一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種基于玻璃纖維和納米氧化鋁纖維骨架，以硅溶膠為中間介質復合分子篩和鈦錳氧化物納米顆粒的異味消除濾芯設計及其制備技術和應用，本發明專利技術中基于玻璃纖維和納米氧化鋁纖維骨架，以硅溶膠為中間介質復合分子篩和鈦錳氧化物納米顆粒的濾芯可以廣泛用于異味消除，空氣凈化，水體凈化等方面，適應于各種工作溫度需求和場合。

Air purification filter core based on glass fiber and alumina fiber skeleton, preparation method and application thereof

The invention discloses a glass fiber and nano alumina fiber based on skeleton, using silica sol as the odor medium composite molecular sieve and titanium manganese oxide nanoparticles to eliminate the filter design and its preparation technology and application of glass fiber and nano alumina fiber skeleton based on the invention, using silica sol as filter medium molecular composite sieve and titanium manganese oxide nanoparticles can be widely used for odor elimination, air purification, water purification and other aspects, suitable for various occasions and working temperature of demand.

【技術實現步驟摘要】
一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯及其制備方法和應用
本專利技術涉及環境新材料領域，具體涉及基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架復合分子篩和鈦錳納米顆粒氧化物的空氣凈化濾芯以及制備方法和應用。
技術介紹
身處現代都市的人們，正在經歷形形色色的室內環境污染，嚴重影響著生活的質量。室內環境的污染源，有來自人體的微生物和二氧化碳，有使用煤、液化石油氣等燃料產生的一氧化碳等有害物質，有家具、各種洗滌清潔劑釋放出來的甲醛等有機污染物，還有很多來自家養寵物產生的異味。實驗證明，如果空間一旦變得狹小，而人又密集成堆，人味毒在人群聚集空間的濃度就會增加很多，這時就會對人體健康產生威脅，如果在這樣一個空間停留時間稍長，就會感到胸悶、氣促、頭暈目眩、頭疼心煩。夏季十分擁擠的車船，人口稠密的大都市和冬季密封的住房等處，常會有一種撲鼻難聞的異味。隨著生活水平的提高，人們不斷追求舒適、衛生的生活環境，而空氣中的臭氣、異味，不但令人不愉快、對身體健康也有危害。所以日常生活中，人們對室內空氣凈化的需求也不斷增加，各種各樣的空氣凈化方式也應運而生?，F今市場上有很多去除室內裝修或家具產生的甲醛等有機污染物的凈化器濾芯，也有能夠去除異味分子的各種物理化學除臭劑，但尚缺乏既能夠吸附PM2.5、甲醛等有機污染物，同時又能夠除室內異味分子（如氨氣、硫化氫等）的復合異味消除空氣凈化方式。
技術實現思路
針對上述現有技術的不足之處，本專利技術解決的問題為：提供一種可吸附分解有機污染氣體的空氣凈化濾芯。為解決上述問題，本專利技術采取的技術方案如下：一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯，包括玻璃纖維-氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化鈦納米顆粒、二氧化錳納米顆粒；所述的玻璃纖維-氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化鈦納米顆粒、二氧化錳納米顆粒的質量分數比為：58～62：8～12：1.9～2.1：1.9～2.1；所述的空氣凈化濾芯的外形結構呈矩形網格空隙結構。進一步，所述的空氣凈化濾芯的厚度為5～10cm，空氣凈化濾芯上的網狀體呈邊長為3mm、小角為60度的菱形結構。進一步，所述的二氧化錳納米顆粒表現為粒徑為100～500nm的顆粒；所述的二氧化鈦納米顆粒為粒徑5～25nm的固體顆粒；所述的二氧化鈦納米顆粒為銳礦型。進一步，所述的分子篩為5A分子篩，粒徑為49～51μm的固體顆粒。一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯的制備方法，包括如下步驟：（1）濾芯骨架的制備：首先將玻璃纖維和氧化鋁纖維與5A分子篩進行混合，在590～610℃下壓制成矩形網狀結構的濾芯骨架；（2）5A分子篩顆粒的制備：使用塔式工業研磨機（GTM-25）對5A分子篩進行處理，將分子篩置于烘箱進行烘烤，得到干燥的微米級分子篩顆粒；（3）二氧化錳納米顆粒制備：將KMnO4和MnSO4進行加熱混合反應；將反應所得溶液離心、去除上清、加入去離子水洗滌，然后進行烘干、老化、粉碎，得到固體二氧化錳納米顆粒；（4）二氧化鈦和二氧化錳硅溶膠制備：將二氧化鈦納米顆粒與二氧化錳納米顆粒溶于質量體積分數為70%的硅溶膠中，控制最終的二氧化鈦和二氧化錳納米顆粒濃度為0.2mg/mL，使用電動攪拌器攪拌0.5小時，即得二氧化鈦和二氧化錳硅溶膠；（5）二氧化鈦和二氧化錳納米顆粒與濾芯骨架復合：將步驟（1）所得濾芯骨架浸泡在步驟（4）中所得二氧化鈦和二氧化錳硅溶膠中，浸泡0.8至1.2小時后取出，在88至92℃環境下干燥2.8至3.2小時，反復重復三次；（6）老化定型：將步驟（5）所得產品置于烘箱中進行老化，再將所得濾芯置于風道中，得到最終的空氣凈化濾芯。進一步，所述的步驟（2）中的塔式工業研磨機的功率為3kW，研磨時間為1小時；控制烤箱的溫度為120℃，烘烤時間為8小時。進一步，所述的步驟（3）中，KMnO4的濃度分別為0.5mgmL-1，所述MnSO4的濃度為0.2mgmL-1，將KMnO4和MnSO4溶液按1:1～1:1.2的體積比混合，加熱反應時間為40～48小時；將反應所得溶液離心清洗3次，烘干老化的溫度控制為115～125℃，烘干老化時間控制為10～12小時。進一步，所述的步驟（6）中，烘箱的溫度為200至240℃，老化時間為11至13小時，所述的風道直徑為49至51cm、風量為1495至1505m3/h，所述凈化濾芯置于風道中的時間為2.8至3.2小時。一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯的應用，應用于快速吸附分解異味氣體的凈化濾芯。進一步，應用于有機污染物氣體和固體顆粒吸附的凈化濾芯。本專利技術的有益效果（1）相對于一般濾芯，本濾芯的玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架菱形孔道設計，保證了氣流通過時受到的阻力極大地降低，同時由于玻璃纖維之間間隙的存在，進一步增加了空氣流通的途徑，降低風阻，風阻遠低于傳統的一般海綿碳濾膜。（2）本濾芯的異味分子吸附速率極快，在30m3國標測試艙中，40分鐘氨氣吸附效率達到95%以上，分子篩作為高性能氣體吸附材料，能夠以極快的速率吸附空氣中各種氣味分子和有機污染物分子，其吸附性載量也極大，同時硅溶膠在熱處理之后形成的多孔結構能夠進一步增強吸附能力和載量。（3）本濾芯創新采用吸附催化分解機制，無二次污染，在吸附異味分子和揮發性有機污染物分子的同時，納米催化劑能夠在常溫催化分解異味分子和揮發性有機污染物分子，使其快速分解，達到徹底消除異味分子和揮發性有機污染物分子的目的，避免了被吸附氣體的再次逸出，造成二次污染。（4）本濾芯具備自行再生能力，分子篩等多孔結構吸附的氣體分子在常溫下被催化劑分解，能夠釋放更多的分子牢籠和微孔結構用于吸附更多的氣體，從而達到濾芯吸附能力再生的目的。（5）本濾芯使用過程中無需更換，對于氣體催化分解機制，由于催化劑在催化反應中并不會消耗，分子篩吸附能力能夠再生，可以使得本濾芯長期高效用于異味氣體和揮發性有機污染物吸附消除，具備極長的使用壽命。（6）本專利技術用于常溫下快速吸附分解異味氣體，吸收分解有機污染物氣體和固體顆粒污染物，吸附速率高，氣體吸附載量大，吸附能力自行再生，分解效率高，速率快，可重復使用，可長期儲存，風阻小，具有長效的有害氣體吸附分解能力，適宜各種需要空氣濾膜的場合。附圖說明圖1為玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架結構示意圖。圖2為微米級玻璃纖維的掃描電鏡圖。圖3為研磨加工后的分子篩的掃面電鏡圖像。圖4為二氧化錳納米顆粒掃描電鏡圖像。圖5為二氧化鈦納米顆粒透射電鏡圖像。圖6為二氧化鈦納米顆粒的透射電鏡電子衍射圖譜。圖7為氨氣消除曲線對比圖。圖8為硫化氫消除曲線對比圖。圖9為甲醛消除曲線對比圖。圖10為甲苯消除曲線對比。圖11為濾芯內部氨氣、硫化氫氣體的消除曲線圖。圖12為濾芯內部甲醛、甲苯氣體的消除曲線圖。圖13為一般濾芯與本專利技術的除異味濾芯風阻對比圖。其中，圖7、圖8、圖9、圖10中上方的黑色線表示本專利技術的消除異味濾芯，下方的表示一般濾芯；圖11中上方線條代表氨氣、下方線條代表硫化氫；圖12中上方線條代表甲醛、下方線條代表甲苯。具體實施方式下面結合附圖對本
技術實現思路
作進一步詳細說明。一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯，包括玻璃纖維-氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化鈦納米顆粒、二氧化錳納米顆粒。玻璃纖維-氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯，其特征在于，包括玻璃纖維?氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化鈦納米顆粒、二氧化錳納米顆粒；所述的玻璃纖維?氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化鈦納米顆粒、二氧化錳納米顆粒的質量分數比為：58～62：8～12：1.9～2.1：1.9～2.1；所述的空氣凈化濾芯的外形結構呈矩形網格空隙結構。

【技術特征摘要】
1.一種基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯，其特征在于，包括玻璃纖維-氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化鈦納米顆粒、二氧化錳納米顆粒；所述的玻璃纖維-氧化鋁纖維骨架、分子篩、二氧化鈦納米顆粒、二氧化錳納米顆粒的質量分數比為：58～62：8～12：1.9～2.1：1.9～2.1；所述的空氣凈化濾芯的外形結構呈矩形網格空隙結構。2.根據權利要求1所述的基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯，其特征在于，所述的空氣凈化濾芯的厚度為5～10cm，空氣凈化濾芯上的網狀體呈邊長為3mm、小角為60度的菱形結構。3.根據權利要求1所述的基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯，其特征在于，所述的二氧化錳納米顆粒表現為粒徑為100～500nm的顆粒；所述的二氧化鈦納米顆粒為粒徑5～25nm的固體顆粒；所述的二氧化鈦納米顆粒為銳礦型。4.根據權利要求1所述的基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯，其特征在于，所述的分子篩為5A分子篩，粒徑為49～51μm的固體顆粒。5.一種根據權利要求1至4任意一項所述的基于玻璃纖維和氧化鋁纖維骨架的空氣凈化濾芯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）濾芯骨架的制備：首先將玻璃纖維和氧化鋁纖維與5A分子篩進行混合，在590～610℃下壓制成矩形網狀結構的濾芯骨架；（2）5A分子篩顆粒的制備：使用塔式工業研磨機（GTM-25）對5A分子篩進行處理，將分子篩置于烘箱進行烘烤，得到干燥的微米級分子篩顆粒；（3）二氧化錳納米顆粒制備：將KMnO4和MnSO4進行加熱混合反應；將反應所得溶液離心、去除上清、加入去離子水洗滌，然后進行烘干、老化、粉碎，得到固體二氧化錳納米顆粒；（4）二氧化鈦和二氧化錳硅溶膠制備：將二氧化鈦納米顆粒與二氧化錳納米顆粒溶于質量體積分數為70%的硅溶膠中，控制最終的二氧化鈦和二氧化錳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：薛斌，陶猛，
申請(專利權)人：江蘇歐樂凈化材料有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32