专利名称：有毒有害气体过滤器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种过滤器，尤其是涉及一种有毒有害气体过滤器的结构改良。
背景技术：
我国是一个煤炭生产及消费大国，但矿井内的重大特大事故时有发生，而这些事故中的伤亡人员只有极少数是在事故发生现场第一时间受到伤害而遇难的，绝大多数人员伤亡是由于在被困井下时，有毒有害气体的侵害窒息等原因造成的。因此，在矿难发生后， 如何为井下幸存人员提供一个安全的避难空间而增加等待救援时间，是我国矿山应急救援体系中急需解决的一个首要问题。此项目现已被列入“十一五”国家科技支撑计划。矿用可移动式救生舱的主要目的就是在煤矿发生事故后，给被困人员提供安全的生存空间，该空间可以隔绝外界有毒有害气体，同时内部供应氧气、饮水、食物等生存必须物资，同时还设有空气净化装置，以消除由于人员进入时混入的外界有毒有害气体、粉尘， 以及由舱内设备、人员所产生的各种不利于人体健康的气体。井下发生事故后，电力供应断绝，同时密闭救生舱内有防火、防爆要求，本次研发项目就是在上述背景下设计出合理的空气净化方案及装置，依靠自备的能源和药剂，对舱内空气污染进行处理，控制多项空气指标，保证舱内人员的身体健康以及生命安全，以顺利度过等待救援期。我国矿井应急救援技术与装备水平较低，难以满足和适应重大事故救灾的要求。 此次项目的合作者，即求购方，就是建立在国家支持，市场所需状态下，已产出“可移动式煤矿救生舱”。此类救生舱的出现，将大大降低我国矿难损失，势必前景广阔。空气净化技术应是煤矿救生舱中的一个技术重点。
实用新型内容本实用新型主要是提供了一种在无预见状态下，在矿难突然间降临后，为被困人员提供一个可迅速进入的密闭救生仓，提供一个安全可靠的生存空间，使其能够顺利躲避灾难，减少人员伤亡的有毒有害气体过滤器。本实用新型还有一目的是提供了一种在等待被救援期间，能够及时有效的过滤净化掉被救者存在期间而产生的有害气体，避免因有害气体的聚集而危害受困人员生命安全有毒有害气体过滤器。本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种有毒有害气体过滤器，其特征在于，包括壳体以及设置在壳体上并与壳体内相通的进风口以及出风口，所述的壳体内还设置有空气净化装置以及空气循环装置。在上述的有毒有害气体过滤器，所述的空气净化装置包括空气净化壳体以及设置在空气净化壳体内的复合净化材料。在上述的有毒有害气体过滤器，所述的空气净化壳体内至少设置有一个空气净化隔板一，所述的空气净化隔板一将所述的空气净化壳体分为左、右两室，该左、右两室内分别设置有复合净化材料一以及复合净化材料二。在上述的有毒有害气体过滤器，所述的空气净化壳体内设置有两个空气净化隔板一以及空气净化隔板二，所述的空气净化隔板一以及空气净化隔板二将所述的空气净化壳体分为左、中、右三室，该左、中、右三室内分别设置有复合净化材料一、复合净化材料二以及复合净化材料三。在上述的有毒有害气体过滤器，所述的空气净化壳体为一端开口的U型，上述的左室位于所述的空气净化壳体的开口端。在上述的有毒有害气体过滤器，所述的出风口设置在壳体的一端，所述的进风口设置在与出风口相对的壳体的另一端。作为另一种方案，在上述的有毒有害气体过滤器，所述的出风口设置在壳体的一端，所述的进风口设置在所述的壳体的外围。在上述的有毒有害气体过滤器，所述的左室设置在上述出风口旁。在上述的有毒有害气体过滤器，空气循环装置包括风机以及通过风机连接杆与所述风机相连的变速箱，所述的变速箱上还设置有与所述风机连接杆相连的手摇杆，所述的风机设置在上述进风口旁。在上述的有毒有害气体过滤器，它还包括一个设置在所述壳体旁的多重净化装置，所述的多重净化装置包括一个与所述壳体相固连的L型多重净化壳体，所述的多重净化壳体内至少设置有一个多重净化隔板将该多重净化壳体分为左、右两室，所述的左、右两室内分别设置有多重净化材料一以及多重净化材料二。因此，本实用新型具有如下优点1.设计合理，结构简单且完全实用；2.在无预见状态下，在矿难突然间降临后，为被困人员提供一个可迅速进入的密闭救生仓，提供一个安全可靠的生存空间，使其能够顺利躲避灾难，减少人员伤亡；3.在等待被救援期间，能够及时有效的过滤净化掉被救者存在期间而产生的有害气体，避免因有害气体的聚集而危害受困人员生命安全。
图1为本实用新型的第一种实施例的结构示意图；图2为本实用新型的第二种实施例的结构示意图；图3为本实用新型的第二种实施例的结构示意图；图4为CO催化剂吸收率测定装置原理；图5为静场试验中一氧化碳浓度变化规律；图6为30ppm —氧化碳自衰减试验浓度变化表；图7为风机在不同功率下的吸收能力实验结果示意具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。图中，壳体1、风机2、变速箱3、风机连接杆4、手摇杆5、进风口 6、出风口 7、复合净化材料一 8、复合净化材料二 9复合净化材料二 10、循环舱11、空气净化壳体12、多重净化壳体13、多重净化隔板14、多重净化材料二 15、多重净化材料一 16。[0028]实施例1 一种有毒有害气体过滤器，包括壳体1以及设置在壳体1上并与壳体1内相通的进风口 6以及出风口 7，壳体1内还设置有空气净化装置以及空气循环装置，空气净化装置包括空气净化壳体12以及设置在空气净化壳体12内的复合净化材料，空气净化壳体12为一端开口的U型，空气净化壳体12内设置有两个空气净化隔板一以及空气净化隔板二，所述的空气净化隔板一以及空气净化隔板二将所述的空气净化壳体12分为左、中、右三室， 该左、中、右三室内分别设置有复合净化材料一 8、复合净化材料二 9以及复合净化材料三 10，左室位于所述的空气净化壳体12的开口端，出风口 7设置在壳体1的一端，进风口 6设置在与出风口 7相对的壳体1的另一端，左室设置在上述出风口 7旁。空气循环装置包括风机2以及通过风机连接杆4与所述风机2相连的变速箱3，所述的变速箱3上还设置有与所述风机连接杆2相连的手摇杆5，所述的风机2设置在上述进风口 6旁。它还包括一个设置在所述壳体1旁的多重净化装置21，所述的多重净化装置21包括一个与所述壳体1相固连的L型多重净化壳体13，所述的多重净化壳体13内至少设置有一个多重净化隔板14将该多重净化壳体13分为左、右两室，所述的左、右两室内分别设置有多重净化材料一 16以及多重净化材料二 15。下面详细介绍一下复合净化材料的选取，上面已经阐述了有复合净化材料一 8、复合净化材料二 9、复合净化材料三10、多重净化材料一 16以及多重净化材料二 15的选取目前使用比较广泛，最有效也最可行的技术就是通过金属催化剂来去除一氧化碳，由于一氧化碳是一种中性气体，在正常条件下基本不与酸和碱发生反应，所以想在正常大气压和温度，湿度的条件下去除一氧化碳，现阶段可以使用的药剂比较少。常用的方法主要是铜氨溶液吸收法和一氧化碳变化催化剂法。1铜氨溶液吸收法这是1913年就开始使用的方法。在较高压力和低温下用铜盐的铵溶液吸收C0，并生成新的络合物，这些络合物的减压，加热的条件下分解得以再生。通常把铜氨溶液吸收CO的操作称为“铜洗”，铜盐的氨溶液俗称为“铜氨液”或者 “铜液”，经过吸收CO后的气体称为“铜洗气”或者“精练气”。醋酸铜氨溶液吸收CO的反应式如下
Cu (NH3)2Ac+ CO Cu (NH3) 3Ac · CO + Q铜氨溶液吸收CO的反应是一个可逆的，放热反应。随着反应条件的变化，反应可以向正，逆两个方向进行。正因如此，我们可以选择适应的条件即提高压力，降低温度使反应向正向进行。这一过程就是铜洗的吸收过程相反，当降低压力，提高温度使反应向逆向进行，使铜氨溶液恢复吸收能力，这一过程就是铜溶液的再生。根据平衡移动的原理，提高压力可使反应向体积缩小的方向移动，即有利于铜液对CO的吸收；相反，降低压力则有利于铜溶液的再生。根据双膜理论，铜溶液对CO的吸收反应是分两步进行的。第一步是气相中的CO溶于铜溶液中，第二步是溶于铜溶液中的CO与铜溶液中的亚铜络离子反应，生成络离子。吸收的关键是这两步进行的快慢。2液氮洗涤法[0041]20年代后，合成氨原料气扩大到焦炉气。于是在空气液化分离技术的基础上，在低温下逐级冷凝焦炉生气中各个高沸点组分，最后用液体氮把少量CO以及残余的CH4脱除。 通常把用液体氮洗涤CO的操作称为“氮洗”。现在，该法主要用与焦炉气分离以及重油部分氧化的制氨流程中。3催化法一氧化碳催化中比较常见的是中温变化催化和低温变化催化。中温变化催化按组成可分为铁铬系和钴钼系两大类，前者活性高，机械强度好，耐热性能好，能耐少量硫化物，使用寿命长，成本低，工业生产中得到了广泛的应用。铁铬系催化剂主要成分为三氧化二铁和助催化剂三氧化二铬。三氧化铁含量约70% _90%，三氧化二铬含量约7% _14%，另外还含有少量氧化钾，氧化镁和氧化钙等物质。三氧化二铁还原成四氧化三铁后，能加速变化反应；三氧化二铬能抑制四氧化三铁再结晶，阻止催化剂形成更多的微孔结构，提高催化剂的耐热性能和机械强度，延长催化剂的使用寿命；氧化镁能增强催化剂的耐热和抗硫性能；氧化钾与氧化钙能提高催化剂的活性。铁铬系催化剂是一种棕褐色圆柱体或片状固体颗粒，在空气中容易受潮，使活性下降。还原后催化剂遇空气则迅速燃烧，失去活性。硫，氯，硼，磷，砷的化合物以及油类物质，都能使催化剂暂时或者永久性中毒，各类铁铬催化剂豆油一定的活性温度和使用条件。其反应方程式如下3Fe203+C0 = = = 2Fe304+C02低温变化催化剂目前工业上采用的均以氧化铜为主体，经过还原后具有活性组分的是细小的铜结晶。但是耐温性能差，容易结烧，寿命短。为了克服这一缺点，向催化剂中加入氧化锌，氧化铝和氧化铬的方法，将铜结晶有效地分隔开来，防止铜微晶长大，提高了催化剂的活性和热稳定性。在还原工程中，催化剂中的氧化锌，氧化铝，氧化铬不会被还原。 氧化铜的还原是强烈的放热反应，而低温变化催化剂对热比较敏感，因此必须严格控制还原条件，将温度控制在230°C以下。4活性炭吸附性吸附性质是活性炭的首要性质。活性炭具有像石墨晶粒却无规则地排列的微晶。 在活化过程中微晶间产生了形状不同、大小不一的孔隙，假定活性炭的孔隙是圆筒孔形状， 活性炭按一定方法计算孔隙的半径大小可分为二类(1)按 IUPAC 分微孔<l.Onm中孔 l-25nm大孔> 25nm。(2)按习惯分微孔< 150nm中孑L 150-20000nm大孔> 20000nm。由于这些孔隙，特别是微孔提供了巨大的表面积。活性炭微孔的孔隙容积一般只有0. 25-0. 9mL/g,孔隙数量约为1020个/g，全部微孔表面积约为500-1500m2/g，通常以BET法测算，也有称高达3500_5000m2/g的。活性炭几乎95%以上的表面积都在微孔中，因此除了有些大分子进不了外，微孔是决定活性炭吸附性能高低的重要因素。中孔的孔隙容积一般约为0. 02-1. OmL/g，表面积最高可达几百平方米，一般只有活性炭总蚕种的约5%。其作用能吸附蒸汽，并能为吸附物提供进入微孔的通道，又能直接吸附较大的分子。大孔的孔隙容积一般约为0. 2-0. 5mL/g，表面积只约0. 5_aii2/g，其作用一是使吸附质分子快速深入活性炭内部较小的孔隙中去；二是作为催化载体时，催化剂常少量沉淀在微孔内，大都沉淀在大孔和中孔之中。所提的活性炭表面积理应包括内表面积和外表面积，事实上吸附性质主要来自巨大的内表面积，因此不能误认为把活性炭研碎磨细会明显提高表面积从而提高吸附力。很多吸附是可逆的物理吸附，即被吸附物为流体，在一定温度和压力下被活性炭吸附，在高温低压下被吸附物又解吸出来，活性炭内表面恢复原状。这是广泛应用的物理吸附，学术上又称为范德华吸附。活性炭外观为暗黑色，具有良好吸附性能，化学性质稳定，可耐强酸及强碱，能经受水浸、高温、密度比水小，是多空的疏水性吸附剂。4-1活性炭吸附原理活性炭是一种很细小的炭粒有很大的表面积，而且炭粒中还有更细小的孔——毛细管。这种毛细管具有很强的吸附能力，由于炭粒的表面积很大，所以能与气体杂质充分接触。当这些气体杂质碰到毛细管被吸附，起净化作用4-2活性炭对各气体的吸附能力单位ml/cm3)H2、02、N2、C12、C024. 5、35、11、494、974-3活性炭催化性活性炭在许多吸附过程中伴有催化反应，表现出催化剂的活性。例如活性炭吸附
二氧化硫经催化氧化变成三氧化硫。由于活性炭有特异的表面含氧化合物或络合物的存在，对多种反应具有催化剂的活性，例如使氯气和一氧化碳生成光气。由于活性炭和载持物之间会形成络合物，这种络合物催化剂使催化活性大增，例如载持钯盐的活性炭，即使没有铜盐的催化剂存在，烯烃的氧化反应也能催化进行，而且速度快、选择性高。由于活性炭具有发达的细孔结构、巨大的内表面积和很好的耐热性、耐酸性、耐碱性，可作为催化剂的载体。4-5活性炭吸附剂的性质其表面积越大，吸附能力就越强；活性炭是非极性分子，易于吸附非极性或极性很低的吸附质；活性炭吸附剂颗粒的大小，细孔的构造和分布情况以及表面化学性质等对吸附也有很大的影响。4-6吸附质的性质取决于其溶解度、表面自由能、极性、吸附质分子的大小和不饱和度、附质的浓度
等4-7共存物质[0079]共存多种吸附质时，活性炭对某种吸附质的吸附能力比只含该种吸附质时的吸附能力差4-8 温度温度对活性炭的吸附影响较小4-9接触时间应保证活性炭与吸附质有一定的接触时间，使吸附接近平衡，充分利用吸附能力。9净化去除材料的确定条件的限制，环境的特殊性决定了常规去除方法的不可行，只能针对特殊情况，研制出密闭空间使用特殊高效的催化药剂。由于利用消耗性物质，物理性吸附是比较可靠的方法，因此应该使用一种或多种材料，在送风系统的帮助下，利用它来促进空气中的一氧化碳与其接触，进行反应，从而实现去除它的目的。但此材料必须应具备防爆高效、可靠等特
点ο我部针对情况的特殊性，研发并复合出多种净化液，利用特种活性炭为载体，经过特殊工艺再复合，经研究分析药水加活性炭复合体的催化CO效果，非常适合此种特殊状态下使用，最终确定利用此种复合体为催化CO的材料之一。其反应原理是与空气中的CO在催化作用下与02发生氧化还原反应，消除了空气中的CO达到净化CO的目的。其化学反应方程式为2C0+02 = 2C02如图4所示，图中，1 一氧化碳瓶，内装压缩高纯度一氧化碳气体**2减压装置**3流量调节装置**4流量计**5洗气装置，内装浓硫酸**6干燥装置**7U形吸收管，前部装净化，后半部分装二氧化碳吸收剂**8-收集剩余一氧化碳装置**实验前先将U形管7中间部位装入脱脂棉，后半部装入二氧化碳吸收剂，前半部装入约5g的受检试样，再将U形管接入图中所示装置中，打开钢瓶开关，在慢慢打开减压器2 的开关，通过流量调节器3使一氧化碳流量保持在1. 15 11. 5mL/min ；连续通气lh，然后关闭减压器2的开关，取8气球，直接放入一氧化碳探头内，等读数稳定后进行读数。ppm是英文parts permillion的缩写，译意是每百万分中的一部分，即表示百万分之几，或称百万分率。如Ippm即一百万千克的溶液中含有1千克溶质。ppm与百分率％。VCO = V*Ppm式中VC0-球内剩余CO体积；mL。V-舱内体积；m3。实验结果CO催化剂吸收率测量记录表
权利要求1.一种有毒有害气体过滤器，其特征在于，包括壳体(1)以及设置在壳体(1)上并与壳体(1)内相通的进风口(6)以及出风口(7)，所述的壳体(1)内还设置有空气净化装置以及空气循环装置。
2.根据权利要求1所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，所述的空气净化装置包括空气净化壳体(1 以及设置在空气净化壳体(1 内的复合净化材料。
3.根据权利要求2所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，所述的空气净化壳体 (12)内至少设置有一个空气净化隔板一，所述的空气净化隔板一将所述的空气净化壳体 (12)分为左、右两室，该左、右两室内分别设置有复合净化材料一(8)以及复合净化材料二 (10)。
4.根据权利要求3所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，所述的空气净化壳体 (12)内设置有两个空气净化隔板一以及空气净化隔板二，所述的空气净化隔板一以及空气净化隔板二将所述的空气净化壳体(1 分为左、中、右三室，该左、中、右三室内分别设置有复合净化材料一(8)、复合净化材料二(9)以及复合净化材料三(10)。
5.根据权利要求2所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，所述的空气净化壳体 (12)为一端开口的U型，上述的左室位于所述的空气净化壳体(12)的开口端。
6.根据权利要求1所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，所述的出风口(7)设置在壳体(1)的一端，所述的进风口(6)设置在与出风口(7)相对的壳体(1)的另一端。
7.根据权利要求1所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，所述的出风口(7)设置在壳体⑴的一端，所述的进风口(6)设置在所述的壳体⑴的外围。
8.根据权利要求4所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，所述的左室设置在上述出风口 (7)旁。
9.根据权利要求1所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，空气循环装置包括风机 (2)以及通过风机连接杆(4)与所述风机( 相连的变速箱(3)，所述的变速箱( 上还设置有与所述风机连接杆( 相连的手摇杆(5)，所述的风机( 设置在上述进风口(6)旁。
10.根据权利要求1所述的有毒有害气体过滤器，其特征在于，它还包括一个设置在所述壳体(1)旁的多重净化装置(21)，所述的多重净化装置包括一个与所述壳体(1)相固连的L型多重净化壳体(13)，所述的多重净化壳体(1 内至少设置有一个多重净化隔板(14)将该多重净化壳体(1 分为左、右两室，所述的左、右两室内分别设置有多重净化材料一(16)以及多重净化材料二(15)。
专利摘要本实用新型涉及一种过滤器，尤其是涉及一种有毒有害气体过滤器的结构改良。一种有毒有害气体过滤器，包括壳体(1)以及设置在壳体(1)上并与壳体(1)内相通的进风口(6)以及出风口(7)，所述的壳体(1)内还设置有空气净化装置以及空气循环装置。因此，本实用新型具有如下优点1.设计合理，结构简单且完全实用；2.在无预见状态下，在矿难突然间降临后，为被困人员提供一个可迅速进入的密闭救生仓，提供一个安全可靠的生存空间，使其能够顺利躲避灾难，减少人员伤亡；3.在等待被救援期间，能够及时有效的过滤净化掉被救者存在期间而产生的有害气体，避免因有害气体的聚集而危害受困人员生命安全。
文档编号B01D53/52GK201949816SQ20102064520
公开日2011年8月31日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者唐培桂, 李国新, 杨德寿, 王友珍, 贾振朋 申请人:青岛磐石生命科技股份有限公司