含有MOFs吸附剂的防毒个体防护用品的制作方法

本发明涉及一种含有mofs吸附剂的防毒个体防护用品。

背景技术

在化工行业、危险品泄露应急场所以及在人们生产、使用、贮存和运输化学品的过程中，有毒气体会不可避免的被扩散至环境中。如果通过呼吸系统进入人体，会引起中毒甚至危及生命。而防毒面具防护用品在一定程度上可以过滤环境中的有毒气体，减少或避免有毒化学品对人体的危害。

吸附材料是防护用品防毒面具能否有效过滤有毒气体的关键，目前常用的防护用品防毒面具中的吸附过滤材料是活性炭。由于活性炭具有发达的孔隙结构，可以与环境中的有毒有害气体充分接触并将其吸附至活性炭孔内，从而达到过滤有毒气体的目的。但是，由于常用活性炭比表面积较低(400-1000m²/g)，限制了其对有毒气体的吸附容量，这就使得活性炭防护用品防毒面具很容易被吸附饱和，甚至在含有高浓度有毒气体的环境中不能使用。另外，大多数情况下，化工企业或危险品泄露场所环境中含有多种有毒气体，为了使活性炭对多种有毒气体具有更宽的吸附能力，通常对活性炭进行酸、碱、金属盐改性，来吸附环境中不同性质的有毒气体。但是，对活性炭分别进行酸、碱改性后，活性炭上的酸碱官能团之间会相互反应，从而降低了与有毒气体的吸附反应能力，并不能有效改善活性炭的吸附宽度。

金属有机骨架材料(mofs)是一种新型的多孔骨架材料，它是由金属离子与有机配体自组装形成的三维网络骨架晶体材料。mofs材料作为一种新型的功能性分子材料，与传统活性炭、沸石材料相比，具有很多优势。巨大的比表面积(3000-10000m²/g)、高孔隙率可以使其具有很高的吸附容量；可调的孔尺寸、多样的骨架结构可以进行选择性吸附；可修饰的官能团孔表面、不饱和金属配位点可以增加与气体分子的亲和力；强稳定性可以使其进行多次吸附，仍保持骨架结构的完整性。另外，由于mof材料骨架结构固定，对其进行酸碱修饰，可以使不同性质的官能团分别固定在骨架上，不至于材料自身发生酸碱反应。这种同时具有酸碱特性的结构规整的mofs材料可以分别与酸碱有毒气体发生反应，具有更宽的防毒能力。由于mofs材料是一种晶体粉末材料，可以将mofs粉末负载在透气、柔软、易裁剪成型的载体(例如无纺布)上，用于防护用品中，这样可以保持mofs材料原来的结构特征，使mofs材料具有最佳吸附性能。

因此，开发具有高吸附量和宽吸附范围的基于金属有机骨架吸附材料的个体防护用品，过滤环境中的有毒气体，使人体免于有毒气体的危害，是非常有价值的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是现有技术中吸附容量和吸附范围较差的问题，提供一种新的含有mofs吸附剂的防毒个体防护用品个体防护用品。该防护用品具有吸附容量和吸附范围较好的优点。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：一种含有mofs吸附剂的个体防护用品，包括罩于人体口鼻处且边缘与使用者面部完美匹配贴合的防护主体，所述防护主体对应人体鼻子的正前方或两侧部位分别设有一个或两个滤毒盒，所述滤毒盒内含有无纺布层包裹的金属有机骨架材料层或金属有机骨架材料颗粒，所述滤毒盒的进气口处于上侧边缘；所述金属有机骨架材料层是多层具有一定金属有机骨架材料负载量的无纺布层，是由金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的三维骨架晶体材料，通过在有机配体骨架上添加-nh2、-oh官能团合成mofs选择性吸附材料而形成的；所述金属有机骨架材料颗粒是由金属有机骨架材料粉末造粒成一定尺寸、形状的颗粒。

上述技术方案中，优选地，防护主体为防毒口罩或防毒面具，根据滤毒盒的数量分为单罐、双罐防毒口罩或防毒面具。

上述技术方案中，优选地，防护主体防毒种类包括各种vocs气体，尤其是包括苯系物、氯代烃以及硫化氢、氨气、一氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物的有毒小分子。

上述技术方案中，优选地，所述滤毒盒与防护主体能够拆卸组装。

上述技术方案中，优选地，所述的无纺布上金属有机骨架材料负载量为10-100g/m²。

上述技术方案中，优选地，所述的金属有机骨架材料颗粒粒径大小为0.5-3mm，形状为柱状、球形或不定性颗粒。

上述技术方案中，更优选地，所述的单罐或双罐防毒口罩包括罩体和头戴式口罩带，罩体包括塑料面部罩体和滤毒盒；所述滤毒盒里的过滤材料是由包裹着多层含有金属有机骨架材料的无纺布紧密压制而成或由金属有机骨架材料粉末造粒成型填装，其装填量根据滤毒盒大小调节。

上述技术方案中，更优选地，所述的无纺布上金属有机骨架材料负载量为20-50g/m²。

上述技术方案中，更优选地，所述金属有机骨架材料颗粒粒径大小为1-2mm，形状为球形或不定性颗粒。

上述技术方案中，优选地，所述防护主体在人体鼻子和嘴的下方设有单向出气阀。

本发明的防毒口罩，在实际使用过程中，口罩主体与使用者面部完美贴合，滤毒盒对应于人体鼻子的前方或两侧，有毒气体经滤毒盒进气口吸入，滤毒盒内的金属有机骨架吸附材料可对大多数有毒气体进行吸附过滤，并且滤毒盒的进气口设于上侧边缘，大大加长了有毒气体经过滤毒盒的通道，延长了有毒气体与mofs吸附材料的接触时间，能更好的吸附过滤有毒气体，取得了较好的技术效果。

附图说明

图1本发明提出的含有mofs吸附剂的双滤毒罐防毒口罩外部结构示意图；

图2本发明提出的含有mofs吸附剂的双滤毒罐防毒口罩内部结构示意图；

图3本发明提出的含有mofs吸附剂的单滤毒罐防毒口罩外部结构示意图；

图4本发明提出的防毒口罩滤毒盒横剖图；

图1-4中，1、口罩主体，2、滤毒盒，21、mofs吸附剂，22、进气口，3、单向出气阀。

下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但不仅限于本实施例。

具体实施方式

实施例1

本发明提供的含有金属有机骨架吸附材料的防毒口罩，如图1-4所示，包括罩于人体口鼻处且边缘与使用者面部完美匹配贴合的口罩主体1。口罩主体1对应人体鼻子的正前方或两侧部位分别设有一个或两个滤毒盒2，滤毒盒2内含有无纺布层包裹的金属有机骨架材料21，且滤毒盒2的进气口22处于上侧边缘。在防毒口罩使用过程中，口罩主体1与使用者面部完美贴合，滤毒盒2设于人体鼻子正前方或两侧，有毒气体由滤毒盒2上进气口22吸入，经过滤毒盒2内无纺布包裹的金属有机骨架吸附材料21被吸附过滤，滤毒盒2的进气口22设于上侧边缘，大大加长了有毒气体经过滤毒盒2的通道，延长了有毒气体与mofs吸附材料21的接触时间，能更好的吸附过滤有毒气体。

防毒口罩防毒种类包括苯系物、氯代烃、烷烃类等各种vocs气体及硫化氢、氨气、一氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物等有毒小分子。

金属有机骨架材料包括由各种金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的晶体材料，以及通过掺杂其他金属离子、在有机配体骨架上添加-nh2、-oh官能团等合成的改性mofs材料。可采用载体(无纺布)负载或造粒形式将mofs材料填充到滤毒盒2中。吸附材料填装量可根据滤毒盒2大小调节。

口罩主体1在人体鼻子和嘴的下方设有单向出气阀3，便于使用者顺畅呼气。

滤毒盒2与口罩主体1可拆卸组装，连接方式可根据实际要求进行调整，方便及时更新过滤材料。

过滤材料是由无纺布包裹着多层含有金属有机骨架材料的无纺布紧密压制而成，其大小、厚度、形状可根据滤毒盒大小调节，如图4所示。

在生产无纺布过程中以25g/m²的负载量添加金属有机骨架材料hkust-1颗粒，即得含有金属有机骨架材料的无纺布。将多层含有金属有机骨架材料的无纺布置于两层无纺布夹层中间紧密压制，即得防毒口罩过滤材料。

本发明提供的新型防毒口罩，滤毒盒内金属有机骨架吸附材料可根据实际要求选择mofs材料种类，以提高适应性；口罩主体形状及材料可根据实际要求进行调整及选取；滤毒盒具体形状及尺寸可根据实际要求进行调整和设计。

实施例2

本发明提供的含有金属有机骨架吸附材料的防毒口罩，如图1-4所示，包括罩于人体口鼻处且边缘与使用者面部完美匹配贴合的口罩主体1。口罩主体1对应人体鼻子的正前方或两侧部位分别设有一个或两个滤毒盒2，滤毒盒2内含有无纺布层包裹的金属有机骨架材料21，且滤毒盒2的进气口22处于上侧边缘。在防毒口罩使用过程中，口罩主体1与使用者面部完美贴合，滤毒盒2设于人体鼻子正前方或两侧，有毒气体由滤毒盒2上进气口22吸入，经过滤毒盒2内无纺布包裹的金属有机骨架吸附材料21被吸附过滤，滤毒盒2的进气口22设于上侧边缘，大大加长了有毒气体经过滤毒盒2的通道，延长了有毒气体与mofs吸附材料21的接触时间，能更好的吸附过滤有毒气体。

防毒口罩防毒种类包括苯系物、氯代烃、烷烃类等各种vocs气体及硫化氢、氨气、一氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物等有毒小分子。

金属有机骨架材料包括由各种金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的晶体材料，以及通过掺杂其他金属离子、在有机配体骨架上添加-nh2、-oh官能团等合成的改性mofs材料。可采用载体(无纺布)负载或造粒形式将mofs材料填充到滤毒盒2中。吸附材料填装量可根据滤毒盒2大小调节。

口罩主体1在人体鼻子和嘴的下方设有单向出气阀3，便于使用者顺畅呼气。

滤毒盒2与口罩主体1可拆卸组装，连接方式可根据实际要求进行调整，方便及时更新过滤材料。

过滤材料是由无纺布包裹着多层含有金属有机骨架材料的无纺布紧密压制而成，其大小、厚度、形状可根据滤毒盒大小调节，如图4所示。

在生产无纺布过程中以40g/m²的负载量添加金属有机骨架材料mil-101(fe)，即得含有金属有机骨架材料的无纺布。将多层含有金属有机骨架材料的无纺布置于两层无纺布夹层中间紧密压制，即得防毒口罩过滤材料。

本发明提供的新型防毒口罩，滤毒盒内金属有机骨架吸附材料可根据实际要求选择mofs材料种类，以提高适应性；口罩主体形状及材料可根据实际要求进行调整及选取；滤毒盒具体形状及尺寸可根据实际要求进行调整和设计。

实施例3

本发明提供的含有金属有机骨架吸附材料的防毒口罩，如图1-4所示，包括罩于人体口鼻处且边缘与使用者面部完美匹配贴合的口罩主体1。口罩主体1对应人体鼻子的正前方或两侧部位分别设有一个或两个滤毒盒2，滤毒盒2内含有无纺布层包裹的金属有机骨架材料21，且滤毒盒2的进气口22处于上侧边缘。在防毒口罩使用过程中，口罩主体1与使用者面部完美贴合，滤毒盒2设于人体鼻子正前方或两侧，有毒气体由滤毒盒2上进气口22吸入，经过滤毒盒2内无纺布包裹的金属有机骨架吸附材料21被吸附过滤，滤毒盒2的进气口22设于上侧边缘，大大加长了有毒气体经过滤毒盒2的通道，延长了有毒气体与mofs吸附材料21的接触时间，能更好的吸附过滤有毒气体。

防毒口罩防毒种类包括苯系物、氯代烃、烷烃类等各种vocs气体及硫化氢、氨气、一氧化碳、硫氧化合物、氮氧化合物等有毒小分子。

金属有机骨架材料包括由各种金属离子与含氧、氮有机配体自组装形成的晶体材料，以及通过掺杂其他金属离子、在有机配体骨架上添加-nh2、-oh官能团等合成的改性mofs材料。可采用载体(无纺布)负载或造粒形式将mofs材料填充到滤毒盒2中。吸附材料填装量可根据滤毒盒2大小调节。

口罩主体1在人体鼻子和嘴的下方设有单向出气阀3，便于使用者顺畅呼气。

滤毒盒2与口罩主体1可拆卸组装，连接方式可根据实际要求进行调整，方便及时更新过滤材料。

过滤材料为无纺布包裹的粒径约1.2mm的不定形金属有机骨架材料hkust-1颗粒，其装填量可根据滤毒盒大小调节，如图4所示。

本发明提供的新型防毒口罩，滤毒盒内金属有机骨架吸附材料可根据实际要求选择mofs材料种类，以提高适应性；口罩主体形状及材料可根据实际要求进行调整及选取；滤毒盒具体形状及尺寸可根据实际要求进行调整和设计。

与传统的防毒口罩过滤材料活性炭相比，金属有机骨架材料比表面积巨大、孔表面可进行官能团修饰，对有毒气体具有更高的吸附容量和更宽的吸附范围，因此本发明提供的含有mofs吸附剂的防毒个体防护用品对有毒气体具有更好的吸附效果，能更好的保护人体健康。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但是本发明的保护范围并不局限于此，应以权利要求书所限定的保护范围为准。