本发明涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种复合空气净化过滤结构及复合空气净化滤芯。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，造成了环境污染问题逐渐加剧。尤其是进入秋冬季节，随着国人的集体供暖以及工业废弃物的排放，导致了环境中充斥着大量的颗粒物，引起雾霾现象，对室内环境中的空气质量造成了影响。常规的室内空气净化机器中往往搭配具有去除颗粒物功能的中效或者高效的PP熔喷的无纺布材料，来对室内环境中的颗粒物进行拦截，达到去除室内环境中的灰尘颗粒物以及细菌的作用。然而，对于雾霾频发的季节，去除颗粒物的HEPA滤网，其容尘量极容易达到饱和状态，导致过滤网被灰尘堵塞失效。
同时，在众多室内污染物中，甲醛是最严重的气体污染物之一，它无色、具有强烈刺激性气味，已被世界卫生组织(WHO)确定为强致癌致畸物质。研究表明，甲醛释放周期长达三到十五年。因此，迫切需要具有有效去除室内颗粒物和甲醛的复合空气净化过滤结构，实现对环境的快速有效净化。
由本发明的复合空气净化过滤结构制作的过滤结构能够具有极高的容尘量和对甲醛的极高的吸附催化处理能力，同时延长了过滤结构的使用寿命。该滤芯可以广泛应用在空气净化器、空调、新风通风净化装置、机动车内滤器以及工厂污染环境治理中。
技术实现要素：
本发明针对现有净化器过滤结构使用寿命短的不足，提出了一种有利于显著提高室内颗粒物和甲醛污染净化效果、及延长过滤结构使用寿命的复合空气净化过滤结构及应用其的滤芯。
本发明提供了一种去除颗粒物污染物的复合空气净化过滤结构，其由外向内依次包括PTFE过滤膜、HEPA过滤层、吸附催化颗粒物层以及无纺纤维过滤层。
根据本发明，在颗粒物污染物经过PTFE过滤膜时，粒径比PTFE过滤膜小的颗粒通过过滤结构，进入之后设置的HEPA熔喷过滤层；粒径比PTFE过滤膜大的颗粒优先被PTFE过滤膜拦截，起到阻隔颗粒物的作用。所述PTFE过滤膜起到过滤的作用，而HEPA熔喷过滤层起到过滤拦截以及主要起到容尘的作用，有效了增加了整个过滤网对颗粒物的处理能力。催化吸附颗粒物层能够有效的吸附室内环境中的甲醛等VOC气体成分，并能实现对甲醛等VOC分子的吸附催化降解作用，增加了滤芯的使用寿命。
在上述任一技术方案中，优选的，其中所述HEPA过滤层由PP熔喷驻极材料或玻璃纤维层制成。
在上述任一技术方案中，优选的，所述PTFE过滤膜是以聚四氟乙烯为原料，经过膨化拉伸后形成一种具有微孔性的薄膜,膜孔径范围0.02um-2.5um,优选的，所述PTFE过滤膜的厚度为1-20um，其克重0.1-10g/m2。
起到拦截以及容尘作用的是高效HEPA滤纸，可以由PP熔喷驻极材料层制成，也可以由玻璃纤维层组成。优选的，所述起到拦截作用的高效HEPA滤纸的过滤效率一般为90％以上。
根据本发明，所述吸附催化颗粒层可以是由浸渍有室温甲醛催化剂的活性炭制成，所述室温甲醛催化剂是MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物。
根据本发明，所述吸附催化颗粒层也可由浸渍有催化剂载体的活性炭制成，催化剂载体上负载有室温甲醛催化剂。所述催化剂载体是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物，所述室温甲醛催化剂粉末选自Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种。
根据本发明，所述吸附催化颗粒层也可由室温甲醛催化剂层构成，其中所述催化剂是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物。
根据本发明，所述吸附催化颗粒层由负载有室温甲醛催化剂粉末的催化剂载体构成，所述催化剂载体是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物，所述室温甲醛催化剂粉末选自Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种。
在上述任一技术方案中，优选的，上述浸渍有催化剂的活性炭可以选用CTC(四氯化碳，carbon tetrachloride)去除率在60以上的活性炭颗粒。
在上述任一技术方案中，优选的，上述承载有室温催化剂粉末的催化剂载体可以是金属氧化物MnOx、CeOx、Co3O4、FeOx、CuxO、NiO、TiO2中的一种或者几种的共聚物。特别地，为提高其室内空气净化的效果，可选择性地在金属氧化物表面沉积贵金属，如Pt、Pd、Au、Ru、Rh、Ag中的一种或几种。采用此步骤的有益效果是：在金属氧化物表面沉积贵金属能实现对室内空气甲醛等VOC分子吸附催化净化的效果，并延长过滤结构的使用寿命。
在上述任一技术方案中，优选的，上述活性炭颗粒或者室温催化类催化剂材料的粒径大约在20～100目。
所述纤维过滤层主要起到支撑活性炭颗粒物层的作用，所述基材包括无纺布、PP、纤维棉中至少一种。其克重在10～100g/m2。
在上述任一技术方案中，优选的，所述PTFE过滤膜、HEPA过滤层、活性炭催化颗粒物层以及无纺纤维过滤层通过热压或者胶黏工艺组装在一起。
本发明所制作的复合空气净化过滤结构主要是用于制作复合空气净化滤芯。
所述复合空气净化滤芯，包括如上述任一项技术方案所述的复合空气净化过滤结构，所述复合空气净化滤芯由单层或多层所述复合空气净化过滤结构制成。
在上述任一技术方案中，优选的，所述复合空气净化过滤结构以被折叠成型为波浪形的方式设置，粘结边框固定成型，所述复合空气净化过滤结构被制成平板状、圆筒状、半圆状、凸面状的形式。
本发明所述的复合空气净化过滤结构及包括其的滤芯相对于传统的过滤网结构具有显著的优点：
1.根据本发明实施例的复合空气净化滤芯通过预先设置PTFE过滤膜，能够实现对室内环境中的颗粒物污染物分子的过滤作用。
2.通过设置HEPA熔喷过滤层起到辅助过滤拦截以及主要起到容尘的作用，有效了增加了整个过滤网对颗粒物的处理能力，延长了滤芯的使用寿命。
3.根据本发明实施例的复合过滤结构通过设置吸附催化颗粒层，其颗粒粒径相对普通滤网的颗粒减小很多，提高了整个吸附催化颗粒层与气态污染物的接触面积，达到快速净化空气污染物的目的，其上的催化活性成分增加了过滤结构对于气态污染物的使用寿命。
4.根据本发明实施例的复合空气净化过滤结构能够实现快速高效地同时去除甲醛、苯、TVOC等有毒有害气体，净化空气中的细微颗粒物的功能，极大地有利于提高对空气的净化效果。
附图说明
图1为本发明的复合空气净化过滤结构的一个实施例的结构示意图；
其中由外向内依次为：
1、PTFE过滤膜2、HEPA过滤层3、吸附催化颗粒物层4、无纺纤维过滤层
具体实施方式
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一
1)选用PTFE过滤膜的膜孔径范围0.05um；厚度为10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA过滤层选用过滤效率为99.9％的PP熔喷滤纸；
3)吸附催化颗粒层3是活性炭负载金属氧化物MnOx的复合结构，将Mn的前驱体硝酸锰溶液与活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层3，其中，活性炭选用CTC去除率在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，催化剂成分浸渍的质量百分比为5％。
4)无纺纤维过滤层选用的是克重为50g/m2的PET材料。
5)上述四层材料各添加一层通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成310mm×242mm×35mm左右的平板状的复合净化滤芯。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值及CCM数值。
6)选取了常规的复合滤网(只有HEPA过滤网、催化活性炭层、以及无纺布纤维层)进行对比，实验对比数据如表1所示。由此可见，将PTFE过滤膜作为拦截层，而HEPA熔喷过滤层起到辅助拦截作用以及作为容尘层，整个过滤网对颗粒物的处理能力由6800mg提升到了12560mg：
表1
实施例二
1)选用PTFE过滤膜的膜孔径范围0.1um；厚度为10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA过滤层选用过滤效率为99.9％的PP熔喷滤纸；
3)吸附催化颗粒层3是活性炭负载金属氧化物Au/MnOx的复合结构，将Mn的前驱体硝酸锰溶液、HAuCl4水溶液与活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层3，其中，活性炭选用CTC去除率在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，所述催化剂成分浸渍的质量百分比为10.0％；
4)无纺纤维过滤层选用的是克重为50g/m2的PET材料。
5)上述四层材料各添加一层，通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成310mm×242mm×35mm左右的平板状的复合净化过滤结构。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值及CCM数值。
6)选取了对比复合滤网(只有PTFE过滤膜、HEPA过滤网、纯活性炭层、以及无纺布纤维层)进行对比，实验对比数据如表2所示。由此可见，选用Au/MnOx复合结构改性活性炭制成吸附催化颗粒层3与原有的活性炭层相比，其甲醛的CCM数值由340mg提升至660mg；由此可见其处理甲醛污染物的能力也显著增强。
7)实验对比数据如表2所示。
表2
实施例三
1)选用PTFE过滤膜的膜孔径范围0.1um；厚度为10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA过滤层选用过滤效率为95.0％的PP熔喷滤纸；
3)吸附催化颗粒层3是活性炭负载金属氧化物MnOx的复合结构，将Mn的前驱体硝酸锰溶液与活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层3，其中，活性炭选用CTC去除率在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，催化剂成分浸渍的质量百分比为5.0％。
4)无纺纤维过滤层选用的是克重为70g/m2的PET材料。
5)上述四层材料各添加一层通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成￠243mm*￠167mm*260mm的圆柱形的复合净化滤芯。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值。
6)选取了常规的复合滤网(只有HEPA过滤网、催化活性炭层、以及无纺布纤维层)进行对比，实验对比数据如表3所示。由此可见，将PTFE过滤膜作为拦截层，而HEPA熔喷过滤层起到辅助拦截以及容尘层作用，整个过滤网对颗粒物的处理能力由12290mg提升到了32350mg；
表3
实施例四
1)选用PTFE过滤膜的膜孔径范围0.1um；厚度为10.0um，其克重1.0g/m2；
2)HEPA过滤层选用过滤效率为95.0％的PP熔喷滤纸；
3)吸附催化颗粒层3为活性炭负载金属氧化物Au/MnOx的复合结构。将Mn的前驱体四水乙酸锰溶液、HAuCl4水溶液和活性炭混合，浸渍搅拌处理，浸渍24h，再于300℃焙烧30min，制得室温催化氧化甲醛催化剂颗粒，由此制成吸附催化颗粒层3。其中，活性炭选用CTC去除率在60％以上且粒径为20-100目的活性炭颗粒，催化剂成分浸渍的质量百分比为10.0％。
4)无纺纤维过滤层选用的是克重为70g/m2的PET材料。
5)上述四层材料各添加一层通过胶黏工艺制作成复合滤纸，结构如图1所示。其中，复合滤纸通过分切、折纸、成型等工艺，制作成￠243mm*￠167mm*260mm的圆柱形的复合净化滤芯。将样品放入空气净化器中，按照国标GB/T18801-2015测试方法，测试空气净化器在飓风档时净化甲醛、颗粒物的CADR值。
6)选取了对比复合滤网(只有PTFE过滤膜、HEPA过滤网、纯活性炭层、以及无纺布纤维层)进行对比，实验对比数据如表4所示。由此可见，选用Au/MnOx复合结构改性活性炭制成吸附催化颗粒层3与原有的活性炭层相比，其甲醛的CCM数值由630mg提升至1260mg；由此可见其处理甲醛污染物的能力也显著增强。
表4
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。