蜂窝空气过滤器及其方法
【专利说明】蜂窝空气过滤器及其方法
[0001] 相关共同待审申请的交叉参考
[0002] 本申请涉及共同拥有和转让的2014年6月19日提交的题为"具有抗微生物特性 的空气过滤器"的USSN 62014474,但是未要求其优先权。
[0003] 本文所述的任何出版物或专利文献的全文内容通过参考结合于本文。
[0004] 背景
[0005] 本发明涉及蜂窝空气过滤器制品和制造方法，W及在空气净化系统中使用该蜂窝 空气过滤器制品。
[0006] 概述
[0007] 在一些实施方式中，本发明提供蜂窝空气过滤器制品和制造方法，W及在室内空 气净化系统中使用该蜂窝空气过滤器制品。
[0008] 附图简要说明
[0009] 在本发明的实施方式中：
[0010] 图1显示通壁式蜂窝结构过滤器化SF)[现有技术]的剖面透视图，其显示空气流 动和通壁式颗粒过滤的操作原理。
[0011] 图2显示室内空气净化中的涂覆的HSF应用的流体流动图和操作原理的截面图。
[0012] 图3显示包括二阶段HSF结构、预过滤器（320)和吸气器或吹气器（330)的室内 空气净化系统（300)的示意图。
[001引图4显示包括例如，单阶段涂覆的HSF结构（410)、预过滤器（420)和吸气器或吹 气器（430)的室内空气净化系统（400)的示意图。
[0014] 图5显示实施例1中所述的示例性蜂窝状滤器的示意图。
[001引详细描述
[0016] 下面参考附图（如果有的话）详细描述本发明的各种实施方式。对各种实施方式 的参考不限制本发明的范围，本发明范围仅受所附权利要求书的范围的限巧||。此外，在本说 明书中列出的任何实施例都不是限制性的，且仅列出要求保护的本发明的诸多可能的实施 方式中的一些实施方式。
[0017] "包括"、"包含"或类似术语意为包括但不限于，即内含而非排它。
[0018] 在本文的实施方式中用来对例如组合物中成分的量、浓度、体积、过程温度、过程 时间、产率、流速、压力、粘度和类似数值及其范围，或者组件的尺度和类似数值及其范围进 行修饰的"约"指的是可能发生的数值量的改变，例如，源自用于巧||备材料、组合物、复合体、 浓缩物、组件部件、制品的制造或使用制剂所用的常规测量和操作过程；源自送些过程中的 偶然性误差；源自用来实施方法的制造、来源或起始材料的纯度或成分的差异；W及类似 因素。术语"约"还包括由于组合物或制剂的老化而与特定的初始浓度或混合物不同的量， W及由于混合或加工组合物或制剂而与特定的初始浓度或混合物不同的量。
[0019] "任选的"或"任选地"意指随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，描述内 容包括事件或情况发生的场合W及事件或情况没有发生的场合。
[0020] 除非另外说明，否则，本文所用的不定冠词"一个"或"一种"及其相应的定冠词 "该"表示至少一（个/种），或者一（个/种）或多（个/种）。
[0021] 可采用本领域普通技术人员熟知的缩写（例如，表示小时的"h"或"虹"，表示克的 "g"或"gm"，表示毫升的"血"，表示室温的"rt"，表示纳米的"皿"W及类似缩写）。
[0022] 在组分、成分、添加剂、尺度、条件、时间和类似方面公开的具体和优选的数值及其 范围仅用于说明，它们不排除其他限定数值或限定范围内的其他数值。本发明的制品和方 法可包括本文所述的任何数值或数值、具体数值、更具体的数值和优选数值的任何组合，包 括明确或隐含的中间值和范围。
[0023] 在许多快速工业化的国家中，差的空气质量对于健康问题是一个明显的贡献。家 庭和工作场所的典型空气污染物可W包括，例如颗粒物质（PM)、甲醒和类似的挥发性有机 化合物（V0C)。颗粒污染的来源可W是人为的或天然的。有些颗粒天然地存在，来源于例 女口，火山、沙尘暴、森林和草地火灾、活植物和浪花。人类活动，例如车辆、电场和各种工业过 程中的化石燃料的燃烧也产生大量的PM。PM2. 5指的是直径小于或等于2. 5微米的可吸入 悬浮颗粒。PM2. 5倾向于渗透进入哺乳动物肺部的气体交换区域，并且非常小的颗粒（例如 小于100纳米）可通过肺部影响其他器官。在1970年早期首次证实了与颗粒污染相关的大 量死亡和其他健康问题，并且自此之后已经重复多次。估计PM污染每年在美国引起22000 至52000的死亡人数（从2000年起），并且每年在欧洲引起200000的死亡人数。该问题正 在中国和其他发展中国家蔓延。已经广泛地研究吸入颗粒物对于人类和动物的影响，如今 包括哮喘、肺癌、必血管问题、出生缺陷和过早死亡。颗粒的尺寸对于吸入时颗粒在呼吸道 中停留的位置是一个主要的决定性因素。甲醒和家庭中其他V0C的来源主要来自例如，家 具、涂料和其他不同类型的装饰性材料，其可能在制造过程中使用大量的工业添加剂。送些 污染物会含有高水平的有毒气体或蒸汽，并且会具有严重的健康影响。
[0024] 为了解决送些污染问题，已经建立了数种技术。高效颗粒吸收（肥PA)过滤器是一 种用于从空气中去除颗粒材料的主导技术。肥PA过滤器可由随机排列的纤维的垫构成。纤 维通常由纤维玻璃构成，并且具有0. 5-2. 0微米的直径。影响过滤器功能的显著因素是例 女口，纤维直径、过滤器厚度和面速度。肥PA过滤器技术的一个显著缺点在于过滤器寿命过 短，并且需要频繁地更换过滤器。肥PA过滤器设计成俘获细颗粒，但是它们不过滤掉例如有 害化学气体、蒸汽或气味分子。涉及去除甲醒和其他V0C的现有技术包括例如，吸收、等离 子体和光催化。大多数的吸收产品不具有足够的容量。等离子体和光催化技术会容易地产 生二次污染物（例如，莫氧）。在中国专利号CN101380574A1和CN1208670A中提及了一些 冷催化剂技术。该技术的成本仍然非常高，并且其仅能够去除甲醒。
[00巧]在一些实施方式中，本发明提供了一种采用蜂窝结构过滤器，例如GPF(汽油颗粒 过滤器）来净化家庭或工作场所空气（即室内空间或内部空气）的方法。裸过滤器可W去 除PM，涂覆的过滤器可W去除例如PM和V0C (如甲醒）。
[0026] 在一些实施方式中，本发明提供了 一种净化室内空气的方法。
[0027] 本文所述的"蜂窝结构过滤器"指的是壁流式或通壁式蜂窝结构，其具有一部分堵 塞的通道，例如汽油颗粒过滤器（"GPF")。裸或未涂覆的蜂窝结构过滤器（"服F")可去 除所有尺寸范围的颗粒。还可完全或部分地用例如吸附剂和催化剂涂覆HSF，然后经涂覆的 HSF可去除颗粒和V0C (如甲醒）。
[0028] 本发明提供了一种内部空间，例如家庭或工作场所，空气净化系统，该系统可使用 裸蜂窝结构过滤器来去除颗粒污染物，并使用经涂覆的蜂窝结构过滤器，其可去除挥发性 物质，例如甲醒和类似的VOC。空气净化系统可任选地包括例如，预过滤器和/或吸气器（即 吹气器）。
[0029] 在一些实施方式中，本发明的制品和方法的优势在于，例如：
[0030] 使用寿命：肥PA过滤器的一个明显缺点在于寿命非常短，例如约为2-3个月（例 女口，在中国的平均条件和使用期限）。需要更换过滤器的原因在于其低的PM容量。肥PA过 滤器无法重复使用。不同于肥PA，服F可W比具有相同过滤器尺寸的肥PA过滤器具有更大 的PM容量。一些类型的服F (如GP巧可W在高温（例如约65(TC)下再生。所W可W周期 性地对HSF进行再生，来代替频繁地更换。
[0031] 用单过滤器去除颗粒和非颗粒污染物；大多数现有过滤器产品采用不同的过滤器 来去除不同的污染物。例如，肥PA仅去除PM。一些催化剂过滤器仅能去除甲醒。活性炭包 袋仅能去除非颗粒污染物。所掲示的HSF可用吸附剂和催化剂进行涂覆，然后经涂覆的HSF 可同时去除颗粒材料和非颗粒污染物。
[003引再生；所掲示的服F过滤器（例如，GP巧可W通过例如，至少一种如下方法进行再 生：在400-50(TC进行加热W烧掉所有吸附的非颗粒有机化学污染物；用合适的清洁剂清 洗W洗掉或去除所有过滤的无机残留物；清洗和干燥；或其组合。在送些再生步骤之后，所 掲示和使用的GPF空气过滤器可W返回服务，并具有与新的GPF空气过滤器相当的使用寿 命。
[0033] 在一些实施方式中，本发明提供了空气过滤器制品，其包括：
[0034] 壁流式蜂窝颗粒过滤器，其在过滤器的内表面的至少一部分上具有至少一层涂 层，其中所述至少一层涂层包括W下至少一种；吸附剂、催化剂或其组合；并且所述空气过 滤器在使用时，从过滤的空气留住