用于空氣凈化設(shè)備的濾芯的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，所述濾芯包括確保保持過濾介質(zhì)的結(jié)構(gòu)(20)，所述過濾介質(zhì)包括在活性炭或沸石中選擇的傳統(tǒng)吸收材料，所述濾芯的特征在于，所述過濾介質(zhì)還包括納米孔專用吸收材料，所述納米孔專用吸收材料通過探針分子被功能化，以便允許捕獲醛類型的化學(xué)污染物。
【專利說明】用于空氣凈化設(shè)備的濾芯

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及空氣凈化設(shè)備的一般領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于該類型設(shè)備的并且 具有尤其吸收乙醛和甲醛的吸收能力的濾芯。

【背景技術(shù)】
[0002] 醛指的是任何具有末端羰基官能團的有機分子，優(yōu)選地在甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、 丙烯醛、戊醛、己醛和苯醛中選擇。
[0003] 在家庭化學(xué)污染物中，醛是最豐富的家庭化學(xué)污染物。所述污染物的來源極其多。 所述來源可尤其地與外部生產(chǎn)相關(guān)，例如甲烷的光致氧化。然而，醛的發(fā)散的主要來源位于 住宅的內(nèi)部，并且非常多樣：用于制造壓縮木料、木屑板和膠合板的樹脂和粘合劑，通過注 入墻和隔板中、注入織物覆蓋物、壁紙、油漆、皮革等中而被用作隔熱的脲醛隔熱泡沫。
[0004] 甲醛還是防腐劑、消毒劑和干燥劑。出于這些原因，甲醛被大量地作為溶劑而在醫(yī) 院場所使用，用于外科器具的消毒，然而也使用在喪葬服務(wù)的行業(yè)中，進行防腐。
[0005] 考慮到這種化學(xué)污染物對公共健康的有害作用，顯然需要通過減少醛、尤其是甲 醛的含量并且提供新的去污設(shè)備來確保在住宅房屋周圍的空氣的凈化。
[0006] 根據(jù)已知的現(xiàn)有技術(shù)，存在于空氣中的氣體化學(xué)污染物的凈化方式分為兩類：
[0007] -消滅污染物，通過毀壞有機化合物直到完全礦化，也就是說通過氧化或光致氧化 直到將污染物轉(zhuǎn)化為co2和h 2o。
[0008] -通過多孔吸收材料的捕獲，所述多孔吸收材料留住污染物，但是不將其毀壞。這 些材料是沸石或活性炭類型，并且通常使用在空氣處理中，以便捕獲揮發(fā)性有機化合物及 氣味。
[0009] 第一類別利用設(shè)備而實現(xiàn)，所述設(shè)備使用諸如臭氧的氧化劑，或者所述設(shè)備有助 于諸如等離子體或光催化的氧化。
[0010] 第二類別使用具有大的比表面積（>l〇〇m2/g)的多孔材料的吸收能力，所述多孔材 料不能破壞分子，所述多孔材料將分子留在在多孔介質(zhì)上。
[0011] 第一類別具有復(fù)雜和相對昂貴的缺點。另外，第一類別可產(chǎn)生分解的產(chǎn)品，所述產(chǎn) 品可被證實比所消除的化合物更危險。
[0012] 第二類別的缺點是在待消除的化學(xué)化合物之間具有非常不同的捕獲率。因此，例 如活性炭非常有效地吸收芳香族化合物，但是對于吸收醛并且尤其是甲醛是非常低效的。
[0013] 吸收材料的制造商嘗試通過功能化吸收材料來改善其材料的吸收能力。不幸地， 該功能化通過浸漬而進行，所述浸漬具有的缺點是如果期望設(shè)置足夠量的吸收材料，那么 孔被堵住，并且因此限制捕獲能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明的目的是通過在濾芯中添加吸收介質(zhì)來改善用于空氣凈化設(shè)備的濾芯的 性能，所述吸收介質(zhì)對于一些物質(zhì)吸收空氣中的化學(xué)污染化合物，目前的吸收材料對于這 些物質(zhì)，具體地是醛且尤其是甲醛是沒有效率的。如此構(gòu)成的濾芯確保了對所有大氣污染 物的大部分的最終且大量的捕獲。
[0015] 該目的是通過用于空氣凈化設(shè)備的濾芯達到的，所述濾芯包括確保保持過濾介質(zhì) 的結(jié)構(gòu)，所述過濾介質(zhì)包括在活性炭和沸石中選擇的傳統(tǒng)吸收材料，其特征在于，所述過濾 介質(zhì)還包括納米孔專用吸收材料，所述納米孔專用吸收材料通過探針分子被功能化，以便 允許捕獲醛類型的化學(xué)污染物。
[0016] 根據(jù)另一個實施變型例，所述專用吸收材料通過溶膠-凝膠法而制造，用于在金 屬氧化物的納米孔結(jié)構(gòu)中加入能夠捕獲醛的探針分子。
[0017] 根據(jù)另一個實施變型例，承載可與醛基起反應(yīng)的反應(yīng)官能團的所述探針分子在烯 胺酮和對應(yīng)的β -二酮/胺對，亞胺和聯(lián)氨，或這些化合物的鹽衍生物中選擇。
[0018] 根據(jù)另一個實施變型例，確保保持過濾介質(zhì)的結(jié)構(gòu)是蜂窩狀的剛性結(jié)構(gòu)，所述蜂 窩容納所述過濾介質(zhì)。
[0019] 根據(jù)另一個實施變型例，微穿孔膜被組裝在蜂窩狀的剛性結(jié)構(gòu)的上游面和下游面 上。
[0020] 根據(jù)另一個實施變型例，所述蜂窩的過濾介質(zhì)填充率大于40%。
[0021] 根據(jù)另一個實施變型例，所述專用吸收材料呈顆粒形式，所述顆粒的尺寸介于 0. 8mm和2_之間。
[0022] 根據(jù)另一個實施變型例，所述顆粒的形狀是具有比例L/D>1的圓柱形，其中，L對 應(yīng)于顆粒的長度，并且D對應(yīng)于顆粒的直徑。
[0023] 根據(jù)另一個實施變型例，確保保持過濾介質(zhì)的所述結(jié)構(gòu)是多個膜的組合體，所述 傳統(tǒng)吸收材料和所述專用吸收材料浸漬/噴撒在所述多個膜上。
[0024] 根據(jù)另一個實施變型例，所述專用吸收材料的重量相當(dāng)于所述傳統(tǒng)吸收材料的重 量的5%和95%之間。
[0025] 根據(jù)另一個實施變型例，所述專用吸收材料的比表面積介于600m2g和1200m 2g之 間。
[0026] 本發(fā)明還涉及一種空氣凈化設(shè)備，所述空氣凈化設(shè)備包括諸如上面所限定的濾 〇

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 通過閱讀以非限定性示例方式給出的且由附圖示出的本發(fā)明的實施方式的詳細(xì) 的說明，將更清楚地了解本發(fā)明的其它的特征和優(yōu)點，在附圖中：
[0028] -圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的濾芯的第一結(jié)構(gòu)；
[0029] -圖2A和2B分別示出根據(jù)本發(fā)明的濾芯的第二結(jié)構(gòu)的正視圖和立體圖；
[0030] -圖3示出在使用根據(jù)本發(fā)明的濾芯的第一實施變型例的房間中的甲醛濃度的變 化圖；
[0031] -圖4示出在使用根據(jù)本發(fā)明的濾芯的第二實施變型例的房間中的甲醛濃度的變 化圖。

【具體實施方式】
[0032] 本發(fā)明主要涉及包括過濾介質(zhì)（m6dia filtrant)的濾芯。過濾介質(zhì)包括一層或 多層組合在一起或分開的吸收材料，所述吸收材料允許通過吸收來消除存在于室內(nèi)空氣 中的揮發(fā)性有機化合物。根據(jù)本發(fā)明，被吸收的揮發(fā)性有機化合物尤其是醛和/或溶劑 (solvant)。濾芯被用于插入環(huán)境空氣凈化設(shè)備中，該設(shè)備以從幾個m 3/h到幾千個m3/h的 流量而工作。
[0033] 圖1、2A和2B示出能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用的濾芯的結(jié)構(gòu)的示例。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明，這些結(jié)構(gòu)允許在穿過空氣凈化設(shè)備的空氣流中保持過濾介質(zhì)。
[0035] 圖1示出（已知的）結(jié)構(gòu)20,該結(jié)構(gòu)包括一組膜21。在該變型例中，過濾介質(zhì)浸 漬在一個或多個膜21中。所有的膜隨后被組裝在一起（例如通過膠合或焊接），以便形成 濾芯。
[0036] 膜21的尺寸和數(shù)量主要取決于所期望的空氣凈化設(shè)備的性能。
[0037] 根據(jù)附圖2A和2B，濾芯包括蜂窩狀的剛性結(jié)構(gòu)12。根據(jù)該實施變型例，結(jié)構(gòu)是蜂 窩類型的。過濾介質(zhì)安置在結(jié)構(gòu)12的蜂窩11中。為了確保將過濾介質(zhì)保持在蜂窩11中， 微穿孔膜（micr〇-perfor6)被安置在蜂窩狀的剛性結(jié)構(gòu)12的下游面14和上游面15這兩 個面上。膜例如面對空氣流是完全通透的，并且不具有過濾功能。
[0038] 對于濾芯的結(jié)構(gòu)的兩個變型例，濾芯垂直于空氣流F被安置在空氣凈化設(shè)備中。
[0039] 根據(jù)本發(fā)明的濾芯的幾何形狀可為不同形狀，平坦的或立體的。濾芯包括容納一 種或多種吸收材料的顆粒的混合物和/或連續(xù)層。
[0040] 根據(jù)本發(fā)明，過濾介質(zhì)包括至少一種傳統(tǒng)吸收材料和專用吸收材料的結(jié)合，所述 傳統(tǒng)吸收材料可消除住宅內(nèi)部空氣的大部分揮發(fā)性有機化合物，所述專用吸收材料用于捕 獲傳統(tǒng)吸收材料很難消除的化合物，例如醛類型的化合物，且更具體地是甲醛。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明，傳統(tǒng)的吸收材料在活性炭和沸石中選擇。
[0042] 專用吸收材料是能夠?qū)ｉT地捕獲一種污染物或一類污染物的材料。例如過濾介質(zhì) 可通過裝配且內(nèi)置在納米孔結(jié)構(gòu)中的探針分子（或有效成分）而捕獲醛類。對探針分子的 清楚地選擇可允許更專門地捕獲例如甲醛的污染物。溶膠-凝膠類型的專用吸收材料的制 造方法允許在制作該材料（在反應(yīng)過程中）時插入有效成分，而不是通過浸漬。因為沒有 浸漬，專用吸收材料的制作方法允許插入許多有效成分而不堵住孔。因此避免了通過浸漬 而阻塞孔。
[0043] 因此，通過適當(dāng)?shù)剡x擇探針分子，可消除傳統(tǒng)吸收材料不能消除或少量消除的諸 如甲醛的有害污染物。
[0044] 在溶膠-凝膠專用吸收材料的情況下，污染物與反應(yīng)成分起反應(yīng)，以便產(chǎn)生具有 更大分子重量且不太有害的第三主體，該第三主體保持被捕獲在專用吸收材料的納米孔網(wǎng) 中。與其它的吸收材料相反，該專用吸收材料進行最終的捕獲。
[0045] 作為示例，專用吸收材料在專利申請FR2890745所描述的材料中選擇，該專利申 請作為參考被引入本說明書中。
[0046] 尤其且非限定性地，材料包括金屬氧化物的溶膠-凝膠納米孔基質(zhì)（matrice)，所 述基質(zhì)包括至少一個探針分子，該探針分子承載至少一個可與醛基起作用的反應(yīng)官能團。 [0047] 承載可與醛基起作用的反應(yīng)官能團的探針分子在烯胺酮和對應(yīng)的β -二酮/胺 對，亞胺和聯(lián)氨，或這些化合物的鹽衍生物中選擇。
[0048] 烯胺酮滿足以下化學(xué)式：
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，所述濾芯包括確保保持過濾介質(zhì)的結(jié)構(gòu)（12,20)， 所述過濾介質(zhì)包括在活性炭或沸石中選擇的傳統(tǒng)吸收材料，其特征在于，所述過濾介質(zhì)還 包括納米孔專用吸收材料，所述納米孔專用吸收材料通過探針分子被功能化，以便允許捕 獲醛類型的化學(xué)污染物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，所述專用吸收材料 通過溶膠-凝膠法而制造，用于在金屬氧化物的納米孔結(jié)構(gòu)中加入能夠捕獲醛的探針分 子。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，承載可 與醛基起反應(yīng)的反應(yīng)官能團的所述探針分子在烯胺酮和對應(yīng)的β-二酮/胺對，亞胺和聯(lián) 氨，或這些化合物的鹽衍生物中選擇。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，確保保 持所述過濾介質(zhì)的結(jié)構(gòu)是蜂窩狀的剛性結(jié)構(gòu)（12)，所述蜂窩（11)容納所述過濾介質(zhì)。
5. 根據(jù)上一權(quán)利要求所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，微穿孔膜被組裝 在所述蜂窩狀的剛性結(jié)構(gòu)（12)的上游面（15)和下游面（14)上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，所述蜂窩的過濾介 質(zhì)填充率大于40%。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，所述專 用吸收材料呈顆粒形式，所述顆粒的尺寸介于〇. 8mm和2mm之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，所述顆粒的形狀是 具有比例L/D>1的圓柱形，其中，L對應(yīng)于顆粒的長度，并且D對應(yīng)于顆粒的直徑。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，確保保 持所述過濾介質(zhì)的所述結(jié)構(gòu)（20)是多個膜（21)的組合體，所述傳統(tǒng)吸收材料和所述專用 吸收材料浸漬/噴撒在所述多個膜上。
10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，所述專 用吸收材料的重量相當(dāng)于所述傳統(tǒng)吸收材料的重量的5%和95%之間。
11. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的用于空氣凈化設(shè)備的濾芯，其特征在于，所述專 用吸收材料的比表面積介于600m2g和1200m 2g之間。
12. -種空氣凈化設(shè)備，其特征在于，所述空氣凈化設(shè)備包括至少一個根據(jù)權(quán)利要求1 至11中任一項所述的濾芯。
【文檔編號】B01D46/30GK104248891SQ201410300845
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】讓-皮埃爾·蘇利埃, 埃里克·馬夏爾, 伊夫·比蓋, 伊曼紐爾·舍瓦利耶 申請人:Seb公司, 埃戴拉公司