本实用新型属于有毒有害粉尘工作场所防御低微毒粉尘和低微毒烟尘应用技术领域，涉及一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料及一种椰壳活性炭纤维防尘口罩和一种椰壳活性炭纤维过滤元件。
背景技术：
低微毒尘low toxic dust，是指某些致癌物质如苯及苯的同系物、多环芳烃、苯并(a)芘，一般不单独以悬浮或气体形态存在，通常是吸附在细颗粒物上，当吸附在PM10、PM7、PM5、PM2.5、PM1普通粉尘或烟尘上时，这些普通粉尘或烟尘就变成有毒粉尘或有毒烟尘，这些粉尘或烟尘含毒剂量通常是低微的，吸入者一般不会立即引起急性中毒，发明人将其定义为“低微毒尘”。吸入者吸入低微毒尘虽然不会立即引起急性中毒，但累计过多吸入低微毒尘，会对神经系统、呼吸系统、心血管系统、消化系统、泌尿系统、循环系统、生殖系统造成严重损伤，这些低微毒粉尘或低微毒烟尘由于质量轻在空中悬浮时间长，被人体吸入机会多危害大，为便于使用，本实用新型用“低微毒尘”这一自定义词作为低微毒粉尘和低微毒烟尘的总称。
研究显示大颗粒物上多环芳烃的含量较少，70％-90％的多环芳烃吸附在小于5μm的粉尘/烟尘颗粒上，其中苯并[a]芘主要吸附在1μm左右的粉尘/烟尘颗粒上，有害气体、液体、金属元素吸附在小于5μm的粉尘上。
针对有毒有害粉尘工作场所空气中苯及同系物、多环芳烃-苯并[a]芘、氟化物、焦炉逸散物、铅烟、氯化锌烟、粉尘、二氧化硫、煤焦油沥青挥发物气相-固相-液相-胶相等低微毒尘成份谱，研制生产适用于有毒有害粉尘工作场所，吸附滤除阻隔低微毒尘进入人体靶器官，所使用的椰壳活性炭纤维防尘口罩和椰壳活性炭纤维过滤元件是非常必要的。
目前，市场上流通的活性炭口罩大部分是煤质或木质活性炭纤维制品，煤质活性炭金属化合物含量很高达5％-10％。木质活性炭金属化合物含量在1％-2％，“金属及其化合物粉尘肺沉着病”是职业病病种已列入国家职业病目录，呼吸防护制品选材不能“顾此失彼”，煤质或木质活性炭不适合做防尘口罩的材料。椰壳活性炭金属化合物含量低于0.2％，杂质少纯度高加上卓越的吸附能力，非常适合做防尘口罩的材料。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料及该材料制成的防尘口罩或过滤元件，用途为减少有毒有害粉尘工作场所接尘人员低微毒尘的吸入量。
本实用新型采用以下的技术方案：
一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料，它由四层材料叠加复合而成；第一层是信息层，选用无纺布材料；第二层是吸附层，选用椰壳活性炭纤维布材料；第三层是过滤层，选用熔喷过滤布或聚四氟乙烯纤维层(PTEF)；第四层是保洁层，选用无纺布材料；所述的椰壳活性炭纤维布材料的基材为有机纤维20～30g/㎡，含椰壳活性炭纤维3～6g/㎡，椰壳活性炭纤维布总质量23～36g/㎡±5，所述椰壳活性炭纤维布材料的比表面积≥700～≥1900㎡/g。
所述四层材料采用超声波熔接压合技术叠加复合而成。
所述的熔喷过滤布是聚丙烯纤维层材料；所述有机纤维选用涤纶、腈纶、锦纶、丙纶布料或粘胶基纤维。
所述信息层为印示防尘口罩或过滤元件产品型号和适用信息。
所述的聚四氟乙烯纤维层(PTEF)，厚度为0.10mm～0.20mm，纤维直径100-200nm。
所述椰壳活性炭纤维是经过高温活化的含椰壳活性炭纤维，椰壳活性炭孔径＜2nm的微孔占90％以上，椰壳活性炭纤维比表面积≥700～≥1900㎡/g。
所述第四层保洁层与使用者口部接触。
一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维防尘口罩，它是由所述的一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料制成的杯形、碗形、蝶形、折叠形、斗形或平面形的随弃式半面罩，带有或不带有呼气阀。
一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维过滤元件，它是由所述的一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料制成的圆形、长方形、R形、弧形或弓形装在可更换式防尘口罩滤尘盒里或挂在可更换式防尘口罩外侧的过滤元件。
煤矿行业，金属冶炼行业，金属非金属矿物岩石开采及制品行业，农、林、牧、副、渔动植物制品行业，建筑、建材、装修行业，露天场所PM2.5颗粒物以及其他不便分类行业有毒有害粉尘工作场所，气象因素：高温26℃以上/高湿70％RH以上时粉尘表面荷电大幅减少；高温26℃以上/高湿70％RH以上时滤料驻极负电荷基本流失，正电荷仅剩20％～30％，普通防尘口罩静电捕尘功能几乎全部失效。在70％RH以上高湿气象中，固体或液体界面总是被气-固或气-液所包围，固体或液体的分子、离子和原子都受到周围粒子引力或斥力，要改变这些粒子面的作用力，制造新的界面，就必须做功，即切断粒子表面水分子气膜的张力，使之相互凝聚，椰壳活性炭90％-95％是碳元素，椰壳活性炭表面化学性质是疏水性的，不受高湿气象因素影响，具有抗高湿强吸附过滤能力。
针对有毒有害粉尘工作场所存有低微毒尘及微量、痕量化学毒物、气相-固相-液相-胶相四相混合流动、低微毒尘表面包裹水气膜、凝聚流态松散开放、普通防尘口罩容尘粉体层极限应力状态不平衡造成有毒有害物质溢出的现象，本实用新型椰壳活性炭纤维氢键吸附分子室温不脱附功能将发挥“压舱石”作用。
本实用新型技术优点及积极效果如下：
吕爱民粉尘特性与防御研究课题。将防尘口罩过滤功能分为五级即：表面过滤、深层过滤、静电过滤、吸附过滤、改性过滤。表面过滤是指含尘气流接触聚四氟乙烯(PTFE)纳米薄膜滤布时，气流通过，非磨琢性粉尘被拦截在PTFE纳米薄膜滤布表面，称为表面过滤。这里特别强调，针对莫氏硬度4以上的金属非金属矿物等磨琢性粉尘不宜将PTFE纳米薄膜滤布置于防尘口罩外层使用。深层过滤是指含尘气流接触熔喷过滤布时，气流和少量粉尘同时穿过熔喷过滤布后，气流继续前行，粉尘被收集在填充纤维棉上，称为深层过滤。静电过滤是指含尘气流接触带有±静电纤维材料时，气流继续前行，带有±电荷的粉尘颗粒被静电纤维捕捉，称为静电过滤。吸附过滤是指低微毒尘气体接触椰壳活性炭纤维制品时，低微毒气相‐固相‐液相‐胶相物质被吸附，洁净气体通过，称为吸附过滤。改性过滤是指流体中呼吸性粉尘与高聚能复合阻尘材料接触时发生黏附凝聚，气流通过，小于10μm的粉尘被改性团聚成体量大于10μm以上不能到达肺泡区的“障碍性粉尘”，称为改性过滤。
过滤是指利用一种介质对气-固或液-固或胶-固等混合物进行分离的过程。吸附过滤是指气相-固相-液相-胶相体系中，某个相的物质在界面上发生改变的现象，属“界面科学”研究领域。吸附过滤是一种界面现象，与物质表面张力、表面能的变化有关，属“界面科学”应用领域。具有吸附作用的物质是吸附剂，被吸附的物质是吸附质，吸附质一般是比吸附剂小很多的高分子物质。
在满足普通防尘口罩一般过滤效率条件下，本实用新型运用物理吸附(吸附剂和吸附质经分子力发作的吸附称为物理吸附)；化学吸附(吸附剂和吸附质之间靠化学键的效果发作化学反应，使吸附剂和吸附质之间结实的联系在一起的称为化学吸附)；交流吸附(一种物质的离子，因为静电引力集聚在吸附剂外表的带电点上，在吸附过程中伴随着等量离子的交流，完成的吸附称为交流吸附)。除上述三种吸附方式外，氢键力的吸附作用举足轻重，氢键力的吸附强度是范德华力的5-10倍。
本技术方案解决了接尘人员减少低微毒尘吸入的问题，作为具备气相‐固相‐液相‐胶相四位一体吸附过滤功能的一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料制品及防尘口罩及过滤元件；具有吸附有害气体，过滤液态粒子、阻隔固体粉尘的综合功能，将对尘肺病、心肺病、呼吸道、心血管等疾病能够产生积极预防效果。
说明书附图
图1为本实用新型复合层材料剖面示意图；
1-信息层 2‐吸附层 3‐过滤层 4‐保洁层
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
以下实施例是为清楚说明本发明技术方案的举例，属于上位概念，并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在下述实施例技术方案基础上做出的其他不同形式的变化或变动，而这些具有与本发明技术方案和技术特征相同或等同的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
实施例：
本实用新型一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料，参见图1，它由四层材料叠加复合而成；第一层是信息层1，选用无纺布材料；第二层是吸附层2，选用椰壳活性炭纤维布材料；第三层是过滤层3，选用熔喷过滤布或聚四氟乙烯纤维层(PTEF)；第四层是保洁层4，选用无纺布材料；所述的椰壳活性炭纤维布材料的基材为有机纤维20～30g/㎡，含椰壳活性炭纤维3～6g/㎡，椰壳活性炭纤维布总质量23～36g/㎡±5，所述椰壳活性炭纤维布材料的比表面积≥700～≥1900㎡/g。
所述四层材料采用超声波熔接压合技术叠加复合而成。
所述的熔喷过滤布是聚丙烯纤维层材料；所述有机纤维选用涤纶、腈纶、锦纶、丙纶布料或粘胶基纤维。
所述信息层为印示防尘口罩或过滤元件产品型号和适用信息。
所述的聚四氟乙烯纤维层(PTEF)，厚度为0.10mm～0.20mm，纤维直径100-200nm。
所述椰壳活性炭纤维是经过高温活化的含椰壳活性炭纤维，椰壳活性炭孔径＜2nm的微孔占90％以上，椰壳活性炭纤维比表面积≥700～≥1900㎡/g。
所述第四层保洁层4与使用者口部接触。
本实用新型一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维防尘口罩，它是由所述的一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料制成的杯形、碗形、蝶形、折叠形、斗形或平面形的随弃式半面罩，带有或不带有呼气阀。
本实用新型一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维过滤元件，它是由所述的一种防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维复合层材料制成的圆形、长方形、R形、弧形或弓形装在可更换式防尘口罩滤尘盒里或挂在可更换式防尘口罩外侧的过滤元件。
对本实用新型进一步详述如下：
本实用新型的结构参见图1所示。本实用新型第一层是信息层选用无纺布，用于印示防尘口罩或过滤元件产品型号和适用信息；第二层是吸附层选用椰壳活性炭纤维布，用于吸附含有苯及同系物、多环芳烃‐苯并[a]芘、氟化物、焦炉逸散物、铅烟、氯化锌烟、粉尘、二氧化硫、煤焦油沥青挥发物等气相‐固相‐液相‐胶相的低微毒尘；第三层是过滤层选用熔喷过滤布或聚四氟乙烯过滤膜(PTEF)，用于对固体颗粒物的过滤；第四层是保洁层选用无纺布，用于保护产品在使用前的清洁。
本实用新型应用领域为煤矿行业、金属冶炼行业，金属非金属矿物岩石开采及制品行业，农、林、牧、副、渔动植物制品行业，建筑、建材、装修行业，露天场所PM2.5颗粒物以及其他不便分类行业等所有有毒有害粉尘工作场所，用途为防御低微毒粉尘和低微毒烟尘。
本实用新型椰壳活性炭纤维的比表面积≥700～≥1900㎡/g，单位面积质量偏差率±10％，苯吸附量静态≥30～≥75％/，动态≥20～≥65％，碘吸附量≥60～≥170％，含水率≤25％，pH值5.0～7.0，灰分≤5％，椰壳活性炭纤维的基材为有机纤维布20～30g/㎡，含椰壳活性炭3～6g/㎡，椰壳活性炭纤维布总质量23～36g/㎡±5，以上述质量指标为核心技术参数，制成的防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维防尘口罩或椰壳活性炭纤维过滤元件，在气象因素：高温26℃以上/高湿70％RH以上时粉尘表面荷电大幅减少；高温26℃以上/高湿70％RH以上时滤料驻极负电荷基本流失，正电荷仅剩20％～30％，普通防尘口罩静电捕尘功能几乎全部失效状况下，将发挥持续稳定实用强大独特的吸附作用，减少“低微毒尘”吸入剂量，同时运用“巴西豆效应”，通过人体运动、振荡、摇摆等动态行为，使体积较大的颗粒脱离椰壳活性炭纤维防尘口罩或椰壳活性炭纤维过滤元件表面，减少“低微毒尘”在椰壳活性炭纤维防尘口罩或椰壳活性炭纤维过滤元件上的累积量，降低吸气阻力。
本实用新型主要技术参数见表1、表2、表3、表4。
表1 椰壳活性炭纤维防尘口罩和椰壳活性炭纤维过滤元件吸附指标
表2 椰壳活性炭纤维防尘口罩过滤效率
表3 椰壳活性炭纤维防尘口罩呼吸气阻力Pa
表4 椰壳活性炭纤维防尘口罩和椰壳活性炭纤维过滤元件容尘性能
本实用新型的吸附功能特征：
椰壳活性炭纤维是以植物椰子壳为原料，经高温活化的含炭纤维，椰壳活性炭微细粉末溶入有机纤维形成的炭纤维比颗粒状活性炭吸附性能更显著，从动力学观点考察，椰壳活性炭纤维吸附平衡力更稳定，椰壳活性炭纤维对有机气体吸附能力比煤质、木质、果壳等普通活性炭高5倍以上，椰壳活性炭孔径＜2nm的微孔占90％以上，椰壳活性炭纤维比表面积可高达1900㎡/g(相当于4个蓝球场)，苯吸附量≥75％，碘吸附量≥170％，吸附速率快，阻力低，被吸附的有毒有害物质很难释放出来。
防御低微毒尘的椰壳活性炭纤维及其制品：椰壳活性炭纤维防尘口罩和椰壳活性炭纤维过滤元件是具有丰富孔隙结构和巨大比表面积的强吸附性新技术产品，椰壳活性炭纤维无毒，具有吸附气体和雾滴的强大能力，它的孔径分布窄，与煤质活性炭相比，椰壳活性炭纤维绝大多数孔径在0.5～2nm属超微孔级别，吸附量大，漏吸率极小，被吸附物质不宜溢出。