一种薄板型吸附滤芯及其制备装置和方法与流程

本发明涉及民用或工业应用的环保净化领域，尤其是一种薄板型吸附滤芯及其制备装置和方法。

背景技术：

现有一类滤芯包括格栅固定的活性炭颗粒空气净化滤芯和夹炭布，活性炭颗粒空气净化滤芯存在的问题是在顾及空气大通量的同时，却没有足够的载炭量和吸附容量，致使长期使用吸附效果差，寿命短。夹炭布的问题和前者类型，同时还有生产工艺和使用环境不清洁卫生的缺点。

另有一种在先专利号为201410028954.3，名称为一种成型活性炭的制备方法及成型活性炭，采用“湿法成型”法以制备成型活性炭，即先获得含有活性炭、粘结剂、水的活性炭分散浆液，再按所需形状将其注入对应的模具中，然后对模具及其内部所装的活性炭分散浆液进行冷冻干燥以得到成型活性炭，该成型活性炭由多个片状活性炭堆叠而成。虽然能根据模具形状制备成各种形状，但其生产工艺较为复杂，吸附容量未有明显提高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种薄板型吸附滤芯及其制备装置和方法，使成型的吸附滤芯具有载吸附剂量大，吸附容量大，机械强度好，寿命长，生产工艺高效连续。

本发明采用的技术方案是：一种薄板型吸附滤芯，其特征在于由吸附剂和粘结剂颗粒均匀混合成混合体后加热压制成平板，所述的平板上均匀开设通孔。打孔以提高流体通过流量，孔的大小、密度和分布模式决定了此薄板滤芯所能通过流体的一部分流量，吸附剂颗粒尺寸及其压实致密程度也是决定通过流量的另外一个因素。基本原则是孔的尺寸越小越密越好，以保证吸附的均匀性和吸附效率。混合体的厚度决定了最终的薄板产品是否刚性或者柔性和可打褶。

一般来说，厚度小于大约2毫米的薄板产品可以像生产纸张和布匹一样，以卷轴来存储和固定。更厚的薄板产品可以裁剪成大小合适的板材，进行存储，运输和销售，其大小和尺寸需要考虑到最终用户的实际使用需求。柔性产品可以用于各种工业或民用吸附场合，比如喷涂车间，室内墙壁装修，汽车顶棚内饰，宠物房间，面罩等，以吸附封闭空间内气体中的有害物质。刚性滤芯产品则可用在其它需要滤芯自己有刚性结构的场合，比如各种空气净化滤芯等。

所述通孔的直径为0.1mm-5mm，更优的是0.5mm-2mm。打通孔的针孔由机械装置针头或者其它方式均匀地穿透在薄板滤芯上，其大小和密度由目标流体流量，和薄板本身的压实致密程度决定。

所述平板的顶面和底面以布或纸张粘结衬托。在保证透过性的同时，增强薄板材料的整体性和防止吸附剂颗粒脱离。各种市面上的商品成型布或无纺布都可以用作此目的，更优的是高熔点高透过性的无纺布，比如聚酯纤维无纺布。纸张可以是各种具有透过性的过滤纸或者成型纸。

本发明的薄板型吸附滤芯的制备方法如下：将吸附剂、粘结剂颗粒及其它功能性颗粒材料均匀混合成混合体后均匀平铺，然后加热处理使粘结剂融化，进而使吸附剂颗粒被均匀机械粘结成型，并在混合体的顶面和底面以布粘结衬托，对成型的混合物进行均匀打孔，再将混合体压制成带孔的薄板。

其中加热可以采用辐射热，传导热，对流热或者其任何组合。加热可以涉及热源，包括但不限于受热流体，蒸汽，受热惰性气体，纳米颗粒的次级辐射，烘箱，熔炉，火焰，热电材料，超声波，以及类似热源，或者其任何组合。纳米颗粒的次级辐射可以通过用电磁辐射照射纳米颗粒来实现，例如紫外线，可见光，红外线，微波，无线电波和/或长无线电波。尤其是其中的有穿透力的次级辐射加热(比如微波)更有优越性，因为它可以实现由内而外的加热。当然更有效的加热方式可能是传统的由外而内的加热和由内而外的加热相结合，实现对混合体的快速均匀加热。

本发明采用下面所述的制备装置进行制备，包括输送带，所述输送带上依次设置的第一无纺布滚轴、加料器、物料分布器、加热器、第二无纺布滚轴、冷却器、打孔及下压成型器和切割刀，吸附剂颗粒和食品级粘结剂在加料器内均匀混合经输送带往后输送，第一无纺布滚轴和第二无纺布滚轴分列在输送的混合料的上部和下部，加热器设置在物料分布器器和第二无纺布滚轴之间，所述的冷却器设置在打孔器和第二无纺布滚轴之间。

其中加料器可以采用螺旋加料的方式，实现均匀定速加料。

打孔及下压成型器可以同时实现打孔和下压成型。此装置可以通过带钉子滚动的辊轴进行打孔，或带钉子的平板通过位置移动打孔，同时可以压实滤芯，达到所需要的滤芯致密程度。

本发明的有益效果在于：

1.生产工艺高效连续，不使用传统模具，加热冷却快速均匀，生产效率高。

2.生产的成型吸附滤芯具有载吸附剂量大，吸附容量大，机械强度好，寿命长。薄板本身的设计使压实致密程度可调，针孔的设计更加适应过滤流体大通量的需求。

3.上下两层衬托层和加料器(比如螺旋加料)的设计使混合体颗粒不会四处逃逸，使生产和使用都清洁卫生。

附图说明

图1是本发明的生产流程图。

图2是本发明的制备装置图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步描述：

本发明由吸附剂、粘结剂以及其它功能性颗粒材料均匀混合成混合体后加热压制成平板，平板上均匀开设通孔。通孔的直径为0.1mm-5mm，优选为0.5mm-2mm。平板的顶面和底面以无纺布或纸粘结衬托，薄板型滤芯的厚度小于大约2mm则为柔性可卷绕的成品。

吸附剂为以下的至少一种或其组合物：活性炭、分子筛、沸石、海泡石、离子交换树脂、干燥剂、硅酸盐、硅胶、活性氧化铝、珍珠岩、漂泊土、硅藻土、硅酸镁、金属氧化物、氧化铁。

作为优选，吸附剂又可为以下的至少一种或其组合物：纳米颗粒，金属纳米颗粒，金纳米颗粒，银纳米颗粒，金属氧化物纳米颗粒，氧化铝纳米颗粒，氧化铁纳米颗粒，赤铁矿纳米颗粒，磁铁矿纳米颗粒，磁性纳米颗粒，顺磁性纳米颗粒，超顺磁性纳米颗粒，纳米级碳颗粒，碳纳米管，碳纳闷角，竹节状碳纳米结构，富勒烯，富勒烯聚集体，石墨烯，若干层石墨烯，氧化石墨烯，内嵌富勒烯，壳核型纳米颗粒，洋葱型纳米颗粒，纳米壳，洋葱状氧化铁纳米颗粒。

粘结剂为以下的至少一种或其组合物：聚乙烯，高分子量聚乙烯，极高分子量聚乙烯，超高分子量聚乙烯，低密度聚乙烯，线性低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，，聚酯，聚酰胺，尼龙，聚丙烯酸，聚苯乙烯，聚乙烯基化合物，聚四氟乙烯，非纤维状增塑纤维素，聚烯烃，聚丙烯，聚丁烯，聚甲基戊烯，聚对苯二甲酸乙二酯，聚对苯二甲酸丁二酯，聚对苯二甲酸环己二亚甲酯，聚对苯二甲酸丙二酯，聚丙烯酸化物，聚甲基丙烯酸甲酯，苯烯腈-丁二烯-苯乙烯，苯乙烯-丙烯腈，苯乙烯-丁二烯，苯乙烯-马来酸酐，乙烯-乙酸乙烯酯，乙烯-乙烯醇，聚氯乙烯，乙酸纤维素，乙酸丁酸纤维素，增塑纤维素，乙基纤维素，丙酸纤维素，包括上述的任何衍生物或共聚物。

粘接剂在混合前可以经过等离子体表面处理，以提高其和其它颗粒材料的混合均匀性。

功能性颗粒材料包括具有催化，抗静电，据水，据油，阻燃，抗菌(病毒)，耐高温，耐腐蚀等功能的各种特殊过滤材料。

如图1所示，薄板型吸附滤芯的制备方法如下，将吸附剂和粘结剂，及其它功能性颗粒(比如光触媒)均匀混合成混合体后均匀平铺，然后经过热处理使粘结剂软化，进而使吸附剂颗粒被均匀机械粘结成型，并在混合体的顶面和底面以无纺布粘结衬托，对成型的混合物进行均匀打孔，再将混合体压制成带孔的薄板。薄板滤芯可以用流动冷空气，或其它冷却介质来冷却。冷却后的滤芯产品可以卷绕或者切割包装。

热处理可以是辐射热，传导热，对流热或者其任何组合。加热可以涉及热源，包括但不限于受热流体，蒸汽，受热惰性气体，纳米颗粒的次级辐射，烘箱，熔炉，火焰，热电材料，超声波，以及类似热源，或者其任何组合。纳米颗粒的次级辐射可以通过用电磁辐射照射纳米颗粒来实现，例如紫外线，可见光，红外线，微波，无线电波和/或长无线电波。

打孔是通过带钉子滚动的辊轴进行打孔，或带钉子的平板通过位置移动打孔。此装置同时可以压实滤芯，达到所需要的滤芯致密程度。

如图2所示，制备薄板型滤芯9的装置，包括输送带，输送带上依次设置的第一无纺布滚轴1、加料器2、物料分布器3、加热器4、第二无纺布滚轴5、冷却器6、打孔及下压成型器7和切割刀8，吸附剂和粘结剂在加料器内均匀混合经输送带往后输送，第一无纺布滚轴和第二无纺布滚轴分列在输送的混合料的上部和下部，加热器设置在物料分布器和第二无纺布滚轴之间，冷却器设置在打孔器和第二无纺布滚轴之间。

以上列举的仅是本发明的具体实施例子，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多类似结构变化设计。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。