一种阻隔雾霾的方法及纳米雾霾阻隔口罩和雾霾阻隔空气净化器应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种阻隔雾霾的方法及其纳米雾霾阻隔口罩。
【背景技术】
[0002]雾气是由于空气在低温和高湿度条件下形成的水汽小水珠，该小水珠的粒度大约在10-90微米。霾是指空气中悬浮的颗粒物质,该颗粒物质可以是固体物质,也可以是气体物质和其他物质相互作用形成的颗粒物质。霾的气象定义是大量极细微的颗粒物质等均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10千米的空气普遍有混浊现象，使远处光亮物微带黄、红色，使黑暗物微带蓝色。、烟粒或盐粒的集合体，使空气浑浊，水平能见度降低到1km以下的一种天气现象。雾霾是雾和霾的组合词。是指在低温高湿气候条件下，形成的雾气和和霾物质结合形成有毒害性的悬浮湿气。
[0003]传统的观念认为雾霾颗粒物质为粒径小于2.5固体物质(也称PM2.5)。在实际检测中发现形成雾霾的物质的实际状态基本为为:(I).固体粒径小于2.5固体物质和雾气水汽混合形成的混合物，称之为气凝胶或者水凝胶，(2).也有气体物质(和雾气混合形成的混合物气溶胶或者水溶胶。该气体物质有碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(C02)、二氧化硫(S02)、硫化氢(H2S)以及微量的醛、酚、过氧化物、有机酸坐寸ο
[0004]水溶胶和水凝胶的粒径和雾气水滴的颗粒粒径接近，均约为10-90微米。
[0005]由于雾霾中含有大量有毒害的物质。这些毒害物质可以直接进入人体的肺泡甚至血液中毒害人体。导致人体患呼吸系统疾病，肺癌以及心脑血管疾病等。因而防止雾霾侵入人体是一个重大的课题。目前采用的方法是佩戴口罩和佩戴防毒面具的方法。由于好的防毒面具价格昂贵且佩戴复杂，因为较为实际的方式是采用佩戴口罩。
[0005]目前市面上所拥有的口罩基本为防固体颗粒物PM2.5的口罩。其原理基本为通过加密口罩纤维的细度和密度从而米阻隔固体颗粒物。该类口罩的实际效果虽然可能达到阻隔PM2.5固体颗粒，但是，一方面由于过密的纤维导致人呼吸困难，造成使用不便；另一方面，该口罩无法阻隔以气溶胶水溶胶形态存在的毒害气体。
【发明内容】
[0006]本发明的核心基于如下三点。其一是本发明人发现雾霾天气有害物质存在的两个形态:(I).气溶胶，或称水溶胶形态；(2).气凝胶或称水凝胶形态。其二是本发明人发现纳米超疏水材料可以有效阻隔水溶胶和水凝胶，同时又不影响阻隔材料的透气性；(3).采用该超疏水阻隔材料制成纳木雾霾阻隔口罩，可以有效阻隔雾霾被人体吸入。
[0007]超疏水材料是指材料表面具有类似荷叶表面的结构。该结构为在材料表面拥有纳米量级的微观凹凸结构，该结构可以吸附一层气体分子，使得在材料表面形成一个气体气垫。这样水或者水汽在接触该材料时先接触到该材料表面的气体分子垫。形成很强的表面张力，和很大的表面接触角。从而达到很强的拒水或疏水效果。
[0008]该疏水材料可以处理的纺织品织物表面，使其成为超疏水的面料。如果该超疏水面料的纤维细度达到一定程度，其将不只是拒水，同时还具有拒水汽的功能。真正实现纺织面料透气不透水汽。将该超疏水面料制成纳米雾霾阻隔口罩，则可以实现阻隔雾霾但又不影响呼吸的效果。其原理如下陈述。
[0009]纳米阻隔面料及其制成纳米雾霾阻隔口罩阻隔气溶胶水溶胶原理:雾霾中水溶性气体或者非水溶性气体和水汽结合形成的气溶胶或者水溶胶粒径一般为10-90微米。众所周知，对于一般口罩，气体分子可以畅通无助的通过一般口罩。气溶胶和水溶胶虽然粒径较大，但是在其附着在口罩上以后，在人体呼气的压力下，可以通过形变，通过口罩被人体吸入。对于纳米雾霾阻隔口罩，情形就完全不同。首先，气溶胶水溶胶和口罩接触时，不会粘附在口罩表面，而会在表面形成水珠，并在重力作用下下落。不再会随着呼气通过口罩进入人体。
[0010]表征纳米阻隔面料的超疏水性能采用的是材料和水的表面接触角。接触角越大的材料，水滴在其表面越容易形成球形水珠，对水的排斥性越大，阻隔性就越好。
[0011]纳米阻隔面料及其制成纳米雾霾阻隔口罩阻隔气凝胶水凝胶原理:雾霾中固体颗粒物和水汽结合形成的气凝胶或者水凝胶粒径一般也为10-90微米。而实际上固体颗粒物的粒径很小，危害较大的为粒径大于2.5微米的颗粒，即PM2.5。一般口罩，目前市面上销售的口罩均是通过阻隔法阻隔PM2.5。这样做可能有一定阻隔效果，其缺点是口罩的透气性变差，不适合长期佩戴，也不适合老人和小孩佩戴。纳米雾霾阻隔口罩设计上只要保证口罩能够过滤掉粒径在10-90微米的气凝胶或水凝胶，即可达到阻隔雾霾PM2.5颗粒的效果。不会如普通口罩那样，织物纤维过于致密，导致影响呼吸等现象。同样原理可应用于传统空气净化器。空气净化器一般都有进气过滤网。将该过滤网经过该超疏水特性的纳米处理，使得该过滤网具有本专利所诉的雾霾阻隔特性，使得传统的空气净化器成为雾霾空气净化器。在实际应用中，可以在此纳米阻隔层中加入一层或者多层的吸附层，吸附层中的材料可以是活性炭，或者弱碱性材料，如:碳酸钠，碳酸氢钠，氢氧化钠，氢氧化钾等。并且也可以考虑在纳米阻隔层中加入一层或者多层杀菌层，杀菌材料，可以是传统的杀菌材料，也可以是纳米材料。如:纳米银，纳米光触媒，及其他有机或者无机的杀菌材料等。
[0012]发明实例一
[0013]5层结构纳米雾霾阻隔口罩。其中第1，3，5层，三层为纳米超疏水材料，该材料同水的表面接触角为128°，间隔第2层为颗粒及酸性气体吸附层，间隔第4层是纳米材料杀菌层。
[0014]发明实例二
[0015]3-5层超疏水纳米雾霾阻隔插片。将实例一中的结构做成雾霾阻隔插片，该材料同水的接触角为128°，应用到普通的带有插袋结构的口罩中。
[0016]发明实例三
[0017]空气净化器一般都有进气过滤网。将该过滤网经过该超疏水特性的纳米处理，使得该过滤网具有本专利所诉的雾霾阻隔特性，使得传统的空气净化器成为雾霾空气净化器。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实例一的5层结构纳米雾霾阻隔口罩结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]对于本发明实例一，如图1所示。5层结构纳米雾霾阻隔口罩结构示意图1。超疏水层I ;吸附过滤层2 ;杀菌层3。水溶胶水凝胶在遇到超疏水层I时，形成水珠并掉落。部分可能渗透过超疏水层I的水溶胶水凝胶则可被吸附过滤层2吸附，在和口部接近的一面设置杀菌层3，确保口部卫生清沽。
【主权项】
1.一种雾霾阻隔方法，其特征在于其阻隔材料采用了超疏水材料。
2.—种权利要求书I所述的超疏水材料，其特征在于超疏水材料是指其和水的表现接触角在65° -179°的材料。
3.—种权利要求书2所述的所诉的雾霾阻隔方法，其特征在于用该超疏水面料做成的口罩或者口罩插片面料，口罩可以是1-25层。
4.一种权利要求书3所述的新型口罩或者口罩插片，其特征在于其拥有1-7层的吸附过滤层。
5.一种权利要求书4所述的新型口罩或者口罩插片，其特征在于其吸附过滤层主要作用是吸附PM2.5量级的固体颗粒物，和吸附氮氧化物，二氧化硫，碳氢化合物，一氧化碳，二氧化碳，臭氧等酸性有毒气体。
6.一种权利要求书4所述的新型口罩或者口罩插片，其特征在于其吸附过滤层的吸附材料可以是活性炭，弱碱性吸附中和材料，如:碳酸盐类碱性材料，氢氧化钙，氢氧化钠，氢氧化钾，氨水等无机或者有机碱性材料。
7.—种权利要求书3所述的新型口罩或者口罩插片，其特征在于其拥有1-7层的杀菌层。
8.—种权利要求书7所述的新型口罩或者口罩插片，其特征在于其杀菌层为纳米银，纳米二氧化钛,纳米氧化锌,纳米氧化铜等材料。
9.一种权利要求书I所述的超疏水材料，其特征在于该超疏水材料可以应用于传统的空气净化器的进气过滤网。
10.一种权利要求书9所述的空气过滤器的进气过滤网，其特征在于其拥有1-7层的吸附过滤层。
11.一种权利要求书10所述的空气过滤器的进气过滤网，其特征在于其吸附过滤层主要作用是吸附PM2.5量级的固体颗粒物，和吸附氮氧化物，二氧化硫，碳氢化合物，一氧化碳，二氧化碳，臭氧等酸性有毒气体。
12.—种权利要求书11所述的空气过滤器的进气过滤网，其特征在于其吸附过滤层的吸附材料可以是活性炭，弱碱性吸附中和材料，如:碳酸盐类碱性材料，氢氧化钙，氢氧化钠，氢氧化钾，氨水等无机或者有机碱性材料。
13.—种权利要求书9所述的空气过滤器的进气过滤网，其特征在于其拥有1-7层的杀菌层。
14.一种权利要求书13所述的空气过滤器的进气过滤网，其特征在于其杀菌层可以为纳米银，纳米二氧化钛，纳米氧化锌，纳米氧化铜等材料。
【专利摘要】本发明为一种阻隔雾霾的新方法以及新型雾霾防护口罩。其原理是基于雾霾天气中的雾霾存在基本上是以水汽溶胶和水汽凝胶构成，其颗粒度在10微米到90微米。通过采用纳米超疏水性材料，可以有效阻隔该溶胶凝胶。从而达到过滤雾霾毒害气体的作用。该口罩和传统口罩相比，优势在于其可以有效过滤毒害气体，以及颗粒物小于2.5微米的固体颗粒物。同时其并不影响空气中氧气，氮气的通过。确保了佩戴的舒适性。
【IPC分类】A41D31-02, A41D13-11
【公开号】CN104856286
【申请号】CN201410061713
【发明人】贾焕云, 陈利宾
【申请人】贾焕云, 陈利宾
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月21日