一种气体过滤装置及空气过滤系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及气体过滤技术领域，具体公开了一种气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层；所述石墨烯材料包括石墨烯和/或官能化石墨烯。本发明的气体过滤装置增强了对大气中污染物的过滤作用，并且还有效避免了二次污染。
【专利说明】
_种气)体过滤装置及空气)过滤系统
技术领域
[0001] 本发明涉及气体过滤技术领域，特别是涉及一种气体过滤装置。此外，本发明还涉 及一种空气过滤系统。
【背景技术】
[0002] 伴随着人类工业技术的发展，人类对自然的影响日益显著，大气污染物也逐渐增 多。大气污染物大致可以分为两类:气溶胶类污染物和气体类污染物。其中，气溶胶类污染 物包括各种盐类(如铵根、钾、钠、镁、钙等阳离子盐，硫酸根、硝酸根、氯离子、有机酸根等阴 离子盐），金属颗粒，沙尘，无机碳颗粒(如黑碳，高分子碳颗粒等）以及有机物(如挥发性有 机化合物小液滴、多环芳烃类化合物小液滴等）；而气体类污染物则包括了氮氧化物、硫氧 化物、一氧化碳、低级烷烃等挥发性有机化合物，以及卤化氢、硫化氢、氨、有机胺等。
[0003] 现有技术中，过滤空气多选用HEPA过滤网，HEPA过滤网由聚丙烯等高分子材料或 玻璃纤维等无机材料制成，这种过滤网能够有效地截留气溶胶类污染物中的微粒，0.3微米 以上的微粒物的去除率达到99.7%。但对于气体类污染物，HEPA过滤网的去除效果较差，这 是本领域技术人员亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004] 因此，本发明旨在提供一种污染物去除效果更好的气体过滤装置。
[0005] -方面，提供了一种气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层;所 述石墨稀材料包括石墨稀和/或官能化石墨稀;所述官能化石墨稀包括氨基化石墨稀、羧基 化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化 石墨烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基 化石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯及碘化石墨烯中的一种或多 种。
[0006] 进一步地，上述的石墨稀自支撑层选自石墨稀材料粉体自支撑层和/或石墨稀材 料气凝胶自支撑层。
[0007] 进一步地，上述石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、羧基化石墨烯和巯基化石墨 稀。
[0008] 进一步地，上述的气体过滤装置还包括设于石墨烯自支撑层两侧的助滤层。
[0009] 进一步地，上述的气体过滤装置还包括设于助滤层外侧的外包层。
[0010] 第二方面，还提供了一种气体过滤装置的制造方法，包括以下步骤:将石墨烯材料 粉体置于助滤层之间，在0.15~0.5Mpa的压力下压延得到所述气体过滤装置。
[0011]第三方面，还提供了另一种气体过滤装置的制造方法，包括以下步骤:将石墨烯材 料气凝胶在0.15~0.5Mpa的压力下压延得到所述气体过滤装置。
[0012] 第四方面，还提供一种空气过滤系统，包括上述的气体过滤装置。
[0013] 进一步地，上述的空气过滤系统，还包括设置于所述气体过滤装置和所述空气过 滤器的出风口之间的紫外线装置。
[0014] 发明人经过分析发现，现有技术中的过滤材料，例如HEPA过滤网，不但对于气体类 污染物的去除效果较差，而且容易引起二次污染。HEPA过滤网对于气溶胶类污染物中的颗 粒物的截留效果好，但这些颗粒物的表面往往吸附了大量PAHs(多环芳烃类化合物)等半挥 发性化合物以及VOCs(挥发性有机化合物），当颗粒物被截留在HEPA过滤网上后，PAHs及 VOCs等又从颗粒物上挥发释放，以气体的方式随新风穿过HEPA过滤网，从而二次污染了已 过滤的气体。
[0015] 上述技术方案中的气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层，一 方面，增强了对大气中污染物的过滤作用，另一方面，有效避免了二次污染。具体来说： [00 16]石墨稀材料是一种^维材料，比表面积大，对自由基具有良好的未和性，因此本身 具有较好的吸附性，能够有效吸附大气污染物中的气体类污染物。例如对于PAHS，由于石墨 烯材料每个碳都提供一个Pz轨道，和电子参与形成石墨烯表面的大π键，整个石墨烯的表面 可以被认为是由大π键所覆盖着的，PAHs表面也具有大π键体系，这使PAHs与石墨烯相接触 时，两个体系的π键会有所重叠，从而使石墨烯与PAHs间形成强JT-JT相互作用力，进而石墨烯 材料对于PAHs的吸附牢固，不易发生脱离。
[0017] 由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层具有一定的自支撑能力的透气结构层，其内 部存在类似HEPA过滤网的结构，可以确保空气顺利流通，同时还能过滤气溶胶类污染物。对 于大尺寸的颗粒物产生拦截作用;对于较小尺寸的颗粒物，颗粒物进入石墨烯自支撑层的 结构内部，并在其中流动时受到不同的气流的干扰，最终失去动能停留在石墨烯自支撑层 中；对于更小尺寸的颗粒物，石墨烯自支撑层存在一定的吸附力从而将其吸附。
[0018] 石墨烯材料中的官能化石墨烯可以对特定的化合物具有更为牢固的吸附效果，这 是因为官能化石墨烯上的官能团具有指向性，能够与一些特定结构的化学物种形成化学键 (离子键、共价键或次级键），从而使该类特定结构的化学物种形成化学吸附，相对于传统的 物理吸附，化学吸附的吸附强度更高，也亦具有更强的针对性。
[0019] 因此，上述技术方案中的气体过滤装置能够同时吸附大气污染物中的气体类污染 物和气溶胶类污染物，并且吸附作用牢固，不易脱落。多种石墨烯材料的组合可以根据大气 污染物成分的不同进行针对性搭配，使得过滤效果进一步增强。所以说，上述技术方案的气 体过滤装置一方面较好的增强了对大气中污染物的过滤效果，另一方面也有效吸附气溶胶 类污染物上的PAHs等半挥发性化合物以及VOCs，进而避免二次污染。
【附图说明】
[0020] 图1为本发明所提供气体过滤装置的其中一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0021] 图2为本发明的气体污染物的检测装置的一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0022] 图3为本发明的颗粒物检测装置的一个【具体实施方式】的结构示意图。
[0023] 附图标记说明：
[0024] 图1中：石墨烯自支撑层1;助滤层2;外包层3。
[0025] 图2和图3中：气体过滤装置bl，b3;空气测试仪b2;U型吸收管b4;吸收溶剂b5;氧化 铝筛板b6,空气采样栗b7。
【具体实施方式】
[0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"顶"、 "底"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以 特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0027] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0028] 发明人经过分析发现，现有技术中的过滤材料，例如HEPA过滤网，不但对于气体类 污染物的去除效果较差，而且容易引起二次污染。HEPA过滤网对于气溶胶类污染物中的颗 粒物的截留效果好，但这些颗粒物的表面往往吸附了大量PAHs(多环芳烃类化合物)等半挥 发性化合物以及VOCs(挥发性有机化合物），当颗粒物被截留在HEPA过滤网上后，PAHs及 VOCs等又从颗粒物上挥发释放，以气体的方式随新风穿过HEPA过滤网，从而二次污染了已 过滤的气体。
[0029]因此，在本发明的一个具体的实施方式中，首先提供一种气体过滤装置，包括由石 墨烯材料制成的石墨烯自支撑层1;石墨烯材料包括石墨烯和/或官能化石墨烯;官能化石 墨烯包括氨基化石墨烯、羧基化石墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石 墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、 十二烷基化石墨烯、十八烷基化石墨烯、氧化石墨烯、氟化石墨烯、溴化石墨烯、氯化石墨烯 及碘化石墨烯中的一种或多种。
[0030] 上述的石墨烯自支撑层1系指在具有一定自支撑能力，在没有外力支撑时也能保 持特定结构的石墨稀层。石墨稀自支撑层1可以通过石墨稀材料在一定压力下进行延压制 得。延压是一种工艺处理方法，系指原材料通过相对旋转、水平设置的两辊筒之间的辊隙， 制成胶片等产品的工艺。
[0031] 上述的气体过滤装置，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层1，一方面，增强 了对大气中污染物的过滤作用，另一方面，有效避免了二次污染。具体来说：
[0032]石墨稀材料是一种^维材料，比表面积大，对自由基具有良好的未和性，因此本身 具有较好的吸附性，能够有效吸附大气污染物中的气体类污染物。例如对于PAHS，由于石墨 烯材料每个碳都提供一个Pz轨道，和电子参与形成石墨烯表面的大π键，整个石墨烯的表面 可以被认为是由大π键所覆盖着的，PAHs表面也具有大π键体系，这使PAHs与石墨烯相接触 时，两个体系的π键会有所重叠，从而使石墨烯与PAHs间形成强JT-JT相互作用力，进而石墨烯 材料对于PAHs的吸附牢固，不易发生脱离。
[0033] 由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层1具有一定的自支撑能力的透气结构层，其 内部存在类似HEPA过滤网的结构，可以确保空气顺利流通，同时还能过滤气溶胶类污染物。 对于大尺寸的颗粒物产生拦截作用;对于较小尺寸的颗粒物，颗粒物进入石墨烯自支撑层1 的结构内部，并在其中流动时受到不同的气流的干扰，最终失去动能停留在石墨烯自支撑 层1中；对于更小尺寸的颗粒物，石墨烯自支撑层1存在一定的吸附力从而将其吸附。
[0034] 石墨烯材料中的官能化石墨烯可以对特定的化合物具有更为牢固的吸附效果，这 是因为官能化石墨烯上的官能团具有指向性，能够与一些特定结构的化学物种形成化学键 (离子键、共价键或次级键），从而使该类特定结构的化学物种形成化学吸附，相对于传统的 物理吸附，化学吸附的吸附强度更高，也亦具有更强的针对性。
[0035] 因此，上述的气体过滤装置能够同时吸附大气污染物中的气体类污染物和气溶胶 类污染物，并且吸附作用牢固，不易脱落。多种石墨烯材料的组合可以根据大气污染物成分 的不同进行针对性搭配，使得过滤效果进一步增强。所以说，上述的气体过滤装置一方面较 好的增强了对大气中污染物的过滤效果，另一方面也有效吸附气溶胶类污染物上的PAHs等 半挥发性化合物以及VOCs，进而避免二次污染。
[0036] 进一步地，在另一个【具体实施方式】中，上述石墨稀自支撑层1选自石墨稀材料粉体 自支撑层和/或石墨烯材料气凝胶自支撑层。
[0037] 上述的石墨烯材料粉体自支撑层是指一种或多种上述的石墨烯材料的粉体在一 定压力下进行延压所制得的石墨烯自支撑层1。石墨烯材料气凝胶自支撑层是指一种或多 种上述的石墨稀材料的气凝胶在一定压力下进行延压所制得的石墨稀自支撑层1。石墨稀 材料粉体及石墨烯材料气凝胶可以采用已知的方法制造，如氧化还原法、水热法、干燥热解 法、气相化学沉积法、物理剥离法与溶剂剥离法等。
[0038] 由不同状态的石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层1尽管都具有上述的共同的有益 效果，但同时也具有一些不同的过滤特性，可以根据工况和过滤目标的不同进行更有针对 性的组合。例如，从实施例10中的检测结果可见，包括石墨烯材料气凝胶自支撑层的气体过 滤装置与包括石墨烯材料粉体自支撑层的气体过滤装置在过滤气体时的重点针对的污染 物有所差异，二者对于PAHs等半挥发性化合物、VOCs、无机气体、重金属及颗粒悬浮物的去 除效果均较好，但包括石墨烯材料气凝胶自支撑层的气体过滤装置相对而言去除PAHs等半 挥发性化合物的效果更好，几近1〇〇%，而包括石墨烯材料粉体自支撑层的气体过滤装置去 除VOCs、重金属及颗粒悬浮物的效果更好。
[0039] 优选的，在一个【具体实施方式】中，上述石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、羧基 化石墨稀和疏基化石墨稀。
[0040] 不同官能化石墨烯因为官能团的不同，能够与一些特定结构的化学物种形成化学 键(离子键、共价键或次级键），从而使该类特定结构的化学物种形成化学吸附。例如，石墨 烯对PAHs具有极强的吸附能力;氧化石墨烯对甲醛的吸附能力较强;羧基化石墨烯为弱酸 性基团修饰的石墨烯，对碱性物质（主要是含氮化合物，如氨，二氧化氮等)吸附能力较强； 疏基化石墨稀对重金属(如铅、萊等）的吸附能力极强。由此，包括有上述石墨稀材料的石墨 烯自支撑层1和气体过滤装置，能够同时对空气中的PAHs、甲醛、碱性物质以及重金属都具 有更好的吸附能力。四种组分的质量比可以根据过滤目标气体进行调整。从实施例10的检 测结果亦可见，石墨烯材料包括石墨烯、氧化石墨烯、羧基化石墨烯和巯基化石墨烯时，上 述的气体过滤装置去除甲醛等VOCs、氨等无机气体类、铅等重金属，以及颗粒悬浮物的效果 得到进一步提尚。
[0041] 请参考图1，进一步地，在另一个【具体实施方式】中，气体过滤装置还可以包括设于 石墨稀自支撑层1两侧的助滤层2。
[0042] 在石墨烯自支撑层1两侧分别设置助滤层2。可以辅助石墨烯自支撑层1的过滤，即 起到粗过滤的效果，先将一部分污染物通过助滤层2过滤，从而一方面提高了整个气体过滤 装置的过滤效果，另一方面也有助于延长石墨烯自支撑层1的过滤饱和时间，减少更换频 率，降低使用成本。从实施例10的检测结果也可见，气体过滤装置包括助滤层2时，去除颗粒 悬浮物，尤其是PM2.5的效果得到进一步提高。
[0043]此外，气体过滤装置中的石墨烯自支撑层1虽然具有一定的自支撑能力，但是稳定 性仍可以提高，使用助滤层2还可以起到辅助稳定石墨烯自支撑层1结构的作用，即进一步 起到支撑作用。
[0044] 优选采用具有良好透气性、过滤性和支撑性的材料，包括聚丙烯类针刺无纺布、聚 丙烯类水刺无纺布、丙纶短纤滤布、丙纶长纤滤布、聚对苯二甲酸酯类针刺无纺布、聚对苯 二甲酸酯类水刺无纺布、涤纶长纤滤布、涤纶短纤滤布、纯棉针刺无纺布、纯棉水刺无纺布、 纯棉长纤滤布、纯棉短纤滤布、聚丙烯滤纸、玻璃纤维、复合聚丙烯-聚对苯二甲酸乙二醇酯 滤纸、熔喷涤纶无纺布、熔喷玻璃纤维、微孔陶瓷滤板、微孔聚丙烯滤板、醋酸纤维素丝束滤 芯、聚丙烯丝束滤芯和棉花滤芯中的一种或多种。
[0045] 请参见图1，在另一个具体的实施方式中，气体过滤装置还可以包括设于助滤层2 外侧的外包层3。
[0046] 外包层3设置在助滤层2的外侧，即从最外面包覆住助滤层2和石墨烯自支撑层1。 外包层3最主要起到稳定支撑作用和保持透气的作用。优选采用具有较好结构强度和透气 性的材料，包括纯棉纱布、纯棉绉布、纯棉长纤滤布、纯棉短纤滤布、丙纶长纤滤布、丙纶短 纤滤布、聚丙烯框架和聚乙烯框架中的一种或多种。
[0047] 另一方面，在本发明的另一个【具体实施方式】中，还提供一种气体过滤装置的制造 方法，包括以下步骤:将石墨烯材料粉体置于助滤层2之间，在0.15~0.5Mpa的压力下压延 得到气体过滤装置。
[0048] 在本发明的另一个【具体实施方式】中，还提供另一种气体过滤装置的制造方法，包 括以下步骤:将石墨烯材料气凝胶在0.15~0.5Mpa的压力下压延得到气体过滤装置。
[0049] 石墨烯材料粉体不易成型，将石墨烯材料粉体置于助滤层2之间，用助滤层2包夹 住后再在0.15~0.5Mpa的压力下压延，所制得的气体过滤装置的过滤效果更好。通过实施 例10的检测结果亦可见，制备气体过滤装置时压延压力的不同对于污染物的去除率有所影 响，压延压力低于0.15Mpa或高于0.5Mpa时，尽管气体过滤装置整体仍具有较好的去除污染 物的效果，但与压延压力处于0.15Mpa~0.5Mpa相比，过滤效果有所降低。
[0050] 此外，本发明的另一个【具体实施方式】中还提供一种空气过滤系统，包括上述的气 体过滤装置。
[0051] 气体过滤装置具备上述的有益效果，因此具有上述气体过滤装置的空气过滤系统 也具有相应的技术效果，此处不再赘述。
[0052]在另一个【具体实施方式】中，上述空气过滤系统，还包括设置于气体过滤装置和空 气过滤器的出风口之间的紫外线装置。
[0053]污染物上吸附了大量细菌和病毒，气体过滤装置拦截过滤了污染可以有效杀物， 细菌和病毒也附着于气体过滤装置上，随着空气过滤装置使用时间的增加，细菌和病毒不 断累计，容易对已经过滤的空气进行二次污染。将紫外线装置设置于气体过滤装置和空气 过滤系统的出风口之间，可以有效杀灭通过气体过滤装置以后的气体中的细菌和病毒。 [0054]下面结合具体的实施例对本发明的方案进一步描述。下述实施例中所用的材料、 试剂、仪器等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0055]实施例1气体过滤装置的制备方法
[0050]以单层石墨稀气凝胶为原料，将石墨稀气凝胶在0.15Mpa的压力下压延处理，裁片 后获得包括石墨烯气凝胶自支撑层的过滤装置。
[0057]实施例2气体过滤装置的制备方法
[0058]以单层石墨稀气凝胶为原料，将石墨稀气凝胶在0.6Mpa的压力下压延处理，裁片 后获得包括石墨烯气凝胶自支撑层的过滤装置。
[0059] 实施例3气体过滤装置的制备方法
[0060] 以石墨烯粉体为原料，将石墨烯粉体在0.5Mpa的压力下压延处理，裁片后获得包 括石墨烯粉体自支撑层的过滤装置。
[0061] 实施例4气体过滤装置的制备方法
[0062]以石墨烯粉体为原料，将石墨烯粉体在0 . IMpa的压力下压延处理，裁片后获得包 括石墨烯粉体自支撑层的过滤装置。
[0063]实施例5气体过滤装置的制备方法
[0064]以羟基化石墨烯粉体为原料，将石墨烯粉体在0.5Mpa的压力下压延处理，裁片后 获得包括羟基化石墨烯粉体自支撑层的过滤装置。
[0065] 实施例6气体过滤装置的制备方法
[0066] 以石墨体粉体、羧基化石墨烯粉体、氧化石墨烯粉体和巯基化石墨烯粉体为原料， 取相同质量的上面4种粉体，将4种粉体混合均匀，在0.5Mpa的压力下压延处理，裁片后获得 包括4种石墨烯材料的粉体自支撑层的过滤装置。
[0067] 实施例7气体过滤装置的制备方法
[0068] 以石墨体粉体、羧基化石墨烯粉体、氧化石墨烯粉体和巯基化石墨烯粉体为原料， 熔喷涤纶无纺布作为助滤层。取相同质量的上面4种粉体，将4种粉体混合均匀，包夹在熔喷 涤纶无纺布间，在〇. 5Mpa的压力下压延处理，裁片后获得包括4种石墨烯材料的粉体自支撑 层的过滤装置。
[0069] 实施例8气体过滤装置的制备方法
[0070] 以石墨体粉体、羧基化石墨烯粉体、氧化石墨烯粉体和巯基化石墨烯粉体为原料， 熔喷涤纶无纺布作为助滤层，纯棉短纤滤布作为外包层。取相同质量的上面4种粉体，将4种 粉体混合均匀，包夹在熔喷涤纶无纺布间，在〇 . 5Mpa的压力下压延处理，完成后，将纯棉短 纤滤布外包，经过缝合，裁片后获得包括4种石墨烯材料的粉体自支撑层的过滤装置。
[0071] 实施例9气体过滤装置的制备方法
[0072] 以石墨稀气凝胶、羧基化石墨稀气凝胶、氧化石墨稀气凝胶和疏基化石墨稀气凝 胶为原料，聚丙烯针刺无纺布作为助滤层，纯棉纱布作为外包层。取相同质量的上面4种气 凝胶，将4种气凝胶混合均匀，在0.2Mpa的压力下压延处理，完成后，包夹在聚丙烯针刺无纺 布形成的助滤层间，再将纯棉纱布外包，经过缝合，裁片后获得包括4种石墨烯材料的气凝 胶自支撑层的过滤装置。
[0073]实施例10污染物去除率检测
[0074] 【检测装置】
[0075] 结构示意图2所示的装置，用于气体过滤检测。由以下五部分组成:气体过滤装置 b3; U型吸收管b4;吸收溶剂b5;氧化铝筛板b6，空气采样栗b7。各部分的作用如下：
[0076]气体过滤装置b3:用于对气体进行过滤；
[0077] U型吸收管b4:用于支撑吸收溶剂b5,并防止溶剂倒吸入空气采样器中。
[0078] 吸收溶剂b5:用于溶解人造烟气。
[0079] 氧化铝筛板b6:用于防止倒吸，利用多孔筛板的孔作为沸腾核，在吸取真空的过程 中，可以使溶剂沸腾而不直接吸入大气采样仪。
[0080] 空气采样器b7,即大气采样仪：用来抽取真空和提供负压，一定情况下的测试也用 于储存大气样品。
[0081] 结构是图3所示的装置，用于颗粒物过滤检测。由以下两部分组成:气体过滤装置 bl;空气测试仪b2。各部分的作用如下：
[0082] 气体过滤装置bl:用于对气体进行过滤；
[0083]空气测试仪b2:用于检测气体中的颗粒物含量。
[0084]【检测方法】
[0085]气体污染物检测方法
[0086] (1)设置气体过滤装置b3为空，人造烟气直接用吸收溶剂b5吸收，实验持续5min后 停止测试;取出吸收溶剂b5，通过GC-MS、HPLC、ICP-MS、AAS或其他的测试方法测试吸收完成 的溶剂中待检测化合物的含量，作为参照量to。
[0087] (2)设置不同的气体过滤装置b3,人造烟气经过气体过滤装置b3后，再用吸收溶剂 b5吸收，实验持续5min后停止测试，取出吸收溶剂b5，通过GC-MS、HPLC、ICP-MS、AAS或其他 的测试方法测试吸收完成的溶剂中待检测化合物的含量，作为残余量tl;
[0088] (3)计算气体污染物去除率:化合物去除率（％ ) = 1-残余量tl/参照量t0。
[0089] 颗粒物检测方法
[0090] (1)设置气体过滤装置bl为空，人造烟气直接用空气测试仪b2检测，获得颗粒物的 含量，记为参照量k0。
[0091 ] (2)设置不同的气体过滤装置b3，人造烟气经过气体过滤装置b3后，再用空气测试 仪b2检测，获得颗粒物的含量，记为残余量kl。
[0092] (3)计算颗粒物去除率:化合物去除率（％ ) = 1-残余量kl/参照量k0。
[0093] 【检测样品】
[0094] 实施例1~4及实施例6~7所制得的气体过滤装置。
[0095]【检测结果】
[0096] 如表一所示。
[0097] 表一不同气体过滤装置污染物去除率统计表
[0098]
[0100]通过实施例1气体过滤装置的污染物去除率和实施例3相比可见，本发明的包括石 墨烯材料气凝胶自支撑层的气体过滤装置与包括石墨烯材料粉体自支撑层的气体过滤装 置在过滤气体时的重点针对的污染物有所差异，二者对于PAHs等半挥发性化合物、VOCs、无 机气体、重金属及颗粒悬浮物的去除效果均较好，但包括石墨烯材料气凝胶自支撑层的气 体过滤装置相对而言去除PAHs等半挥发性化合物的效果更好，几近100%，而包括石墨烯材 料粉体自支撑层的气体过滤装置去除VOCs、重金属及颗粒悬浮物的效果更好。
[0101] 通过实施例1气体过滤装置的污染物去除率和实施例2相比，以及实施例3气体过 滤装置的污染物去除率和实施例4相比可见，制备本发明的气体过滤装置时压延压力的不 同对于污染物的去除率有所影响，压延压力低于0.15Mpa或高于0.5Mpa时，尽管气体过滤装 置整体仍具有较好的去除污染物的效果，但与压延压力处于0.15Mpa~0.5Mpa相比，过滤效 果有所降低。
[0102] 通过实施例3气体过滤装置的污染物去除率和实施例6相比可见，石墨烯材料包括 石墨烯、氧化石墨烯、羧基化石墨烯和巯基化石墨烯时，本发明的气体过滤装置去除甲醛等 VOCs、氨等无机气体类、铅等重金属，以及颗粒悬浮物的效果得到进一步提高。
[0103] 通过实施例6气体过滤装置的污染物去除率和实施例7相比可见，本发明的气体过 滤装置包括助滤层时，去除颗粒悬浮物，尤其是PM2.5的效果得到进一步提高。
[0104] 以上对本发明所提供的气体过滤装置及空气过滤系统进行了详细介绍。本文中应 用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理 解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离 本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发 明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种气体过滤装置，其特征在于，包括由石墨烯材料制成的石墨烯自支撑层;所述石 墨烯材料包括石墨烯和/或官能化石墨烯;所述官能化石墨烯包括氨基化石墨烯、羧基化石 墨烯、氰基石墨烯、硝基石墨烯、硼酸基石墨烯、磷酸基石墨烯、羟基化石墨烯、巯基化石墨 烯、甲基化石墨烯、烯丙基化石墨烯、三氟甲基化石墨烯、十二烷基化石墨烯、十八烷基化石 墨稀、氧化石墨稀、氟化石墨稀、溴化石墨稀、氯化石墨稀及碘化石墨稀中的一种或多种。2. 如权利要求1所述的气体过滤装置，其特征在于，所述石墨烯自支撑层选自石墨烯材 料粉体自支撑层和/或石墨烯材料气凝胶自支撑层。3. 如权利要求1或2所述的气体过滤装置，其特征在于，所述石墨烯材料包括石墨烯、氧 化石墨稀、駿基化石墨稀和疏基化石墨稀。4. 如权利要求1或2所述的气体过滤装置，其特征在于，还包括设于所述石墨烯自支撑 层两侧的助滤层。5. 如权利要求4所述的气体过滤装置，其特征在于，还包括设于所述助滤层外侧的外包 层。6. -种气体过滤装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤:将石墨烯材料粉体置于 所述助滤层之间，在0.15~0.5Mpa的压力下压延得到所述气体过滤装置。7. -种气体过滤装置的制造方法，其特征在于，包括以下步骤:将石墨烯材料气凝胶在 0.15~0.5Mpa的压力下压延得到所述气体过滤装置。8. -种空气过滤系统，其特征在于，包括权利要求1~5任一项所述的气体过滤装置。9. 如权利要求5所述的空气过滤系统，其特征在于，还包括设置于所述气体过滤装置和 所述空气过滤器的出风口之间的紫外线装置。
【文档编号】B01D53/04GK105944502SQ201610539545
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】张麟德
【申请人】张麟德