专利名称：空气净化过滤器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空气净化过滤器。
背景技术：
近年来，随着生活水平的提高，人们对室内空气的质量要求也越来越高。环境污染、室内空气质量成为全球关注的焦点之一。据研究，室内空气中的污染物主要来源于三个方面一是来源于环境空气本身。由于城市化进展的加快，受机动车尾气、煤烟型污染、工艺废气和建筑施工扬尘的影响，城市的环境空气质量随之下降。二是来源于室内装饰。现代家庭、办公场所等在装修装饰过程中，一些含有有害物质的家具、墙纸、装饰材料进入室内，这些装饰材料中含有的可挥发有毒气体的化学品，如苯、甲醛、丙酮、二甲苯等，必然会造成室内的空气污染。三是人体产生的污染物。人们在室内活动，人体新陈代谢以及从外界带入灰尘、细菌、真菌、病毒等有害物，另外，烹饪、吸烟产生的烟雾更含有600种以上的有毒物质，其吸附凝固在室内物体的表面，久而久之使室内带上异味。其他如随着家用化学试剂的普及使用，如喷洒化学空气清新剂、地板光亮剂或使用化学清洁剂，都可能会产生一氧化碳、二氯甲烷、氨等有害化学物质。不良的室内空气质量所造成的影响，最常被注意到的是过敏性反应、头痛、反胃、呕吐、及鼻部、肺部、喉咙的不适或刺激。最广泛的症状则是头痛、鼻塞、流鼻水、感冒等不舒服的感觉。原因是不良的室内空气给人体免疫系统许多额外负担，造成体力耗损，降低身体抵抗力及影响工作效率。至于长期性的影响，则仍在研究探索中。对于儿童及那些有呼吸及免疫系统疾病，如气喘、肺气肿及过敏的人，不良的室内空气品质更是发病的高危险因子。
传统的空气净化器往往在客观上形成了产生微生物污染的关系链，常常为微生物提供定植、繁殖的可能。因为传统的空气净化器只能简单地将空气中浮游的灰尘和各种细菌捕捉并吸附，并不能将细菌杀灭，更不能分解其中的甲醛等挥发性有毒化合物。传统的空气净化器非常容易在局部产生积尘和水分，恰恰为细菌生长提供了必要条件，从而导致细菌大量定植、繁殖和产生大量有害的代谢物。因为微生物是活的粒子，在不利的状态下会使霉菌变成孢子，有些细菌形成芽孢，有很长的潜伏期，是一种持续的潜在的隐患。微生物会在传统的空气净化器中不断积存，而且传统的空气净化器位于室内空调器系统中，为细菌的繁殖提供了温和、湿润的理想场所，在有限的空间内细菌浓度骤然上升甚至几十万倍。细菌在繁殖过程中会产生多种代谢物，如气味、毒素等。这些代谢物通过空调系统传播到密闭的室内，污染室内环境，危害室内人员的健康，它对人的危害不亚于活的细菌，而且更难控制。从这个意义来说，传统的空气净化器本体已经变成了细菌的温床，构成了二次污染源。因此近年来，人们都在试图研制一种既能有效过滤微尘等固形物，又能有效抑菌抗菌的空气净化器。
文献CN2454014Y公开了一种空气过滤器，在爆破海棉上通过粘接材料涂覆了金属氧化物层；爆破海棉是聚氨酯基材，其上设置有无规孔径Φ1～5毫米；粘接材料为丙烯酸胶类，无毒，无气味，耐酸，耐碱，对催化剂无影响，与基材、催化剂有很好的粘接性；金属氧化物层(催化剂)主要是40％氧化铜和60％二氧化锰。该空气过滤器可进行低温催化剂氧化分解甲醛、乙硫醇、甲硫醇等，对空气进行除臭和洁净，并且具备一定的抗菌能力，但是在文献中并未公开有关抗菌的测试数据。
文献CN2730664Y公开了一种车用空气净化器，包括静电过滤网和酵素纤维杀菌抑菌过滤网、茶晶聚氨基甲酸乙酯抗菌过滤网或有毒有害挥发气体污染物降解过滤网中的至少一种。静电过滤网可以除去污染空气中的微尘；有毒有害挥发气体污染物降解过滤网可以除去污染空气中的甲醛等有害气体，对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性)、大肠杆菌(革兰氏阴性)也有显著的抑制细菌繁殖生长功效；茶晶聚氨基甲酸乙酯抗菌过滤网可以杀灭各种细菌、真菌、病毒等；酵素纤维杀菌抑菌过滤网对金黄色葡萄球菌(革兰氏阳性)、大肠杆菌(革兰氏阴性)有显著的抑制细菌繁殖生长功效，但是没有公开对于肺炎克雷伯氏菌和表皮葡萄球菌的抗菌效果。该车用空气净化器可以作为普通用户或一般情况下在汽车通风系统中使用，但是对于免疫能力低下的人员或者爆发空气疫情的地区，其抗菌抑菌能力还不能取得令人满意的结果。
以上两篇文献中均未涉及空气净化器的寿命问题。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是现有的空气净化器在净化空气中浮游霉菌、细菌、真菌等微生物的过程中，只能除去99％以上金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，未公开除去肺炎克雷伯氏菌和表皮葡萄球菌的数据，以及均未公开有关有效除菌寿命数据，而且对挥发性有毒化合物的净化效果不理想的问题，提供一种新的空气净化器。该空气净化器具有抑菌抗菌能力更强，杀菌种类更多，除菌效果持久，对挥发性有毒化合物的净化效果理想的特点。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下一种空气净化过滤器，包括至少一层能除去污染空气中微尘的静电过滤网I和至少一层表面上固定有粒径小于100纳米银粒子的过滤网II。
上述技术方案中，静电过滤网I的优选方案为选自聚丙烯化纤静电过滤网，它由聚丙烯化纤熔喷而成；或选自静电过滤网，它采用合成纤维为滤材，经加工使过滤材料带有静电。本实用新型的优选方案为空气净化过滤器中还包括一层降解过滤网III。上述过滤网排列顺序优选方案之一为上层静电过滤网I，中间层为降解过滤网III，下层为过滤网II；上述过滤网排列顺序优选方案之二为上层静电过滤网I，中间层为过滤网II，下层为降解过滤网III。过滤网II或过滤网III的基材优选方案为选自纤维素纤维、石棉纤维、玻璃纤维、离子交换纤维、酵素纤维、聚烯烃纤维、海绵、聚对苯二甲酸乙二酯或尼龙中的至少一种；其中玻璃纤维的优选方案为选自硼硅玻璃纤维；聚烯烃纤维的优选方案为选自聚乙烯纤维或聚丙烯纤维中的至少一种；海绵的优选方案为选自聚氨酯海绵。过滤网II或过滤网III的基材形状优选方案为选自棉状、海绵状、滤纸状、蜂窝状、粒状或网状中的至少一种。银粒子的粒径优选方案为1～50纳米，更优选方案为1～20纳米，且均匀负载于载体之表面。银粒子的负载量优选范围为0.01～100毫克/米2，更优选范围为0.1～50毫克/米2。过滤网III优选方案之一为表面上固定有选自活性炭、氧化铝、硅胶、沸石分子筛、酶或茶晶中的至少一种材料，其中沸石分子筛的优选方案为选自Y型分子筛、X型分子筛、β沸石、ZSM沸石、A型分子筛、斜发沸石、八面沸石、丝光沸石、菱沸石、钙十字沸石、片沸石、毛沸石或方沸石中的至少一种；酶的优选方案是以共价键或离子键形式固定化，选自溶菌酶、几丁质酶、蛋白酶、葡糖酶、葡聚糖酶、β-半乳糖苷酶、胞内-β-N-乙酰基氨基葡糖酶或胞内溶菌酶中的至少一种；茶晶的优选方案为茶晶聚氨基甲酸乙酯；材料的用量优选范围为1～100克/米2，更优选范围为10～50克/米2。过滤网III优选方案之二为表面上单独或在优选方案之一基础上还固定有金属氧化物的组合物，组合物中以重量百分比计包含30～50％的氧化铜和50～70％的二氧化锰；组合物的用量优选范围为1～100克/米2，更优选范围为10～50克/米2。过滤网III更优选方案采用有三维立体网孔结构的聚氨酯海绵作基材。
本实用新型空气净化过滤器中的静电过滤网I，可以选自聚丙烯化纤静电过滤网，它由聚丙烯化纤熔喷而成，单纤维直径一般在1～5微米之间，因此过滤效率高，且采用“驻极体”技术，滤料上的静电不会随着时间消失，过滤效率比普通的微小颗粒物聚丙烯化纤过滤网高1-2个数量级，且过滤阻力小。该过滤网可采用折叠方式，增加过滤面积。聚丙烯化纤静电过滤网I用大气微尘计数法测定过滤效率达96％以上(微粒直径在0.3微米以上)。其聚丙烯纤维过滤网捕捉颗粒的最有效方式为“碰撞”和“静电吸引”。一层聚丙烯纤维滤布约由300层纤维重叠而成，聚丙烯纤维滤布的静电电压可达2000伏以上，当颗粒随气流高速通过细密的过滤网时，在静电吸引力的作用下，撞向纤维降低速度，并借静电吸引力而附著在纤维上。由于尘粒不断累积，聚丙烯纤维滤布的网孔越来越密。所以聚丙烯纤维过滤网会因使用时间的增加而其过滤效果越好。因此它可过滤在空气中的任何微粒物，这些微粒物包括室内的灰尘、纤维、香烟烟雾、宠物毛发、植物花粉、细菌、微菌及其他病毒、菌体。
本实用新型空气净化过滤器中的过滤网II，将粒径小于100纳米的纳米银粒子负载在基材上，使金属银作为优异的抗菌材料成为可能。首先利用纳米生产技术，将金属银转变为平均粒径小于100纳米的纳米银，制成分散性能极佳的纳米银抗菌溶液，再通过化学成膜方法，将纳米银牢固地附着在载体表面上，使得载体表面形成一层纳米级的均匀银粒子层。纳米银以分子状态存在，由于纳米银的量子效应，其比表面积比常规材料要大得多，在纳米银的表面形成较大的吸附效应，产生缺陷，缺陷具有自修复作用，从而产生如下的抗菌机制-接触反应。99％以上的有害菌都是单细胞体；而单细胞细菌必须依靠氧代谢酶的氧化作用来进行呼吸；氧代谢酶的氧化过程，就是从中性粒子中夺取一个电子的过程。当纳米银粒子靠近细菌时，因为库仑力的作用，纳米银粒子会吸附在细菌表面并进入细菌体内；细菌的氧代谢酶会夺取纳米银粒子中的一个电子，从而使纳米银粒子变成带正电荷的银离子；带正电荷的银离子与细菌蛋白酶中带负电荷的巯基发生反应，蛋白酶因巯基的丧失而迅速失去活性，从而导致细菌无法进行分裂繁殖而被杀灭。当菌体失去活性后，银离子又会从菌体中游离出来，重复进行杀菌活动，因此其抗菌效果持久。
用于过滤网II的基材只要能作为完成空气净化器的功能并无特别限制，可使用例如纤维素纤维、石棉纤维、玻璃纤维、离子交换纤维、酵素纤维、聚烯烃纤维、海绵、聚对苯二甲酸乙二酯或尼龙中的至少一种，并可按照其来源分别用于不同用途中。
在玻璃纤维中，硼硅玻璃纤维即使其纤维直径在4微米或4微米以下，仍具有充分的强度，它适用于制备捕集性能优越的高性能空气过滤器。
海绵中的聚氨酯海绵，具有三维立体网孔结构，比表面积大，阻力小。
基材的形状无特别限制，可以是无纺布形式的棉状，也可以是海绵状、滤纸状、蜂窝状、粒状或网状中的至少一种。再者，蜂窝单元形状可以是任意的，可取三角、四角、五角、六角等多角形状或波状等形状。
过滤网III上还可固定的活性炭、氧化铝、硅胶、沸石分子筛，只要能作为完成空气净化过滤器的功能并无特别限制。
过滤网III上还可固定的酶不受特别限制只要是具有溶菌作用的酶都可以，以共价键或离子键形式固定化，可选自溶菌酶、几丁质酶、蛋白酶、葡糖酶、葡聚糖酶、β-半乳糖苷酶、胞内-β-N-乙酰基氨基葡糖酶或胞内溶菌酶中的至少一种。溶菌酶是属于加水分解酶的一种，通过溶解细菌的细胞壁，即切断细菌蛋白质外壳化学结合键，使构成细菌细胞壁分子的结合部分的配糖物、胺、肽等被加水分解切断，接着受细胞内部浸透的影响细胞膜破裂而使细菌死亡。
过滤网III上还可固定的茶晶是一种天然植物精华，取之于天然茶叶，无毒副作用。茶晶中含有多量苯酚性氢氧基(OH)的化合物(多酚类化合物)，它可以利用氢氧基中的H具有还原分解作用，以及与H交换臭气成分中的NH3、SH等附加给合等作用。当细菌等微生物被茶晶捕捉时，茶晶所含的天然植物精华能够在极短的时间内将各种各样的细菌杀灭，并抑制细菌在滤清器内的繁殖，杜绝二次污染。
过滤网III上还可固定金属氧化物的组合物，组合物中以重量百分比计包含30～50％的氧化铜和50～70％的二氧化锰。采用接触-催化原理，在低温下就可以高效分解挥发性化合物甲醛、乙硫醇等有害气体，触媒成分仅起介质作用，因而触媒成分不会变化，无须再生即可长期使用。另外也无须电、热等能源消耗。
由于本实用新型的空气净化过滤器中，在载体上固定了纳米银粒子，使该空气净化过滤器能有效除去金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌和表皮葡萄球菌等常见病菌，具有抑菌抗菌能力更强，杀菌种类更多，除菌效果持久的特点。另外由于在载体还固定了选自活性炭、氧化铝、硅胶、沸石分子筛、酶或茶晶中的至少一种材料或选自氧化铜和氧化锰的金属氧化物组合物及其混合物，使该空气净化器具有了对挥发性有毒化合物更好的净化效果。经试验证明，在常温下对甲醛的分解率在85％以上，对乙硫醇的分解率在97％以上，对苯的分解率在80％以上。能除去99.95％以上金黄色葡萄球菌，99.95％以上大肠杆菌，99.92％以上肺炎克雷伯氏菌和99.93％以上表皮葡萄球菌，其效果能维持6年，取得了较好的技术效果。
图1是本实用新型空气净化过滤器的实施例1～2的示意图。
图2是本实用新型空气净化过滤器的实施例3～18的示意图。
图1或图2中，1为第1层过滤网，2为第2层过滤网，3为第3层过滤网，4为包含微尘、有害气体、微生物等的污染空气，5为洁净空气。
下面通过实施例对本实用新型作进一步的阐述。
具体实施方式
以下结合附图，对本实用新型实施例进行详细说明，应该理解本实用新型的实施例仅仅示例性的，它可以通过等同替换、或不同过滤层前后顺序排列的变化，或过滤层数目增减变化等构成不同实施例，在此不一一列举实施例1～18本实用新型空气净化过滤器的结构如图1和图2所示，各层的基材及负载物如表1和表2所示，其除尘、抗菌、降解有毒气体等性能见表3。
比较例1该空气净化器的结构如图1所示，第1层为静电过滤网，第2层为固定在聚氨酯海绵上的茶晶过滤网，其除尘、抗菌、降解有毒气体等性能见表3。
实施例19将实施例1～18的空气净化过滤器进行老化耐久性寿命实验，经6年后，对甲醛的分解率仍保持在85％以上，对乙硫醇的分解率仍保持在97％以上，对苯的分解率仍保持在80％以上，对金黄色葡萄球菌抗菌性能仍达到99.95％以上，对大肠埃希氏菌抗菌性能仍达到99.95％以上，对肺炎克雷伯氏菌抗菌性能仍达到99.92％以上，对表皮葡萄球菌抗菌性能仍达到99.95％以上。
表1
表2
表3
权利要求1.一种空气净化过滤器，包括至少一层能除去污染空气中微尘的静电过滤网I和至少一层表面上固定有粒径小于100纳米银粒子的过滤网II。
2.根据权利要求1所述空气净化过滤器，其特征在于静电过滤网I选自聚丙烯化纤静电过滤网，它由聚丙烯化纤熔喷而成；或选自静电过滤网，它采用合成纤维为滤材，经加工使过滤材料带有静电。
3.根据权利要求1所述空气净化过滤器，其特征在于空气净化过滤器中还包括一层降解过滤网III。
4.根据权利要求3所述空气净化过滤器，其特征在于上述过滤网排列顺序为上层静电过滤网I，中间层为降解过滤网III，下层为过滤网II。
5.根据权利要求3所述空气净化过滤器，其特征在于上述过滤网排列顺序为上层静电过滤网I，中间层为过滤网II，下层为降解过滤网III。
6.根据权利要求1或3所述空气净化过滤器，其特征在于过滤网II或过滤网III的基材选自纤维素纤维、石棉纤维、玻璃纤维、离子交换纤维、酵素纤维、聚烯烃纤维、海绵、聚对苯二甲酸乙二酯或尼龙中的至少一种；过滤网II或过滤网III的基材形状选自棉状、海绵状、滤纸状、蜂窝状、粒状或网状中的至少一种；银粒子的粒径为1～50纳米，且均匀负载于过滤网II的表面，银粒子的负载量为0.01～100毫克/米2。
7.根据权利要求6所述空气净化过滤器，其特征在于玻璃纤维选自硼硅玻璃纤维；聚烯烃纤维选自聚乙烯纤维或聚丙烯纤维中的至少一种；海绵选自聚氨酯海绵。
8.根据权利要求6所述空气净化过滤器，其特征在于银粒子的粒径为1～20纳米，银粒子的负载量为0.1～50毫克/米2。
9.根据权利要求3所述空气净化过滤器，其特征在于过滤网III表面上固定有选自活性炭、氧化铝、硅胶、沸石分子筛、酶或茶晶中的至少一种材料，其用量为1～100克/米2。
10.根据权利要求9所述空气净化过滤器，其特征在于沸石分子筛选自Y型分子筛、X型分子筛、β沸石、ZSM沸石、A型分子筛、斜发沸石、八面沸石、丝光沸石、菱沸石、钙十字沸石、片沸石、毛沸石或方沸石中的至少一种；酶是以共价键或离子键形式固定化，酶选自溶菌酶、几丁质酶、蛋白酶、葡糖酶、葡聚糖酶、β-半乳糖苷酶、胞内-β-N-乙酰基氨基葡糖酶或胞内溶菌酶中的至少一种；茶晶为茶晶聚氨基甲酸乙酯；材料的用量为10～50克/米2。
11.根据权利要求6所述空气净化过滤器，其特征在于过滤网III采用有三维立体网孔结构的聚氨酯海绵作基材。
12.根据权利要求3所述空气净化过滤器，其特征在于过滤网III表面上固定有金属氧化物的组合物，组合物中以重量百分比计包含30～50％的氧化铜和50～70％的二氧化锰；组合物的用量为1～100克/米2。
13.根据权利要求9所述空气净化过滤器，其特征在于过滤网III表面上还固定有金属氧化物组合物，组合物中以重量百分比计包含30～50％的氧化铜和50～70％的二氧化锰；组合物的用量为1～100克/米2。
14.根据权利要求12或13所述空气净化过滤器，其特征在于组合物的用量为10～50克/米2。
专利摘要本实用新型涉及一种空气净化过滤器，主要解决现有的空气净化器在净化空气中浮游霉菌、细菌、真菌等微生物的过程中，只能除去99％以上金黄色葡萄球菌和大肠杆菌，未公开除去肺炎克雷伯氏菌和表皮葡萄球菌的数据，以及均未公开有关有效除菌寿命数据，而且对挥发性有毒化合物的净化效果不理想的问题。本实用新型通过采用包括至少一层能除去车内污染空气中的微尘的静电过滤网I和至少一层表面上固定有粒径小于100纳米银粒子的过滤网II的技术方案，较好地解决了该问题，可用于空气净化器的工业生产中。
文档编号F24F3/16GK2865826SQ20062003884
公开日2007年2月7日 申请日期2006年1月11日 优先权日2006年1月11日
发明者雷景华 申请人:雷景华