用于空气净化设备的滤芯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于空气净化设备的滤芯，所述滤芯包括确保保持过滤介质的结构(20)，所述过滤介质包括在活性炭或沸石中选择的传统吸收材料，所述滤芯的特征在于，所述过滤介质还包括纳米孔专用吸收材料，所述纳米孔专用吸收材料通过探针分子被功能化，以便允许捕获醛类型的化学污染物。
【专利说明】用于空气净化设备的滤芯
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空气净化设备的一般领域，并且更具体地涉及用于该类型设备的并且 具有尤其吸收乙醛和甲醛的吸收能力的滤芯。
【背景技术】
[0002] 醛指的是任何具有末端羰基官能团的有机分子，优选地在甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、 丙烯醛、戊醛、己醛和苯醛中选择。
[0003] 在家庭化学污染物中，醛是最丰富的家庭化学污染物。所述污染物的来源极其多。 所述来源可尤其地与外部生产相关，例如甲烷的光致氧化。然而，醛的发散的主要来源位于 住宅的内部，并且非常多样：用于制造压缩木料、木屑板和胶合板的树脂和粘合剂，通过注 入墙和隔板中、注入织物覆盖物、壁纸、油漆、皮革等中而被用作隔热的脲醛隔热泡沫。
[0004] 甲醛还是防腐剂、消毒剂和干燥剂。出于这些原因，甲醛被大量地作为溶剂而在医 院场所使用，用于外科器具的消毒，然而也使用在丧葬服务的行业中，进行防腐。
[0005] 考虑到这种化学污染物对公共健康的有害作用，显然需要通过减少醛、尤其是甲 醛的含量并且提供新的去污设备来确保在住宅房屋周围的空气的净化。
[0006] 根据已知的现有技术，存在于空气中的气体化学污染物的净化方式分为两类：
[0007] -消灭污染物，通过毁坏有机化合物直到完全矿化，也就是说通过氧化或光致氧化 直到将污染物转化为co2和h 2o。
[0008] -通过多孔吸收材料的捕获，所述多孔吸收材料留住污染物，但是不将其毁坏。这 些材料是沸石或活性炭类型，并且通常使用在空气处理中，以便捕获挥发性有机化合物及 气味。
[0009] 第一类别利用设备而实现，所述设备使用诸如臭氧的氧化剂，或者所述设备有助 于诸如等离子体或光催化的氧化。
[0010] 第二类别使用具有大的比表面积（>l〇〇m2/g)的多孔材料的吸收能力，所述多孔材 料不能破坏分子，所述多孔材料将分子留在在多孔介质上。
[0011] 第一类别具有复杂和相对昂贵的缺点。另外，第一类别可产生分解的产品，所述产 品可被证实比所消除的化合物更危险。
[0012] 第二类别的缺点是在待消除的化学化合物之间具有非常不同的捕获率。因此，例 如活性炭非常有效地吸收芳香族化合物，但是对于吸收醛并且尤其是甲醛是非常低效的。
[0013] 吸收材料的制造商尝试通过功能化吸收材料来改善其材料的吸收能力。不幸地， 该功能化通过浸渍而进行，所述浸渍具有的缺点是如果期望设置足够量的吸收材料，那么 孔被堵住，并且因此限制捕获能力。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的是通过在滤芯中添加吸收介质来改善用于空气净化设备的滤芯的 性能，所述吸收介质对于一些物质吸收空气中的化学污染化合物，目前的吸收材料对于这 些物质，具体地是醛且尤其是甲醛是没有效率的。如此构成的滤芯确保了对所有大气污染 物的大部分的最终且大量的捕获。
[0015] 该目的是通过用于空气净化设备的滤芯达到的，所述滤芯包括确保保持过滤介质 的结构，所述过滤介质包括在活性炭和沸石中选择的传统吸收材料，其特征在于，所述过滤 介质还包括纳米孔专用吸收材料，所述纳米孔专用吸收材料通过探针分子被功能化，以便 允许捕获醛类型的化学污染物。
[0016] 根据另一个实施变型例，所述专用吸收材料通过溶胶-凝胶法而制造，用于在金 属氧化物的纳米孔结构中加入能够捕获醛的探针分子。
[0017] 根据另一个实施变型例，承载可与醛基起反应的反应官能团的所述探针分子在烯 胺酮和对应的β -二酮/胺对，亚胺和联氨，或这些化合物的盐衍生物中选择。
[0018] 根据另一个实施变型例，确保保持过滤介质的结构是蜂窝状的刚性结构，所述蜂 窝容纳所述过滤介质。
[0019] 根据另一个实施变型例，微穿孔膜被组装在蜂窝状的刚性结构的上游面和下游面 上。
[0020] 根据另一个实施变型例，所述蜂窝的过滤介质填充率大于40%。
[0021] 根据另一个实施变型例，所述专用吸收材料呈颗粒形式，所述颗粒的尺寸介于 0. 8mm和2_之间。
[0022] 根据另一个实施变型例，所述颗粒的形状是具有比例L/D>1的圆柱形，其中，L对 应于颗粒的长度，并且D对应于颗粒的直径。
[0023] 根据另一个实施变型例，确保保持过滤介质的所述结构是多个膜的组合体，所述 传统吸收材料和所述专用吸收材料浸渍/喷撒在所述多个膜上。
[0024] 根据另一个实施变型例，所述专用吸收材料的重量相当于所述传统吸收材料的重 量的5%和95%之间。
[0025] 根据另一个实施变型例，所述专用吸收材料的比表面积介于600m2g和1200m 2g之 间。
[0026] 本发明还涉及一种空气净化设备，所述空气净化设备包括诸如上面所限定的滤 〇
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 通过阅读以非限定性示例方式给出的且由附图示出的本发明的实施方式的详细 的说明，将更清楚地了解本发明的其它的特征和优点，在附图中：
[0028] -图1示意性地示出了根据本发明的滤芯的第一结构；
[0029] -图2A和2B分别示出根据本发明的滤芯的第二结构的正视图和立体图；
[0030] -图3示出在使用根据本发明的滤芯的第一实施变型例的房间中的甲醛浓度的变 化图；
[0031] -图4示出在使用根据本发明的滤芯的第二实施变型例的房间中的甲醛浓度的变 化图。
【具体实施方式】
[0032] 本发明主要涉及包括过滤介质（m6dia filtrant)的滤芯。过滤介质包括一层或 多层组合在一起或分开的吸收材料，所述吸收材料允许通过吸收来消除存在于室内空气 中的挥发性有机化合物。根据本发明，被吸收的挥发性有机化合物尤其是醛和/或溶剂 (solvant)。滤芯被用于插入环境空气净化设备中，该设备以从几个m 3/h到几千个m3/h的 流量而工作。
[0033] 图1、2A和2B示出能够在本发明的范围内使用的滤芯的结构的示例。
[0034] 根据本发明，这些结构允许在穿过空气净化设备的空气流中保持过滤介质。
[0035] 图1示出（已知的）结构20,该结构包括一组膜21。在该变型例中，过滤介质浸 渍在一个或多个膜21中。所有的膜随后被组装在一起（例如通过胶合或焊接），以便形成 滤芯。
[0036] 膜21的尺寸和数量主要取决于所期望的空气净化设备的性能。
[0037] 根据附图2A和2B，滤芯包括蜂窝状的刚性结构12。根据该实施变型例，结构是蜂 窝类型的。过滤介质安置在结构12的蜂窝11中。为了确保将过滤介质保持在蜂窝11中， 微穿孔膜（micr〇-perfor6)被安置在蜂窝状的刚性结构12的下游面14和上游面15这两 个面上。膜例如面对空气流是完全通透的，并且不具有过滤功能。
[0038] 对于滤芯的结构的两个变型例，滤芯垂直于空气流F被安置在空气净化设备中。
[0039] 根据本发明的滤芯的几何形状可为不同形状，平坦的或立体的。滤芯包括容纳一 种或多种吸收材料的颗粒的混合物和/或连续层。
[0040] 根据本发明，过滤介质包括至少一种传统吸收材料和专用吸收材料的结合，所述 传统吸收材料可消除住宅内部空气的大部分挥发性有机化合物，所述专用吸收材料用于捕 获传统吸收材料很难消除的化合物，例如醛类型的化合物，且更具体地是甲醛。
[0041] 根据本发明，传统的吸收材料在活性炭和沸石中选择。
[0042] 专用吸收材料是能够专门地捕获一种污染物或一类污染物的材料。例如过滤介质 可通过装配且内置在纳米孔结构中的探针分子（或有效成分）而捕获醛类。对探针分子的 清楚地选择可允许更专门地捕获例如甲醛的污染物。溶胶-凝胶类型的专用吸收材料的制 造方法允许在制作该材料（在反应过程中）时插入有效成分，而不是通过浸渍。因为没有 浸渍，专用吸收材料的制作方法允许插入许多有效成分而不堵住孔。因此避免了通过浸渍 而阻塞孔。
[0043] 因此，通过适当地选择探针分子，可消除传统吸收材料不能消除或少量消除的诸 如甲醛的有害污染物。
[0044] 在溶胶-凝胶专用吸收材料的情况下，污染物与反应成分起反应，以便产生具有 更大分子重量且不太有害的第三主体，该第三主体保持被捕获在专用吸收材料的纳米孔网 中。与其它的吸收材料相反，该专用吸收材料进行最终的捕获。
[0045] 作为示例，专用吸收材料在专利申请FR2890745所描述的材料中选择，该专利申 请作为参考被引入本说明书中。
[0046] 尤其且非限定性地，材料包括金属氧化物的溶胶-凝胶纳米孔基质（matrice)，所 述基质包括至少一个探针分子，该探针分子承载至少一个可与醛基起作用的反应官能团。 [0047] 承载可与醛基起作用的反应官能团的探针分子在烯胺酮和对应的β -二酮/胺 对，亚胺和联氨，或这些化合物的盐衍生物中选择。
[0048] 烯胺酮满足以下化学式：
[0049]
【权利要求】
1. 一种用于空气净化设备的滤芯，所述滤芯包括确保保持过滤介质的结构（12,20)， 所述过滤介质包括在活性炭或沸石中选择的传统吸收材料，其特征在于，所述过滤介质还 包括纳米孔专用吸收材料，所述纳米孔专用吸收材料通过探针分子被功能化，以便允许捕 获醛类型的化学污染物。
2. 根据权利要求1所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，所述专用吸收材料 通过溶胶-凝胶法而制造，用于在金属氧化物的纳米孔结构中加入能够捕获醛的探针分 子。
3. 根据权利要求1或2中任一项所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，承载可 与醛基起反应的反应官能团的所述探针分子在烯胺酮和对应的β-二酮/胺对，亚胺和联 氨，或这些化合物的盐衍生物中选择。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，确保保 持所述过滤介质的结构是蜂窝状的刚性结构（12)，所述蜂窝（11)容纳所述过滤介质。
5. 根据上一权利要求所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，微穿孔膜被组装 在所述蜂窝状的刚性结构（12)的上游面（15)和下游面（14)上。
6. 根据权利要求4所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，所述蜂窝的过滤介 质填充率大于40%。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，所述专 用吸收材料呈颗粒形式，所述颗粒的尺寸介于〇. 8mm和2mm之间。
8. 根据权利要求7所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，所述颗粒的形状是 具有比例L/D>1的圆柱形，其中，L对应于颗粒的长度，并且D对应于颗粒的直径。
9. 根据权利要求1至3中任一项所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，确保保 持所述过滤介质的所述结构（20)是多个膜（21)的组合体，所述传统吸收材料和所述专用 吸收材料浸渍/喷撒在所述多个膜上。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，所述专 用吸收材料的重量相当于所述传统吸收材料的重量的5%和95%之间。
11. 根据上述权利要求中任一项所述的用于空气净化设备的滤芯，其特征在于，所述专 用吸收材料的比表面积介于600m2g和1200m 2g之间。
12. -种空气净化设备，其特征在于，所述空气净化设备包括至少一个根据权利要求1 至11中任一项所述的滤芯。
【文档编号】B01D46/30GK104248891SQ201410300845
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】让-皮埃尔·苏利埃, 埃里克·马夏尔, 伊夫·比盖, 伊曼纽尔·舍瓦利耶 申请人:Seb公司, 埃戴拉公司