專利名稱：吸附分解除臭元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸附分解除臭元件，在室溫下，它吸附和消除臭氣和毒氣(下文稱“臭氣成分”)，在通電發(fā)熱階段中，達(dá)到了高的電能效率，達(dá)到預(yù)定的溫度只需要極短的時(shí)間，可以很快地解吸吸附在吸附劑上的臭氣成分，再恢復(fù)吸附劑的吸附性能，同時(shí)，很快地氧化和分解吸附在吸附劑上的臭氣成分并從吸附劑上解吸出來(lái)。
背景技術(shù)：
為吸附和消除臭氣成分，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了活性炭、沸石、硅膠和氧化鋁之類的吸附劑。同樣，利用氧化分解催化劑接觸分解臭氣成分的方法已廣泛應(yīng)用。而且，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了通過(guò)這些技術(shù)相結(jié)合的吸附、分解和消除臭氣成分的裝置。
例如，JP(公開(kāi)-Kokai)平(Hei)4-79963號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了利用吸附劑去除空氣中臭氣成分的除臭裝置，該裝置的特征是提供一個(gè)加熱吸附劑的加熱部件，一個(gè)在加熱時(shí)將從吸附劑放出的臭氣成分變成無(wú)味和無(wú)毒氣體的催化劑和用于加熱該催化劑的另一加熱部件。
而且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了用于解吸吸附的臭氣成分，然后氧化分解它們的各種各樣的加熱部件。
例如，JP(公開(kāi))平2-194816號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種利用在除臭裝置附近并間斷控制的加熱器加熱除臭裝置的技術(shù)。在這篇專利說(shuō)明書(shū)的詳細(xì)描述中，記載了冷凍庫(kù)的除霜器用的加熱器的具體實(shí)例。但是，在這種情況下，由于加熱器在除臭裝置的附近，因此，在加熱時(shí)不能夠總是達(dá)到滿意的升溫速率。
JP(公開(kāi))平2-213080號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了特征為在加熱器的表面有催化劑涂層的加熱體。在這篇專利的詳細(xì)描述中，記載了在加熱體中可用的加熱部件的實(shí)例包括鎳、鐵、鉻合金線和坎塔爾合金的線圓圈狀金屬線，這些金屬線裝入金屬、石英或堇青石、莫來(lái)石、氧化鋁、氧化鋯、氧化鎂或氧化鈣之類的陶瓷制的管中，并且，在陶瓷加熱器中，在陶瓷內(nèi)裝入電阻部件。
JP(公開(kāi))平7-246317號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種包括設(shè)置金屬散熱片的加熱器的除臭部件，在該金屬散熱片的表面上通過(guò)涂覆和煅燒生成瓷漆層和在該瓷漆層上生成催化劑層。但是，這種加熱器或元件本身熱容量很大，因此不能夠總是達(dá)到滿意的加熱速度。這樣，在許多情況下，除臭元件加熱無(wú)規(guī)律規(guī)則，并且加熱也不均勻。
JP(公開(kāi))平7-302678號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種加熱體，該裝置是通過(guò)在電阻加熱器的表面上生成一結(jié)晶的玻璃層和在該玻璃層上生成一催化劑層來(lái)制備。在這篇專利說(shuō)明書(shū)的詳細(xì)描述中，記載了結(jié)晶玻璃層在絕緣性和附著性方面優(yōu)良，因此可以制成小尺寸的加熱體。這篇專利還記載了由于催化劑層與結(jié)晶玻璃層相接觸，所以催化劑層可在短的時(shí)間內(nèi)加熱到催化劑的活化溫度，這就可以用小尺寸的加熱體在短的時(shí)間內(nèi)消除和除去有毒氣體。
如上所述，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一些除臭和凈化技術(shù)，這些技術(shù)包括在室溫下，通過(guò)利用吸附劑消除臭氣成分，通電加熱吸附劑規(guī)律或無(wú)規(guī)律地解吸吸附在吸附劑上的臭氣成分，恢復(fù)吸附劑的吸附能力，同時(shí)，通過(guò)加熱到活化溫度，氧化分解吸附在吸附劑上的臭氣成分和使其解吸，恢復(fù)載持在吸附劑上的氧化催化劑的催化活性，然后重復(fù)上述的步驟，可長(zhǎng)時(shí)間地消除臭氣而不更換除臭裝置。也開(kāi)發(fā)了用于加熱由吸附劑和催化劑組成的除臭劑的各種各樣的裝置。
即，用加熱除臭劑這樣的方式使吸附的臭氣成分可以有效地解吸和消除。同時(shí)，載持在吸附劑上的氧化催化劑也被加熱產(chǎn)生催化活性，因此吸附劑所吸附的臭氣成分和被解吸的臭氣成分有效地被氧化，防止解吸臭氣成分的臭氣釋放出。為了實(shí)現(xiàn)這些目的，必須迅速地加熱吸附劑和載持在吸附劑上的氧化催化劑，分別達(dá)到臭氣成分的解吸溫度和產(chǎn)生足夠氧化活性的氧化溫度。但是，傳統(tǒng)的加熱體常常不能達(dá)到足夠高的加熱速率或不能均勻加熱。但是，許多傳統(tǒng)的加熱體要求大量的電能，并難于加工，這就限制了除臭元件的類型。因此，迫切要求開(kāi)發(fā)一種加熱體，通過(guò)這種裝置，上述的問(wèn)題就可以解決，縮短了達(dá)到反應(yīng)溫度的升溫時(shí)間和反應(yīng)完成后的冷卻時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了均勻地加熱，防止通過(guò)加熱再生階段中發(fā)臭，除臭元件的熱容小，節(jié)省了能量消耗，并且再生可在狹窄的空間中安全地進(jìn)行，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何不利影響，因此提高了設(shè)計(jì)的自由度。
本發(fā)明的目的在于，提供能夠快速加熱，在通過(guò)加熱再生步驟中幾乎不發(fā)臭和輕便及有優(yōu)良加工性能的吸附分解除臭元件。
本發(fā)明的描述本發(fā)明人進(jìn)行了廣泛深入地研究后，開(kāi)發(fā)出了吸附分解除臭元件，該元件能夠提高加熱速度，改進(jìn)加熱的均勻性，并且輕便和有優(yōu)良的加工性能，靈活而可適用于不同的設(shè)計(jì)。因此，他們注意到了質(zhì)輕的云母，具有優(yōu)良機(jī)械特性(電絕緣性、導(dǎo)熱性、機(jī)械強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)等)和高熱阻性，并由于其優(yōu)良的切割和沖壓加工特性而易于制成各種各樣形狀。他們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種吸附分解除臭元件，該元件構(gòu)成是在集層云母板之間設(shè)置通電發(fā)熱體和在其外周表面上設(shè)置除臭體，臭氣成分被除臭體吸附，然后通過(guò)加熱被氧化分解。根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。
因此，本發(fā)明涉及一種吸附分解除臭元件，該元件包括在集層云母板之間設(shè)置通電發(fā)熱的加熱體和在上述加熱體外周表面上設(shè)置的除臭體。
本發(fā)明的吸附分解除臭元件的部件之一是設(shè)置在集層云母板之間的通電發(fā)熱的加熱體。
附圖的簡(jiǎn)述

圖1是一曲線，它示出了實(shí)施例中和對(duì)比例中吸附分解除臭元件通電時(shí)，這些元件表面溫度的上升速率。
圖2是一曲線，它示出了實(shí)施例中和對(duì)比例中吸附分解除臭元件加熱到表面溫度達(dá)250℃然后冷卻時(shí)，這些元件表面溫度的下降速率。
圖3表示實(shí)施例1中和對(duì)比例1中的吸附分解除臭元件吸附乙醇的吸附能力和通電加熱時(shí)解吸和分解吸附乙醇的能力。
圖4示出了實(shí)施例1和對(duì)比例1的吸附分解除臭元件吸附二甲基亞硫酸鹽的吸附能力和通電加熱時(shí)解吸和分解二甲基亞硫酸鹽的能力。
圖5示出了吸附、和氧化分解二甲基亞硫酸鹽能力的差別與除臭涂料涂覆劑量的關(guān)系。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式本發(fā)明中所使用的云母可以是天然云母、合成云母及其復(fù)合材料，對(duì)其沒(méi)有限制，只要它具有高的彎曲強(qiáng)度和良好的耐熱性就行，甚至在高溫下具有高強(qiáng)度和高絕緣電阻，并且在加熱時(shí)即不發(fā)煙也不放出任何臭氣的就行。屬于層狀的硅酸鹽礦物的天然云母包括白云母《[k2Al4(Al2Si6O20)(OH)4]》、金云母《[k2Mg6(Al2Si6O20)(OH，F(xiàn))4]》、黑云母《[k2(Mg，F(xiàn)e)6(Al2Si6O20)(OH)4]》等。合成云母的實(shí)例是通過(guò)用氟離子置換羥基而制備的合成氟化云母。云母可以分成印度產(chǎn)的硬云母《[kAl2(Al，Si)4O10)(OH，F(xiàn))2]》和馬達(dá)加斯加產(chǎn)的軟云母《[kMg3(Al，Si)4O10)(OH，F(xiàn))2]》，由于軟云母在600℃的高溫下有高強(qiáng)度和良好的絕緣性能，因而是優(yōu)選使用的。
層合云母板是通過(guò)利用粘合劑將云母片相互粘接在一起，通過(guò)加熱壓合它們，然后在高溫下固化粘接在一起來(lái)制備。雖然層合的云母板可以加工制成各種各樣的形狀，但是它們通常成型成薄板，以增加吸附分解除臭元件的有效面積，因此可以提高其吸附能力。
通電發(fā)熱體可以用通電時(shí)發(fā)射熱量的任何通電發(fā)熱材料來(lái)制備。例如，制造通常使用的通電發(fā)熱體的合金(例如鐵-鉻合金、鎳-鉻合金、鐵-鎳-鉻合金、鎢或坎塔爾合金)和設(shè)置在通電發(fā)熱體的兩端的金屬線規(guī)則地折疊或通電發(fā)熱箔成型成所要求的形狀就可以制得通電發(fā)熱體。
優(yōu)選通電發(fā)熱體的間隔不要太寬，但盡可能在加熱體的加熱部位之上均勻分布。當(dāng)通電發(fā)熱體的面積與傳統(tǒng)的加熱體的面積相比太大時(shí)，或通電發(fā)熱體太寬因而層合的云母板只一小部分暴露時(shí)，相互層合的云母板的粘接度就降低。結(jié)果，云母紙板易于剝皮，因而破壞了加熱體的強(qiáng)度。通電發(fā)熱體的寬度優(yōu)選為1-2毫米。從粘接度的觀點(diǎn)看，通電發(fā)熱體，箔狀、帶狀或薄膜狀比圓線更好。通電加熱體優(yōu)選以1-5毫米的間隔均勻地分布在整個(gè)加熱部位。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方案中，為調(diào)節(jié)在層合云母板表面上由高熔點(diǎn)金屬(鎢、鉬、鉭、鉑、銠等)粉未制備的組合物薄膜的電阻，把陶瓷粉未加入其中，通過(guò)傳統(tǒng)的方法形成印刷厚膜，并在端部設(shè)置通電端子。
優(yōu)選在上述的層合云母板之間，均勻地設(shè)置上述的通電發(fā)熱體，用硅酮樹(shù)脂粘合劑有效地粘合，接著通過(guò)加熱壓合制成加熱體。
當(dāng)云母板不是相互緊密地熔合在一起而只是重合在一起時(shí)，通電發(fā)熱體和云母板不能緊密均勻地粘合在一起。在這種情況下，兩側(cè)的云母板之間經(jīng)常產(chǎn)生溫度差。但是，當(dāng)通電時(shí)，在沒(méi)有緊密熔合在一起的云母板的每一塊中溫度的分布就會(huì)不均勻。因此加熱體由于熱膨脹的不同易于變形，這就使加熱體在通電加熱步驟中會(huì)彎曲。
所以，最希望內(nèi)裝通電發(fā)熱體的加熱體能緊密地形成一個(gè)整體。加熱體的厚度優(yōu)選為0.6-3.0毫米，更優(yōu)選1.0-2.0毫米。
本發(fā)明的吸附分解除臭元件的另一部件是在加熱體外表面上設(shè)置的除臭體。這種除臭體是由吸附劑和氧化催化劑構(gòu)成。
對(duì)吸附劑沒(méi)有限制，可為任何的吸附劑，只要它是能吸附臭氣成分的耐熱材料均可。例如，可以使用如下的材料制成，這些材料是天然沸石(活性氧化鋁、氧化硅-氧化鋁、菱沸石、發(fā)光沸石、毛沸石、八面沸石、斜發(fā)沸石等)和合成沸石(A-沸石、X-沸石、Y-沸石、L-沸石、Ω-沸石、ZSM-5沸石等)它們可單獨(dú)使用，或組合使用。優(yōu)選的沸石實(shí)例是氧化硅/氧化鋁至少為12的結(jié)晶氧化硅和幾乎沒(méi)有氧化鋁的結(jié)晶氧化硅，即硅質(zhì)巖，硅質(zhì)巖是最希望的一種，這是因?yàn)樗匠魵獾哪芰缀醪皇艽髿庵兴值挠绊憽?br> 氧化催化劑可以是任何一種氧化催化劑，只要它能氧化分解被吸附的臭氣成分就行。氧化催化劑優(yōu)選的實(shí)例是；鉑族金屬，例如鉑、鈀、鋨、銥和銠；鐵族金屬的元素，例如鐵、鈷、鎳；I族金屬的元素，例如銅和銀；VII族金屬的元素，例如錳；和稀土金屬，例如鈰和鑭。這些金屬的一種或其適當(dāng)組合都可以用作催化活性成分。催化活性成分可以是元素的金屬形態(tài)或元素的氧化物形態(tài)或元素的復(fù)合物形態(tài)，用傳統(tǒng)的方法擔(dān)持。作為沸石，可以通過(guò)適當(dāng)置換后使用。
除臭體擔(dān)持在加熱體上的載帶量為1-30毫克/厘米2，優(yōu)選為5-25毫克/厘米2。當(dāng)除臭體的量太少時(shí)，不能產(chǎn)生有效的效果。反之，過(guò)量的使用除臭體，在加熱過(guò)程中對(duì)升溫速率有不利的影響，而且，破壞了擔(dān)持強(qiáng)度，發(fā)生剝離現(xiàn)象。
實(shí)施例下面，描述實(shí)施例、對(duì)比例和試驗(yàn)例，以進(jìn)一步更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不受其限制。實(shí)施例1總長(zhǎng)度為3400毫米、厚度為0.053毫米和寬度為1.2毫米的鐵-鉻箔按1.7毫米的間隔(寬度＝30毫米、每折部分的長(zhǎng)度＝30毫米)進(jìn)行九十九次折疊，形成九十九個(gè)折疊狀，制成電阻為67Ω和電容為150W/100V的通電發(fā)熱體。
另外，用厚度為0.5毫米的軟集層云母紙板(Z523TM，Nippon MicaSeisakusho制造)，將其切成寬度為40毫米和長(zhǎng)度為400毫米的小塊。按照使通電發(fā)熱體的兩端伸出到云母板外面的方式，利用用有機(jī)溶劑溶解固體硅酮樹(shù)脂制備的粘合劑粘合，將上述通電發(fā)熱體設(shè)置。在這些云母板之間，然后將制成的復(fù)合材料在350℃下進(jìn)行加熱加壓成型，制成厚度為0.9毫米、寬度為40毫米和長(zhǎng)度為400毫米及重量為32克的加熱體A。這樣制備的加熱體A的有效加熱長(zhǎng)度為330毫米，有效表面積為264厘米2，有效加熱部分的重量為26.4克，每單位有效表面積的重量為0.100克/厘米2。
83重量份的高硅沸石(S-115TM，UOP制造，加熱時(shí)失重3.6重量％)、4重量份試劑純的乙酸銅一水合物(Wako Pure Chemical Industries，Ltd.，含40.5重量％氧化銅)、5重量份氧化鈰(CeO2，JGC Corporation制造)和10重量份的活性氧化鋁粉未(TNTM，Nikki Universal制造，加熱時(shí)失重3重量％)混合在一起，在球磨機(jī)中研磨4小時(shí)，制得干粉未。制得的干粉未裝入一SUS制造的槽中，在空氣流動(dòng)型的馬弗爐中在300℃溫度下煅燒30分鐘后，再在350℃溫度下煅燒30分鐘，制得煅燒過(guò)的粉未。
把16重量份上述制備的粉未和6重量份氧化硅粉未(Feselex-XTM，Tatsumori制造)加入通過(guò)36重量份脫離子水和2重量份二硝基硝酸鉑(Hakkin P SaltTM，Tanaka kikinzoku kogyo制造含5重量％鉑)的酸性溶液混合所制備的溶液中。在攪拌30分鐘后，向其中加入40重量份的氧化鋁溶膠(氧化鋁溶膠200TM，含10重量％的氧化鋁)并攪拌混合。在混合后，再在濕式球磨機(jī)中研磨4小時(shí)，制得除臭涂料M。
上述加熱體表面用丙酮擦洗后，在溫度為400℃的空氣流動(dòng)型的馬弗爐中煅燒凈化30分鐘。這樣凈化過(guò)的加熱體表面用吹風(fēng)機(jī)加熱。接著，將除臭涂料M快速地噴涂在加熱體兩面的有效加熱部位(在加熱體中心處的寬40毫米、長(zhǎng)度為330毫米)，結(jié)果整個(gè)加熱體幾乎均勻地濕潤(rùn)，但是沒(méi)有涂料從那里滴下，隨后用吹風(fēng)機(jī)干燥。重復(fù)這個(gè)步驟，直到在加熱體上除臭劑涂料的劑量為10毫克/厘米2(干基)為止。加熱體在溫度為150℃的干燥器內(nèi)干燥30分鐘后，在溫度為400℃的空氣流動(dòng)型馬弗爐內(nèi)煅燒1小時(shí)。這樣制備的吸附分解除臭元件A1有2.64克/元件(干基)的除臭涂料M。這樣制備的吸附分解除臭元件A1每單位有效表面積的重量為0.110克/厘米2。表1示出了這種元件加熱到預(yù)定溫度的升溫時(shí)間和電功率，而表2示出了其中的溫度分布。實(shí)施例2除利用厚度為0.5毫米的軟云母紙薄板代替用于通電發(fā)熱體的軟云母薄紙板外，其它與實(shí)施例1所述的相同方法制備厚度為0.6毫米、寬度為40毫米、長(zhǎng)度為400毫米和重量為21克的加熱體B。這樣制得的加熱體B的有效加熱長(zhǎng)度為330毫米，有效表面積為264厘米2，有效加熱部位的重量17.35克和每單位有效表面積的重量為0.066克/厘米2。
與實(shí)施例1相似，然后在干燥狀態(tài)下將除臭涂料M以10毫克/厘米2的速率快速地涂覆在加熱體B的有效加熱部位上，制得在吸附分解除臭元件上涂覆了除臭涂料M的2.64克/元件(干基)的吸附分解除臭元件B。這樣制得的吸附分解除臭元件B每單位有效表面積的重量為0.076克/厘米2。表1示出了這種元件達(dá)到預(yù)定溫度的升溫時(shí)間和電能，而表2示出了其中的溫度分布。實(shí)施例3與實(shí)施例1相似，將厚度為0.4毫米的通電發(fā)熱體的軟云母紙片(Nippon Mica Seisakusho制造)切成寬度為40毫米、長(zhǎng)度為400毫米的小塊。在這些云母板的一塊中，在兩端沿寬度的方向以10毫米的間隔切口(寬1毫米，深5毫米)，以在長(zhǎng)度方向的中間部位的300毫米內(nèi)，沿寬度方向在兩端處交錯(cuò)排列切口的方式，制成中間板。隨后，總長(zhǎng)度為1950毫米、直徑為0，2毫米、電阻為67Ω和電容為150W/100V的鐵-鉻加熱線繞中間板螺旋纏繞，并把線插入每一切口中，并使線的兩端伸出云母板外。纏繞了加熱線的中間板插入兩片其它云母板之間。然后這三塊云母板用金屬線以50-100毫米的間隔固定在一起，制成厚度為1.6毫米、寬度40毫米和長(zhǎng)度為400毫米、重量為46克和電容量為150W/100V的加熱體C。這樣制得的加熱體C的有效加熱長(zhǎng)度為330毫米，有效表面積為264厘米2，有效加熱部位的重量為37.95克和每單位有效表面積的重量為0.144克/厘米2。
與實(shí)施例1相似，將除臭涂料M以10毫克/厘米2(干基)的速率快速地涂覆在加熱體C的有效加熱部位，制得涂覆了除臭涂料M的2.64克/元件(干基)吸附分解除臭元件C。這樣制得的吸附分解除臭元件C的每單位有效表面積的重量為0.154克/厘米2。表1示出了這種元件達(dá)到預(yù)定溫度的升溫時(shí)間和電能，而表2示出了其中的溫度分布。實(shí)施例4重復(fù)實(shí)施例3所述的步驟，但是在中間板上，以6毫米的間隔切割成寬度為2毫米、深度為5毫米的切口，和利用厚度為0.05毫米和寬度為1.2毫米的鐵-鉻加熱線。這樣制得的加熱體D的厚度為1.3毫米，寬度40毫米，長(zhǎng)度400毫米，重量為45克和電容量為150W/100V。這樣制得的加熱體D的有效加熱長(zhǎng)度為330毫米，有效表面積為264厘米2，有效加熱部位的重量為37.15克和每單位有效表面積的重量為0.141克/厘米2與實(shí)施例1相似，將除臭涂料M以10毫克/厘米2(干基)的速率快速地涂覆在加熱體D的有效加熱部位，制得涂覆了除臭涂料M的2.64克/元件(干基)吸附分解除臭元件D。這樣制得的吸附分解除臭元件D的每單位有效表面積的重量為0.151克/厘米2。表1示出了這種元件達(dá)到預(yù)定溫度的升溫時(shí)間和電能，而表2示出了其中的溫度分布。對(duì)比例1電容量為250W/100V，直徑為6毫米和長(zhǎng)度為500毫米的不銹鋼管加熱器插入厚度為1毫米、寬度為30毫米和長(zhǎng)度為400毫米的滲鋁鋼制的輻射狀板之間，隨后加壓。這樣制得設(shè)置散熱片重265克和輻射狀板的外表面積為240厘米2的不銹鋼管加熱器X。這樣制得的不銹鋼管加熱器X的有效加熱部位的重量為256克，它的每單位有效表面積的重量為1.067克/厘米2。也就是說(shuō)，不銹鋼管加熱器X比上述實(shí)施例描述的本發(fā)明的加熱體重一個(gè)數(shù)量級(jí)。理所當(dāng)然，對(duì)比例1的這種加熱器有更大的熱容量。
散熱片加熱器X的輻射狀板的表面用丙酮擦凈，在150℃下干燥后，于400℃溫度下煅燒30分鐘進(jìn)行凈化處理。此后，用刷子把無(wú)機(jī)粘合劑(Sumiseram-S208CTM，Asahi Kagaku kogyo制造)均勻地涂覆在凈化過(guò)的輻射狀散熱片的表面上，燃燒后的涂覆劑量為約5毫克/厘米2。然后在室溫空氣下干燥一小時(shí)，在150℃溫度下干燥30分鐘和在300℃溫度下加熱處理一小時(shí)。此后，把實(shí)施例1制備的除臭涂料M涂覆在涂覆了無(wú)機(jī)粘合劑的輻射狀板的表面上，其用量與實(shí)施例1的相同，為10毫克/厘米2(干基)。這樣制得的涂覆除臭涂料M的吸附分解除臭元件X為2.4克/元件(干基)。這樣制得的吸附分解除臭元件X每單位有效表面積重量為1.082克/厘米2。表1示出了這種元件達(dá)到預(yù)定溫度的升溫時(shí)間和電能。對(duì)比例2熱容量為375W/100V的云母條狀加熱器(MH標(biāo)準(zhǔn)型空間電熱器，板口電墊社制造；厚度為6毫米，寬度為37毫米和長(zhǎng)度為480毫米)，是通過(guò)把通電發(fā)熱的鎳-鉻線帶繞在中間云母板纏繞后，把中間板插入絕緣云母板之間，用金屬板覆蓋之后加壓制成，稱為云母條狀加熱器Y。這種條狀加熱器Y的有效加熱部位的長(zhǎng)度為375毫米，重量為460克。它的有效表面積為323厘米2和每單位有效表面積的重量為1.424克/厘米2。即這種條狀加熱器Y比上述實(shí)施例所述的本發(fā)明的加熱器重一個(gè)數(shù)量級(jí)。理所當(dāng)然，對(duì)比例2的這種加熱器有更大的熱容量。
重復(fù)對(duì)比例1的方法，但是利用這種條狀的加熱器代替散熱片式加熱器X。因此，制得在燃燒后，吸附分解除臭元件Y有5克/厘米2的無(wú)機(jī)粘合劑，在干燥后，涂覆在其上的除臭涂料為10毫克/厘米2。這樣制得的吸附分解除臭元件Y在其上涂覆了除臭涂料M為3.23克/元件(干基)，每單位有效表面積的重量為1.439克/厘米2。表1示出了這種元件達(dá)到預(yù)定溫度的升溫時(shí)間和電能。對(duì)比例3提供的不銹鋼管(不銹鋼管加熱器，Vulcan Electric制造；寬度為37毫米，長(zhǎng)度為387毫米和厚度為8毫米的加熱器重量為376克，電容為450W/100V)，稱為不銹鋼管加熱器Z。這種不銹鋼管加熱器Z的有效加熱部位的長(zhǎng)度為290毫米，有效加熱部位的重量為321克。它的有效表面積為261厘米2，每單位有效表面積的重量為1.230克/厘米2。也就是說(shuō)，這種不銹鋼管加熱器Z比本發(fā)明的重一個(gè)數(shù)量級(jí)。理所當(dāng)然，對(duì)比例3的這種加熱器有更大的熱容。
重復(fù)對(duì)比例1的步驟，但是利用這種不銹鋼管加熱器Z取代散熱片加熱器X。制得的這種吸附分解除臭元件Z在煅燒后，有5毫克/厘米2的無(wú)機(jī)粘合劑，在干燥后，在其上涂覆10毫克/厘米2的除臭涂料M。這樣制得的這種吸附分解除臭元件Z在其上涂覆了2.61克/元件除臭涂料M，每單位有效表面積的重量為1.245克/厘米2(干基)。表1示出了這種元件達(dá)到預(yù)定溫度的升溫時(shí)間和功率。實(shí)施例5重復(fù)實(shí)施例1的步驟，但是涂覆除臭涂料M的涂覆劑量為1.5毫克/厘米2(干基)，制得吸附分解除臭元件A2，在其上涂覆的除臭涂料M為0.40克/元件。這樣制得吸附分解除臭元件A2每單位有效表面積的重量為0.102克/厘米2(干基)。實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例1的步驟，但是涂覆除臭涂料M的涂覆劑量為20毫克/厘米2(干基)，制得吸附分解除臭元件A3，在其上涂覆的除臭涂料M為5.28克/元件。這樣制得吸附分解除臭元件A3每單位有效表面積的重量為0.120克/厘米2(干基)。試驗(yàn)例1在常溫、常濕度的室內(nèi)，將每種吸附分解除臭元件置于熱的和電絕緣的支架上。從吸附分解除臭元件伸出的電阻端與安培表、伏特計(jì)和電流調(diào)節(jié)計(jì)相互連接，因此電流能夠通過(guò)。用紅外輻射溫度計(jì)(型號(hào)為IT2，KEYENCE制造)測(cè)量吸附分解除臭元件表面的溫度，通過(guò)控制電流調(diào)節(jié)計(jì)檢測(cè)維持250℃表面溫度所要求的電壓。
然后，把這樣檢測(cè)的電壓施加在室溫下的吸附分解除臭元件上，測(cè)量吸附分解除臭元件達(dá)到250℃的表面溫度所需要的升溫時(shí)間。在切斷電流之后，考察通過(guò)時(shí)間與吸附分解除臭元件表面溫度之間的關(guān)系。圖1和2示出了這些結(jié)果。
表1總結(jié)了吸附分解除臭元件的表面溫度維持在250℃所要求的電壓(V)、達(dá)到250℃的表面溫度所要求的時(shí)間(分)和吸附分解除臭元件的電容(W)和電功率(W/h)。
表2示出了吸附分解除臭元件表面溫度為250℃達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)，吸附分解除臭元件表面溫度分布的測(cè)量結(jié)果。
表1

表1清楚表明，按實(shí)施例1、2、3和4制備的本發(fā)明的吸附分解除臭元件A1、B、C和D與對(duì)比例1的散熱片鋼管型吸附分解除臭元件和對(duì)比例2和3的條狀加熱器型吸附分解除臭元件相比，在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度250℃，與每單位有效面積的重量幾乎成正比，省電。也就是說(shuō)，已經(jīng)證實(shí)，本發(fā)明的吸附分解除臭元件可以用較少的電能快速加熱，這就表明，本發(fā)明的吸附分解除臭元件從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)看非常有利。
表2

表2清楚表明，由于電阻線的間隔增大，因此電阻線中間部位的表面溫度比正好在電阻線上的表面溫度低，這就表明了不均勻的溫度分布。已經(jīng)證明，當(dāng)電阻線的間隔超過(guò)5毫米時(shí)，本發(fā)明的吸附分解除臭元件的表面溫度變得不均勻。
如圖1所示，在電流接通后，本發(fā)明實(shí)施例1、2、3、和4的吸附分解除臭元件A1、B、C和D有很高的升溫速率。即，在90-240秒鐘內(nèi)的表面溫度達(dá)到了250℃。在全部實(shí)施例中，實(shí)施例1和2的云母板和電加熱體緊密結(jié)合在一起的吸附分解除臭元件A1和B顯示出了高熱導(dǎo)率和小的熱損失，因此表面溫度升溫快。具體地說(shuō)，采用更薄云母板的實(shí)施例2的吸附分解除臭元件B，升溫速度極快。反之，實(shí)施例3和4的吸附分解除臭元件C和D，其中在周圍纏繞通電發(fā)熱體的云母板相互層合在一起，并用金屬線固定，加熱線和云母板之間均勻粘合稍差。所以，在這些元件中，增加了每單位有效面積的重量，由于空氣進(jìn)入云母板之間的空間，升溫速率稍微降低了。在本發(fā)明的吸附分解除臭元件中，顯示出低升溫速度的吸附分解除臭元件C和D，在通電后，在室溫下，達(dá)到250℃的表面溫度所要求的升溫時(shí)間為4.5分鐘。反之，對(duì)比例1散熱片鋼管加熱器型吸附分解除臭元件X和對(duì)比例2和3條狀加熱器型吸附分解除臭元件Y和Z都表明比吸附分解除臭元件C和D的表面溫度的升溫時(shí)間低3倍或3倍以上。也就是說(shuō)，對(duì)比例1散熱片鋼管加熱器型吸附分解除臭元件X在對(duì)比例的吸附分解除臭元件中顯示了更高的升溫速度，升溫時(shí)間為14分鐘。這樣就證實(shí)了，本發(fā)明的吸附分解除臭元件有良好的升溫加熱特性。
如圖2所示，本發(fā)明的吸附分解除臭元件的降溫速度也優(yōu)良。即由有插入層合云母板之間的通電加熱體和在上述加熱體外表面的除臭元件組成的本發(fā)明吸附分解除臭元件在室溫下吸附臭氣成分，并將其排除。當(dāng)電流通過(guò)時(shí)，能有效地利用電能，并且除臭元件被加熱且升溫良好。因此被吸附劑吸附的臭氣成分從此解吸，因而吸附劑的吸附能力可以被恢復(fù)。同時(shí)，解吸出的臭氣成分被有效地氧化分解。當(dāng)切斷電流時(shí)，吸附分解除臭元件的溫度降低，結(jié)果臭氣成分可以再次被吸附和排除。已經(jīng)證明，本發(fā)明的吸附分解除臭元件的除臭性能和可重復(fù)利用性優(yōu)良。試驗(yàn)例2將通電加熱達(dá)250℃溫度恢復(fù)了吸附能力的吸附分解除臭元件置入一室溫下相對(duì)濕度調(diào)節(jié)為90％的封閉的玻璃反應(yīng)器(30升)內(nèi)。然后，把15.6微升的乙醇注入其中，同時(shí)用設(shè)置在一容器內(nèi)的風(fēng)扇吹風(fēng)攪拌。在調(diào)節(jié)容器中的乙醇濃度達(dá)200ppm后，使吸附分解除臭元件吸附乙醇。35分鐘后，停止風(fēng)扇吹風(fēng)攪拌，將按上述實(shí)施例1測(cè)定維持吸附分解除臭元件的表面溫度為250℃所要求的電壓施加到吸附分解除臭元件35分鐘。因此乙醇被解吸并貯存在解吸的吸附分解除臭元件中，同時(shí)被氧化分解。利用FID氣相色譜儀測(cè)量容器中乙醇和乙醛濃度的變化。圖3示出了乙醛濃度隨通過(guò)時(shí)間的變化和以原料濃度計(jì)的乙醇的殘留量(％)。重復(fù)上述的試驗(yàn)步驟，但是注入19.8微升的二甲基亞硫酸鹽，吸附時(shí)間和氧化分解時(shí)間調(diào)節(jié)為30分鐘。圖4和5示出了以原料濃度計(jì)的二甲基亞硫酸鹽的殘留量(％)。
如圖3所示，在本發(fā)明實(shí)施例1的吸附分解除臭元件A1中，通電后，乙醇的濃度不增加，并且由于氧化分解，乙醇的殘留量降低。在這種情況下，乙醛量很少，是乙醇氧化分解反應(yīng)的中間產(chǎn)物。相反，在對(duì)比例1的吸附分解除臭元件X中，從元件上解吸的乙醇，在通電后，由于升溫速度低，不能氧化分解。所以，在這種情況下，在通電后約10分鐘顯示乙醇濃度升高，而在加熱約15分鐘后，乙醛即反應(yīng)中間產(chǎn)物增加。
如圖4所示，在二甲基亞硫酸鹽的情況下，對(duì)比例1的吸附分解除臭元件X在通電加熱后，由于升溫的速率低，使氧化分解反應(yīng)不能充分地進(jìn)行，因此二甲基亞硫酸鹽的濃度明顯升高。與此相反，本發(fā)明實(shí)施例1的吸附分解除臭元件A1快速地達(dá)到氧化分解所需要的溫度。即這個(gè)元件快速被加熱，二甲基亞硫酸鹽有效地分解，因此所顯示的二甲基亞硫酸鹽的濃度沒(méi)有增加。當(dāng)本發(fā)明的吸附分解除臭元件通電時(shí)，它可以有效地利用電能，除臭元件升溫良好地被加熱。因此被吸附劑吸附的臭氣成分被解吸并由此而被再生。同時(shí)，解吸的臭氣成分可以有效地被氧化分解。因此，由于升溫速度低而未分解的臭氣成分和新生成的臭氣成分，由于不充分反應(yīng)而產(chǎn)生的中間產(chǎn)物都不會(huì)從本發(fā)明的元件釋放出來(lái)。已經(jīng)證明，本發(fā)明的吸附分解除臭元件的效果良好，在加熱再生階段，幾乎沒(méi)有任何臭氣放出。
圖5示出了利用本發(fā)明的吸附分解除臭元件吸附和氧化分解二甲基亞硫酸鹽在除臭涂料涂覆劑量方面的差別。圖5表明，吸附性能與涂覆劑量成正比的增加。但是每單位表面積除臭涂料涂覆的劑量限制為30毫克/厘米2以下，以便保證吸附分解除臭元件中除臭涂料的粘附強(qiáng)度和表面溫度的升溫速度。試驗(yàn)例3在實(shí)施例1、5和6中制備的吸附分解除臭元件A1、A2和A3處理2500個(gè)循環(huán)，每一個(gè)循環(huán)中先通過(guò)通電加熱5分鐘達(dá)到300℃溫度，然后停止通電用風(fēng)扇冷卻5分鐘。結(jié)果表明任何一個(gè)吸附分解除臭元件都不脫皮，吸附性能和氧化分解性能也沒(méi)有破壞。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的吸附分解除臭元件具有以下優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于各種工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)。
(1)本發(fā)明的吸附分解除臭元件通過(guò)吸附和排除其中包含的各種各樣的臭氣成分，可用于凈化空氣，用于住戶和商業(yè)目的。
(2)由于本發(fā)明的吸附分解除臭元件是輕便、緊湊和靈巧型，因此可以容易裝在設(shè)備上。但是，熱容量小，由于對(duì)環(huán)境的熱作用小，所以大大提高了設(shè)計(jì)的自由度。
(3)本發(fā)明的吸附分解除臭元件輕便，熱容量小，裝載的除臭元件直接在構(gòu)成加熱體的云母板的外表面上。因此，它顯示出了很高的熱導(dǎo)率和除臭元件快速地電加熱。由于這些特征，所以實(shí)現(xiàn)了不利用過(guò)量電能就能有效地操作。
(4)在本發(fā)明的吸附分解除臭元件中，溫度可以很快地升高達(dá)到催化劑的反應(yīng)溫度。因此加熱釋放出的臭氣成分可以快而有效地被氧化和分解，因此，在加熱再生階段，幾乎不放出任何臭氣。
(5)在加熱期間，本發(fā)明的吸附分解除臭元件中達(dá)到了均勻的溫度分布，因此釋放出的未分解的臭氣很少，而且，在加熱再生階段，幾乎不放出任何臭氣。
(6)在斷電后，本發(fā)明的吸附分解除臭元件能快速冷卻，因此吸附劑的吸附能力可以快速恢復(fù)。
(7)本發(fā)明的吸附分解除臭元件可以通過(guò)加熱再生，因此可以重復(fù)使用。
權(quán)利要求
1.一種吸附分解除臭元件，其特征是，在集層云母板之間設(shè)有通電發(fā)熱的發(fā)熱體和在該發(fā)熱體外表面上設(shè)置的脫臭體。
2.按權(quán)利要求1所述的吸附分解除臭元件，其特征是，上述除臭體，包括在室溫下能吸附臭氣成分的吸附劑，和將吸附的臭氣成分及利用加熱將吸附劑上解吸下來(lái)的臭氣成分進(jìn)行氧化分解的催化劑。
全文摘要
一種吸附分解除臭元件,由設(shè)置在集層云母板之間的通電發(fā)熱的發(fā)熱體和設(shè)置在該發(fā)熱體外周表面的除臭體制成,加熱極其迅速,加熱再生時(shí)也難易發(fā)臭,而且重量輕、加工性好。
文檔編號(hào)B01D53/04GK1268063SQ98808467
公開(kāi)日2000年9月27日 申請(qǐng)日期1998年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月25日
發(fā)明者中野美樹(shù), 飯?zhí)飿s紀(jì), 相川亮二 申請(qǐng)人:日揮通用株式會(huì)社