔗糖、丙二醇或乙二醇和它們的混合物能起到聚合物保濕劑的等效作用并防止其結(jié)晶及因此保持其膠粘狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中,凝膠包含90%聚丙烯酰胺均聚物和10%共聚物。此處的共聚物包含具有抗微生物活性的單體。這樣的共聚物的例子是聚丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化銨共聚物,它是可從Polyscience處市售可得的聚丙烯酰胺聚合物。
本發(fā)明的凝膠進(jìn)一步包含螯合劑。螯合劑用來(lái)捕獲揮發(fā)性有機(jī)化合物。螯合劑是珠粒形式的。這樣的珠粒在圖1和2中用標(biāo)號(hào)14表示。通常,制備凝膠和螯合劑的溶液。依照要通過(guò)過(guò)濾器去除的所要對(duì)付的VOC的類型,螯合劑為酸形式或堿形式的離子交換樹(shù)脂。酸形式和堿形式的離子交換螯合劑的混合物是有用的。適合本發(fā)明中使用的螯合劑市售得自Dow Chemicals,Inc,Midland Michigan,以商標(biāo)DOWEXOPTIPOREV493和V503吸附劑出售。Dow公司描述其DOWEXOPTIPORE兩種產(chǎn)品為苯乙烯和二乙烯基苯的亞甲基橋共聚物。此外,可以使用弱堿形式的離子交換樹(shù)脂作為本發(fā)明中的螯合劑可逆地捕獲醛,因?yàn)樗鼈儼芘c醛形成“席夫”堿/亞胺的伯和仲胺。它們包含能與醛形成“席夫”堿/亞胺的伯和仲胺。
順應(yīng)基體的形狀,在基體上施加要求厚度的凝膠。當(dāng)施加到基體之上時(shí),凝膠能滲透或散布貫穿泡沫而不嚴(yán)重劣化作為網(wǎng)狀泡沫特征的開(kāi)放式氣泡。可以采用多種不同的技術(shù),包括涂敷或在凝膠中浸漬基體,將凝膠施加到基體的一面或所有的面上。優(yōu)選的技術(shù)為“浸漬和擠壓法”,其中用凝膠浸漬基體并將多余的擠出。示例性的涂敷技術(shù)包括使用刀片或抹刀涂敷?;蛘撸梢允褂贸暡▏娚淦鲊娚淠z,例如Staunton等的法定發(fā)明登記號(hào)US H153-H1中公開(kāi)的裝置和方法。
基體的滲透率應(yīng)該足以使可觀量的空氣流通過(guò)介質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中,過(guò)濾器具有按照Frazier空氣滲透率方法測(cè)量為約1030立方英尺/分鐘的空氣滲透率。基體的初始阻力為0.5-0.6英寸水柱(計(jì)量)。
基體中可以施加表面活性劑以使凝膠粘附于基體。表面活性劑優(yōu)選非離子的或兩性的表面活性劑。本發(fā)明適用的表面活性劑的例子是E.I.du Pont de Nemours and Company of Wilmington,DE出售的商標(biāo)為ZonylFSH的非離子表面活性劑。
進(jìn)一步地根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施方案,空氣過(guò)濾器還可以包含靜電空氣過(guò)濾體。這樣的空氣過(guò)濾體在圖2中以標(biāo)號(hào)20表示,并與基體的一側(cè)接觸放置。本發(fā)明的靜電過(guò)濾體優(yōu)選為駐極體,即已經(jīng)建立了永久電極化狀態(tài)的絕緣體。靜電空氣過(guò)濾體的目的是增加細(xì)小粒子的捕獲效率。靜電過(guò)濾體可以包含非織造纖維,所述非織造纖維包含許多帶電纖維。本發(fā)明適用的靜電過(guò)濾體的例子是3M出售的商標(biāo)為Filtrete的產(chǎn)品。
在該實(shí)施方案中,本發(fā)明的空氣過(guò)濾器還可以包含置于靜電過(guò)濾體和基體之間的絕緣層(未示出)。因?yàn)樗畷?huì)使靜電過(guò)濾體的靜電功能短路,則提供絕緣層使靜電過(guò)濾體不與基體上的含水凝膠直接接觸而分開(kāi)。
任選地,如圖2中的標(biāo)號(hào)18所示,本發(fā)明的空氣過(guò)濾器還可以包含后過(guò)濾體。該后過(guò)濾體位于基體的與靜電過(guò)濾體相對(duì)的一側(cè)。設(shè)置后過(guò)濾體的目的是為了增加過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)完整性。此外,在加工、包裝、裝卸等過(guò)程中,后過(guò)濾體可以保護(hù)基體免于過(guò)早暴露。還有,根據(jù)所選擇的構(gòu)造,后過(guò)濾體還起到最終細(xì)小顆粒的過(guò)濾體的作用。
本發(fā)明的第三種實(shí)施方案提供了從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器。該實(shí)施方案示于圖3和4中,其中空氣過(guò)濾器一般分別以10′和10″表示。示于圖3中的該實(shí)施方案稱作“無(wú)凝膠”實(shí)施方案,因?yàn)闆](méi)有使用上述的凝膠。而在圖3中,空氣過(guò)濾器包含增粘的穿孔介質(zhì)22。該介質(zhì)22可以為雙面帶或粘蠅紙,或任何具有粘著性物質(zhì)(例如粘合劑)施加到如圖3中的介質(zhì)22的上表面22的介質(zhì)。合適的粘合劑包括基于聚氨酯的、基于氰基丙烯酸酯的和基于聚酰胺或聚酯的樹(shù)脂。合適的基于氰基丙烯酸酯的增粘劑為Super BonderInstant Adhesive,可得自HENKEL LOCTITE CORPORATION,Rocky Hill,Connecticut,USA,06067-3910。這樣的粘合劑介質(zhì)厚度約0.3密耳。圖3中的穿孔介質(zhì)22的厚度為約0.5至10毫米,用來(lái)支持基體12′上的螯合劑。標(biāo)號(hào)16表示的穿孔形成于增粘劑處并穿過(guò)介質(zhì)22,以使撞擊表面22的空氣流能夠通過(guò)介質(zhì)22。
增粘介質(zhì)的一側(cè)放有螯合劑。螯合劑在圖3和4中分別以14′和14″表示。螯合劑與前兩種實(shí)施方案中所述的螯合劑類型相同。本實(shí)施方案中的空氣過(guò)濾器可以進(jìn)一步地含有基體,如圖3中12′所示。圖4中的基體12″與前兩種實(shí)施方案中所述的基體類型相同,但在此具有圓柱幾何形狀。此外,在放置螯合劑珠粒的增粘介質(zhì)一側(cè)可以使用例如前述的第二種實(shí)施方案中那樣的靜電過(guò)濾體。圖3中的20′表示這樣的空氣過(guò)濾體。
在圖4表示的圓柱幾何形狀的實(shí)施方案中,增粘介質(zhì)包含許多的紙片、紙板、塑料、薄金屬片等。例如,在圓柱幾何構(gòu)形中,紙片安置成為轉(zhuǎn)輪形式,從而在圖4中所示的紙板、塑料或金屬圓筒26內(nèi)形成薄片。兩個(gè)這樣的薄片示于圖4中的24。螯合劑珠粒14″放置于這樣的紙24的兩側(cè)。任選的靜電過(guò)濾體20″和過(guò)濾器基體12″顯示具有圓柱幾何形狀,以與圖4的薄片層的實(shí)施方案的幾何形狀進(jìn)行最佳匹配。任選地,紙板、塑料或金屬圓筒26可以充分地延伸,使得能容納和支撐元件20″和12″以及薄片24。
圖3和4的“無(wú)凝膠”實(shí)施方案的優(yōu)勢(shì)在于,無(wú)需為過(guò)濾器的完整性而在紙上施加濕重的凝膠。而且,如果使用這一種實(shí)施方案,由于不存在含水的凝膠,靜電過(guò)濾體的靜電功能短路的機(jī)會(huì)變小。此外,圖4的構(gòu)造由于穿過(guò)該過(guò)濾器的壓力降很低而特別有利??梢韵嘈诺氖?,圖4中的薄片24的放射狀的排列能夠使管26中空氣流動(dòng)路徑的曲折度降低,從而使由于空氣夾雜的粒子夾帶螯合劑造成過(guò)濾器堵塞的幾率降低。凝膠的重量能降低結(jié)構(gòu)完整性。
實(shí)施例實(shí)施例1按照如下的方式制備過(guò)濾器測(cè)試樣品。首先,如此合成粘性聚合物凝膠,將以下的成分按照重量比例為1.17g的聚丙烯酰胺(Polyscience)、1.30g的聚丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化銨共聚物、5.20g的山梨醇、10.53g的去離子水、6.50g的丙三醇組合,然后再用補(bǔ)充的26.00g的去離子水將得到的組合物按1∶2稀釋。將得到的溶液覆蓋并在環(huán)境溫度下緩慢攪拌過(guò)夜(約12小時(shí))。然后,加入2.5克螯合劑,通過(guò)機(jī)械攪拌使之均勻懸浮。此處優(yōu)選的螯合劑是DOWEXOPTIPOREV493和V503(可以從Dow Chemicals,Inc獲得的聚合物吸附劑;V493的性質(zhì)包括粒度范圍20-50目,BET比表面積1100平方米/克,孔隙度1.16立方厘米/克,平均孔徑46埃,密度0.34克/立方厘米;V503的性質(zhì)包括粒度范圍1.5mm,BET比表面積1080平方米/克,孔隙度0.94立方厘米/克,平均孔徑34埃,密度0.4克/立方厘米)。而后緊接著在施加到基體上之前,加入20滴得自于E.I.du Pont de Nemours and Company的非離子表面活性劑ZONYLFSH,在施加之前進(jìn)行簡(jiǎn)短地?cái)嚢?。將該組合物直接施加到包含具有每英寸38孔的12英寸乘12英寸網(wǎng)狀泡沫的基體(稱為S38,得自CREST FOAM INDUSTRIES Inc.,British Vita CellularPolymers Group)。使用12英寸的“干墻膩?zhàn)印惫蔚秾⒄承跃酆衔锬z均勻地直接施加到12英寸乘12英寸的基體一個(gè)面上。施加的粘性聚合物凝膠的數(shù)量由稱重確定,為208克。將涂敷粘性聚合物凝膠的基體置于140℃烘箱之中加熱30分鐘。而后使涂敷的基體冷卻,在室溫和環(huán)境濕度下保持平衡3天。然后,將包含1×1編織的經(jīng)向?yàn)槟猃埡途曄驗(yàn)榫郾┑念A(yù)濾體織物(得自Wendell Fabrics Corp.,108E.Church St.Blacksburg,South Carolina 29702;woven STLO1;patternQL 5620-21)鋪在基體的用粘性聚合物凝膠處理的一側(cè),完全覆蓋12英寸乘12英寸的面。在12英寸乘12英寸基體的反面施加同樣構(gòu)造的后過(guò)濾體織物。
得到的夾層結(jié)構(gòu)包含預(yù)濾體織物、經(jīng)過(guò)處理的基體和后過(guò)濾體織物。將其固定并保持在一個(gè)框架上,為了測(cè)試的目的,該框架能夠安置到空氣處理管道的橫截面空間之中。測(cè)試方法包括根據(jù)ASHRAE METHOD 52.1-1992的去除環(huán)境大氣灰塵顆粒的初始效率;空氣流對(duì)比阻力和初始環(huán)境粒度的去除,列于表1a,和煙草煙霧顆粒物質(zhì)的去除,列于表1b。
測(cè)試條件是空氣流速在23℃和50%相對(duì)濕度下為110立方英尺每分鐘。實(shí)施例1過(guò)濾器的初始流動(dòng)阻力為1.08英寸水柱(計(jì)量)。
表1a
表1b
實(shí)施例2除了一個(gè)差別之外,以與實(shí)施例1正好相同的方式制備第二個(gè)過(guò)濾器測(cè)試樣品。非離子表面活性劑ZONYLFSH的量與實(shí)施例1中不同。在此例中,粘性聚合物凝膠組合物中加入10滴,在施加之前進(jìn)行簡(jiǎn)短地?cái)嚢?。為測(cè)試目的,組裝相同的涂敷基體的夾層結(jié)構(gòu)。
測(cè)試條件是空氣流速在23℃和50%相對(duì)濕度下為110立方英尺每分鐘。實(shí)施例2過(guò)濾器的初始流動(dòng)阻力為0.13英寸水柱(計(jì)量)。
表2a.
表2b.
實(shí)施例3除了一個(gè)差別之外,以與實(shí)施例1正好相同的方式制備第三個(gè)過(guò)濾器測(cè)試樣品。非離子表面活性劑ZONYLFSH的量與實(shí)施例1中不同。在此例中,粘性聚合物凝膠組合物中加入5滴,在施加之前進(jìn)行簡(jiǎn)短地?cái)嚢?。為測(cè)試目的,組裝相同的涂敷基體的夾層結(jié)構(gòu)。
測(cè)試條件是在23℃和50%相對(duì)濕度下空氣流速=110立方英尺每分鐘。實(shí)施例3過(guò)濾器的初始流動(dòng)阻力為0.045英寸水柱(計(jì)量)。
表3a
表3b.
實(shí)施例4除了一個(gè)差別之外,以與實(shí)施例1正好相同的方式制備第四個(gè)過(guò)濾器測(cè)試樣品。沒(méi)有在粘性聚合物凝膠組合物中加入非離子表面活性劑ZONYLFSH。為測(cè)試目的,組裝相同的涂敷基體的夾層結(jié)構(gòu)。
測(cè)試條件是在23℃和50%相對(duì)濕度下空氣流速=110立方英尺每分鐘。實(shí)施例2過(guò)濾器的初始流動(dòng)阻力為0.08英寸水柱(計(jì)量)。
表4a
表4b.
實(shí)施例5以與實(shí)施例1正好相同的方式制備另外的過(guò)濾器測(cè)試樣品。為測(cè)試目的,組裝相同的涂敷基體的夾層結(jié)構(gòu),使用VOC模型化合物甲基吡啶和乙酸,以研究從空氣中去除VOC的效力。每種VOC模型化合物具有挑戰(zhàn)性的濃度為每百萬(wàn)份80至85份(PPM)。測(cè)試條件包括使VOC模型化合物在空氣中具有挑戰(zhàn)性的濃度,在25℃和50%相對(duì)濕度下流速是90至100立方英尺每分鐘。過(guò)濾器直徑是11.4cm,表面空氣速度是0.17米每秒。在甲基吡啶的情況下,凝膠中還包含酸形式的離子交換樹(shù)脂(DOWEXOPTIPORE)螯合劑。含有離子交換樹(shù)脂的凝膠單獨(dú)與聚氨酯泡沫和凝膠做對(duì)比。在乙酸的情況下,含有堿形式的離子交換樹(shù)脂螯合劑的凝膠單獨(dú)與聚氨酯泡沫和凝膠做對(duì)比。暴露于VOC模型化合物30秒、60秒和10分鐘以后的過(guò)濾器穿透濃度(PPM)示于下表(表5)。
表5中的數(shù)據(jù)清楚地顯示了使用離子交換樹(shù)脂螯合劑的益處。作為捕獲酸性或堿性的VOC的凝膠的成分的離子交換樹(shù)脂是用于本發(fā)明的過(guò)濾器的有用的形式。
表5
對(duì)照實(shí)施例使用同樣的具有每英寸38孔的12英寸乘12英寸網(wǎng)狀泡沫基體(稱作S38,得自CREST FOAM INDUSTRIES Inc.)制備對(duì)照實(shí)施例。不用粘性的聚合物處理基體。如前面一樣,該未經(jīng)處理的基體與預(yù)濾體織物和后過(guò)濾體織物一起做成夾層結(jié)構(gòu)。與那些實(shí)施例同樣,將該夾層物固定并保持在框架上,為了測(cè)試目的,該框架能夠安置到空氣處理管道的橫截面空間之中。
測(cè)試條件是在23℃和50%相對(duì)濕度下空氣流速=110立方英尺每分鐘。實(shí)施例2過(guò)濾器的初始流動(dòng)阻力為0.03英寸水柱(計(jì)量)。
表5a.
表5b.
駐極體對(duì)照實(shí)施例1使用3M Corporation的FILTRETETM靜電過(guò)濾介質(zhì)制備駐極體對(duì)照實(shí)施例。該FILTRETETM牌靜電過(guò)濾介質(zhì)使用駐極體型介質(zhì)和合成纖維基體從空氣中去除粒子。與先前的實(shí)施例完全一樣地測(cè)試該過(guò)濾器。
測(cè)試條件是在23℃和50%相對(duì)濕度下空氣流速=120立方英尺每分鐘。實(shí)施例2過(guò)濾器的初始流動(dòng)阻力為0.04英寸水柱(計(jì)量)。
表6a.
表6b.
駐極體對(duì)照實(shí)施例2使用3M Corporation的FILTRETETM靜電過(guò)濾介質(zhì)制備駐極體對(duì)照實(shí)施例。該FILTRETETM牌靜電過(guò)濾介質(zhì)使用駐極體型介質(zhì)和玻璃纖維基體從空氣中去除粒子。與先前的實(shí)施例完全一樣地測(cè)試該過(guò)濾器。
測(cè)試條件是在23℃和50%相對(duì)濕度下空氣流速=120立方英尺每分鐘。實(shí)施例2過(guò)濾器的初始流動(dòng)阻力為0.04英寸水柱(計(jì)量)。
表7a.
表7b.
這些實(shí)施例表明,與實(shí)施例1到4的過(guò)濾器樣品順次設(shè)置的方式加入駐極體過(guò)濾體在顆粒物的去除方面能夠帶來(lái)額外的益處。我們的發(fā)明進(jìn)一步的方面在于過(guò)濾器組件最優(yōu)化以去除VOC前有效去除顆粒物質(zhì)。根據(jù)前述教導(dǎo)的各種益處,本發(fā)明的其他各種方面對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下,可以進(jìn)行進(jìn)一步的修改或替換。
權(quán)利要求
1.一種用于從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器,所述空氣過(guò)濾器包含其上施加凝膠的基體,其中所述基體包含網(wǎng)狀泡沫。
2.一種用于從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器,所述空氣過(guò)濾器包含(a)靜電過(guò)濾體;和(b)一面與靜電過(guò)濾體接觸配置的基體,其中所述基體上施加有凝膠。
3.權(quán)利要求1的空氣過(guò)濾器,其中所述網(wǎng)狀泡沫是聚酯或聚氨酯。
4.權(quán)利要求1或2的空氣過(guò)濾器,其中所述凝膠包含聚丙烯酰胺聚合物。
5.權(quán)利要求4的空氣過(guò)濾器,其中所述聚丙烯酰胺是均聚物,所述凝膠包含90%的聚丙烯酰胺均聚物和10%的共聚物。
6.權(quán)利要求5的空氣過(guò)濾器,其中所述共聚物包含具有抗微生物活性的單體。
7.權(quán)利要求1或2的空氣過(guò)濾器,其中所述凝膠進(jìn)一步包含螯合劑。
8.權(quán)利要求7的空氣過(guò)濾器,其中所述螯合劑是酸形式的離子交換樹(shù)脂。
9.權(quán)利要求1的空氣過(guò)濾器,所述空氣過(guò)濾器進(jìn)一步包含與基體的一側(cè)接觸放置的靜電過(guò)濾體。
10.權(quán)利要求1或2的空氣過(guò)濾器,所述空氣過(guò)濾器進(jìn)一步包含與基體的與靜電過(guò)濾體相對(duì)的一側(cè)接觸放置的后過(guò)濾體。
11.權(quán)利要求1或2的空氣過(guò)濾器,其中所述基體進(jìn)一步含有使凝膠粘附于基體的表面活性劑。
12.一種從空氣中去除污染物的方法,所述方法包括通過(guò)空氣過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾空氣,所述空氣過(guò)濾器包括含有其上施加了凝膠的網(wǎng)狀泡沫的基體。
13.一種從空氣中去除污染物的方法,所述方法包括通過(guò)空氣過(guò)濾器來(lái)過(guò)濾空氣,所述空氣過(guò)濾器包括基體和與基體的一側(cè)接觸放置的靜電過(guò)濾體,使得空氣流直接連續(xù)地首先通過(guò)靜電過(guò)濾體然后通過(guò)基體。
14.權(quán)利要求12或13的方法,其中過(guò)濾步驟包括從空氣中去除揮發(fā)性有機(jī)化合物。
15.權(quán)利要求11的方法,其中過(guò)濾步驟包括從空氣中去除顆粒物質(zhì)。
16.一種用于從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器,所述空氣過(guò)濾器包含(a)增粘的穿孔介質(zhì);和(b)放置于增粘介質(zhì)上的螯合劑。
17.權(quán)利要求16的空氣過(guò)濾器,其中所述增粘介質(zhì)包括帶。
18.權(quán)利要求16的空氣過(guò)濾器,其中所述螯合劑包含許多置于增粘介質(zhì)一側(cè)的珠粒。
19.權(quán)利要求18的空氣過(guò)濾器,其中珠粒含有離子交換介質(zhì)。
20.權(quán)利要求18的空氣過(guò)濾器,所述空氣過(guò)濾器進(jìn)一步包含置于增粘介質(zhì)另一側(cè)的基體。
21.權(quán)利要求16的空氣過(guò)濾器,其中所述增粘介質(zhì)包含許多紙片以轉(zhuǎn)輪樣方式放置在圓柱內(nèi)以形成薄片。
22.權(quán)利要求16的空氣過(guò)濾器,其中螯合劑放置在紙的兩側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從空氣中去除污染物的空氣過(guò)濾器。這種過(guò)濾器有助于去除顆粒物質(zhì)以及揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)。特別地,本發(fā)明的空氣過(guò)濾器包括其上施加了凝膠的網(wǎng)狀泡沫基體。基體可以單獨(dú)使用,或與有助于捕獲較小的粒子(即直徑小于3微米)的靜電過(guò)濾體結(jié)合使用?;w本身可以捕獲較大的粒子(即直徑大于3微米)。
文檔編號(hào)B03C3/00GK1894017SQ200480036657
公開(kāi)日2007年1月10日 申請(qǐng)日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月15日
發(fā)明者C·舒爾特, J·N·韋伯 申請(qǐng)人:因維斯塔技術(shù)有限公司
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