一种可除菌HEPA复合型活性炭过滤器及其制备方法与流程

一种可除菌hepa复合型活性炭过滤器及其制备方法
技术领域
1.本发明属于空气净化技术领域，具体涉及到一种可除菌hepa复合型活性炭过滤器及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，“室内空气污染”是人们日益关注的话题之一。“室内空气污染”，按污染物自身性质主要分成以下三大类：化学污染、生物污染和物理污染：1、化学污染：主要包括nox、sox和voc，即挥发性有机化合物；2、生物污染：生物污染通常是由肉眼不可见、可通过空气传播的一大类活性有机物导致的；3、物理污染：主要是指悬浮于空气中的粉尘颗粒物，如被大家熟知的pm
10
、pm
2.5
等
3.特别是，由于大多数楼宇采用封闭式建设和装修材料及空调的大量使用，造成室内空气严重污染。因此，为了空调以及通风系统在调节室温的同时能够更好的净化室内空气，在空调以及通风系统中需要配置空气净化的装置。目前，应用于空调以及通风系统的过滤器，通常采用物理过滤的方式，即安装多个过滤网，其在使用中，由于空气可能带有纤维、颗粒污染物、灰尘等杂质，使得过滤器的过滤网阻力增加很快，风损较高。
4.此外，对活性炭过滤器中使用的活性炭材料，为了增强其除菌性能，主要集中在固载金属离子如银离子、锌离子、铜离子等，这类活性炭材料的主要缺点在于原材料比较昂贵，且在实际应用中由于金属离子的缓释导致其在应用中抗菌长效性不佳。
5.因此，本发明研发出一种可除菌hepa复合型活性炭过滤器及其制备方法，以来解决上述技术问题。
6.中国专利申请号为cn201821006802.3公开了一种过滤网便于更换的活性炭过滤器，仅仅解决了过滤网更换的问题，没有对活性炭过滤器中使用的活性炭材料的抗菌性、抗菌长效性等进一步进行提高。


技术实现要素：

7.发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种可除菌hepa复合型活性炭过滤器及其制备方法，应用于空调以及通风系统，结构设计合理，方便更换清洗，通过对活性炭粉粒或者颗粒进行接枝、氯化处理，使活性炭滤网具有较高的氧化态氯含量，储存稳定性好，除菌效果好，成本低，应用前景广泛。
8.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
9.一种可除菌hepa复合型活性炭过滤器，所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器包括过滤器壳体、hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网；所述过滤器壳体为箱体结构，所述hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网从前至后依次插入式设置在过滤器壳体内部，所述过滤器壳体的前、后端面分别设置有进气口、出气口，所述进气口位于hepa滤网前方，所述出气口位于活性炭滤网后方；
10.其中，所述活性炭滤网包括金属蜂窝载体、塑料蜂窝载体、外框，所述金属蜂窝载
体上设置有若干蜂窝状网格一，所述塑料蜂窝载体的上设置有若干蜂窝状网格二，所述蜂窝状网格一表面粘附有改性抗菌活性炭粉粒，所述蜂窝状网格二表面粘附有改性抗菌活性炭颗粒，所述塑料蜂窝载体的一面与塑料蜂窝载体的一面紧密贴合并且其外周通过外框进行固定；
11.所述改性抗菌活性炭粉粒是将活性炭粉碎至平均粒径为0.3-0.5mm然后经接枝、氯化处理得到，所述改性抗菌活性炭颗粒是将活性炭粉碎至平均粒径为2-3mm然后经接枝、氯化处理得到；
12.所述改性抗菌活性炭粉粒或者改性抗菌活性炭颗粒包括如下质量份数的组分：活性炭50-60份、碳酸钠20-25份、n,n-亚甲基双丙烯酰胺3-5份、聚乙烯醇0.5-1份。
13.本发明所述的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，应用于空调以及通风系统，其结构设计合理，空调以及通风系统的空气从进气口进入过滤器壳体内部，先经过hepa滤网，hepa滤网可以选择e10、e11、e12、h13等，先滤除纤维及较大颗粒污染物，经过hepa滤网初次过滤后的空气，再经过静电集尘装置，使空气电离，在此过程中尘粒会荷电，带电的尘粒会被吸附，然后经过活性炭滤网，清除空气中的异味、恶臭以及有害气体以及除菌，最后从出气口排出。
14.通过现有技术中采用的粘炭方式，将改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒粘附在蜂窝状网格一、蜂窝状网格二上。所述改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒，是利用活性炭粉粒或者颗粒的孔径分布规则、比表面积大、表面官能团丰富、物理化学稳定性好的优点，以碳酸钠为催化剂、活性炭粉粒或者颗粒为载体，聚乙烯醇分子链上的活泼羟基和n,n-亚甲基双丙烯酰胺的α,β-不饱和官能团进行接枝反应，从而使改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒获得较高的氧化态氯含量，除菌效果好。
15.进一步的，上述的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，在所述过滤器壳体顶面从前至后依次开设有hepa滤网插槽、静电集尘装置插槽、活性炭滤网插槽，所述hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网分别通过hepa滤网插槽、静电集尘装置插槽、活性炭滤网插槽插入至过滤器壳体内部。
16.进一步的，上述的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，还包括3个滑轨组件；每个所述滑轨组件均包括相互配合的定轨、动轨，每个所述滑轨组件的定轨固定设置在过滤器壳体左、右侧内壁上，每个所述滑轨组件的动轨分别固定设置在hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网的左右侧外壁上，所述hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网分别通过其对应的滑轨组件设置在过滤器壳体内部并且hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网顶面分别设置有配合hepa滤网插槽、静电集尘装置插槽、活性炭滤网插槽的卡块。
17.本发明的hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网采用插入式方式设置在过滤器壳体内部，通过hepa滤网插槽、静电集尘装置插槽、活性炭滤网插槽与滑轨组件以及卡块的配合，方便其在过滤器壳体内的稳定固定、快速取出，可以对hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网定期进行清洗以及更换，从而避免hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网长时间使用导致自身杂质吸附过多引起的活性炭过滤器阻力大、风损高、过滤效果降低的问题。
18.进一步的，上述的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，所述蜂窝状网格一、蜂窝状网格二的形状均为正六边形，并且所述蜂窝状网格一的外接圆直径远小于蜂窝状网格二的外接圆直径。
19.所述活性炭滤网是将金属蜂窝载体、塑料蜂窝载体相结合固定于外框内，所述蜂窝状网格一、蜂窝状网格二的形状均为正六边形，并且所述蜂窝状网格一的外接圆直径远小于蜂窝状网格二的外接圆直径，因为金属易加工成型，可以在金属蜂窝载体制作出既密且薄的蜂窝状网格一，在上面粘上改性抗菌活性炭粉粒，能够极大地扩展活性炭的接触面积，同时也降低了空气阻力；塑料蜂窝载体的质量轻，所述蜂窝状网格一的外接圆直径远小于蜂窝状网格二的外接圆直径，可以粘上体积更大的改性抗菌活性炭颗粒，通过增加总体的填炭量来提高气体的累积净化量。
20.进一步的，上述的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，所述过滤器壳体内底面对应hepa滤网插槽、静电集尘装置插槽、活性炭滤网插槽的位置分别固定设置有限位件一、限位件二、限位件三。
21.进一步的，上述的低风阻过滤效果好的活性炭过滤器，所述限位件一、限位件二、限位件三均由限位卡块、缓冲弹簧组成，所述限位卡块为若干个；所述限位件一的若干个限位卡块在过滤器壳体内底面对应hepa滤网插槽的位置上等距离固定设置，所述限位件一的若干个限位卡块顶部开设有配合hepa滤网的限位槽，每个限位槽内固定设置有缓冲弹簧；所述限位件二的若干个限位卡块在过滤器壳体内底面对应静电集尘装置插槽的位置上等距离固定设置，所述限位件二的若干个限位卡块顶部开设有配合静电集尘装置的限位槽，每个限位槽内固定设置有缓冲弹簧；所述限位件三的若干个限位卡块在过滤器壳体内底面对应活性炭滤网插槽的位置上等距离固定设置，所述限位件三的若干个限位卡块顶部开设有配合活性炭滤网的限位槽，每个限位槽内固定设置有缓冲弹簧。
22.通过设置限位件一、限位件二、限位件三，通过限位卡块与缓冲弹簧的配合，提高hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网在过滤器壳体内的安装稳定性。
23.本发明还涉及所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的制备方法，所述改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒的制备，包括以下步骤：
24.(1)接枝：将聚乙烯醇通过升温、搅拌的方式，使其充分溶解在蒸馏水中，聚乙烯醇与蒸馏水的质量比为1:5000，制得聚乙烯醇水溶液；将活性炭粉粒或者颗粒、碳酸钠、n,n-亚甲基双丙烯酰胺加入聚乙烯醇水溶液中，通过温度控制在75℃、搅拌的方式，反应20-24h，过滤，用蒸馏水多次洗涤后，干燥，得到接枝活性炭粉粒或者颗粒；
25.(2)氯化：将上述接枝活性炭粉粒或者颗粒加入蒸馏水中，接枝活性炭粉粒或者颗粒与蒸馏水的质量比为1:50，缓慢滴加10％次氯酸钠溶液，每1g接枝活性炭粉粒或者颗粒滴加10ml10％次氯酸钠溶液,并且用稀硫酸调节溶液，使ph保持在7左右，通过温度控制在30℃、搅拌的方式，反应3-5h，过滤，用蒸馏水多次洗涤后，干燥，得到改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒。
26.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
27.(1)本发明公开的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，应用于空调以及通风系统，其结构设计合理，空调以及通风系统的空气从进气口进入过滤器壳体内部，先经过hepa滤网，先滤除纤维及较大颗粒污染物，经过hepa滤网初次过滤后的空气，再经过静电集尘装置，使空气电离，在此过程中尘粒会荷电，带电的尘粒会被吸附，然后经过活性炭滤网，清除空气中的异味、恶臭以及有害气体以及除菌，最后从出气口排出；
28.(2)本发明公开的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，其hepa滤网、静电集尘装置、
活性炭滤网采用插入式方式设置在过滤器壳体内部，通过hepa滤网插槽、静电集尘装置插槽、活性炭滤网插槽与滑轨组件以及卡块的配合，方便其在过滤器壳体内的稳定固定、快速取出，可以对hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网定期进行清洗以及更换，从而避免hepa滤网、静电集尘装置、活性炭滤网长时间使用导致自身杂质吸附过多引起的活性炭过滤器阻力大、风损高、过滤效果降低的问题；
29.(3)本发明公开的可除菌hepa复合型活性炭过滤器，将改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒粘附在蜂窝状网格一、蜂窝状网格二上。所述改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒，是利用活性炭粉粒或者颗粒的孔径分布规则、比表面积大、表面官能团丰富、物理化学稳定性好的优点，以碳酸钠为催化剂、活性炭粉粒或者颗粒为载体，聚乙烯醇分子链上的活泼羟基和n,n-亚甲基双丙烯酰胺的α,β-不饱和官能团进行接枝反应，从而使改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒获得较高的氧化态氯含量，除菌效果好；
30.(4)本发明公开的可除菌hepa复合型活性炭过滤器的制备方法，制备步骤设置合理，比现有技术中在活性炭上负载银离子、锌离子、铜离子等的成本低，应用前景广泛。
附图说明
31.图1为本发明所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的外观示意图；
32.图2为本发明所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的主视图；
33.图3为本发明所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的后视图；
34.图4为本发明所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的内部示意图；
35.图5为本发明所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的活性炭滤网(未安装塑料蜂窝载体)主视图；
36.图6为本发明所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的活性炭滤网(未安装金属蜂窝载体)后视图；
37.图7为本发明所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器的滑轨未安装时的结构示意图(1个定轨和1个动轨)；
38.图中：过滤器壳体1、hepa滤网插槽11、静电集尘装置插槽12、活性炭滤网插槽13、进气口14、出气口15、限位件一16、限位卡块161、缓冲弹簧162、限位件二17、限位件三18。、hepa滤网2、卡块21、静电集尘装置3、活性炭滤网4、金属蜂窝载体41、蜂窝状网格一411、塑料蜂窝载体42、蜂窝状网格二421、外框43、滑轨组件5、定轨51、动轨52。
具体实施方式
39.下面将实施例结合具体实验数据，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
40.以下实施例1、实施例2提供了可除菌hepa复合型活性炭过滤器的结构以及改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒的制备方法。
41.实施例1
42.所述可除菌hepa复合型活性炭过滤器，包括过滤器壳体1、hepa滤网2、静电集尘装
置3、活性炭滤网4、3个滑轨组件5；所述过滤器壳体1为箱体结构，在所述过滤器壳体1顶面从前至后依次开设有hepa滤网插槽11、静电集尘装置插槽12、活性炭滤网插槽13，所述hepa滤网2、静电集尘装置3、活性炭滤网4分别通过hepa滤网插槽11、静电集尘装置插槽12、活性炭滤网插槽13插入至过滤器壳体1内部，所述过滤器壳体1的前、后端面分别设置有进气口14、出气口15，所述进气口14位于hepa滤网2前方，所述出气口15位于活性炭滤网4后方；每个所述滑轨组件5均包括相互配合的定轨51、动轨52，每个所述滑轨组件5的定轨51固定设置在过滤器壳体1左、右侧内壁上，每个所述滑轨组件5的动轨52分别固定设置在hepa滤网2、静电集尘装置3、活性炭滤网4的左右侧外壁上，所述hepa滤网2、静电集尘装置3、活性炭滤网4分别通过其对应的滑轨组件5设置在过滤器壳体1内部并且hepa滤网2、静电集尘装置3、活性炭滤网4顶面分别设置有配合hepa滤网插槽11、静电集尘装置插槽12、活性炭滤网插槽13的卡块21；所述活性炭滤网4包括金属蜂窝载体41、塑料蜂窝载体42、外框43，所述金属蜂窝载体上设置有若干蜂窝状网格一411，所述塑料蜂窝载体42上设置有若干蜂窝状网格二421，所述蜂窝状网格一411表面粘附有活性炭粉粒，所述蜂窝状网格二421表面粘附有活性炭颗粒，所述塑料蜂窝载体42的一面与塑料蜂窝载体42的一面紧密贴合并且其外周通过外框43进行固定。所述改性抗菌活性炭粉粒是将活性炭粉碎至平均粒径为0.3-0.5mm然后经接枝、氯化处理得到，所述改性抗菌活性炭颗粒是将活性炭粉碎至平均粒径为2-3mm然后经接枝、氯化处理得到。
43.其中，所述蜂窝状网格一411、蜂窝状网格二421的形状均为正六边形，并且所述蜂窝状网格一411的外接圆直径远小于蜂窝状网格二421的外接圆直径。
44.进一步的，所述过滤器壳体1内底面对应hepa滤网插槽11、静电集尘装置插槽12、活性炭滤网插槽13的位置分别固定设置有限位件一16、限位件二17、限位件三18。
45.进一步的，所述限位件一16、限位件二17、限位件三18均由限位卡块161、缓冲弹簧162组成，所述限位卡块161为若干个；所述限位件一16的若干个限位卡块161在过滤器壳体1内底面对应hepa滤网插槽11的位置上等距离固定设置，所述限位件一16的若干个限位卡块161顶部开设有配合hepa滤网2的限位槽，每个限位槽内固定设置有缓冲弹簧162；所述限位件二17的若干个限位卡块161在过滤器壳体1内底面对应静电集尘装置插槽12的位置上等距离固定设置，所述限位件二17的若干个限位卡块161顶部开设有配合静电集尘装置3的限位槽，每个限位槽内固定设置有缓冲弹簧162；所述限位件三18的若干个限位卡块161在过滤器壳体1内底面对应活性炭滤网插槽13的位置上等距离固定设置，所述限位件三18的若干个限位卡块161顶部开设有配合活性炭滤网4的限位槽，每个限位槽内固定设置有缓冲弹簧162。
46.实施例2
47.所述改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒的制备方法，包括以下步骤：
48.(3)接枝：将聚乙烯醇通过升温、搅拌的方式，使其充分溶解在蒸馏水中，聚乙烯醇与蒸馏水的质量比为1:5000，制得聚乙烯醇水溶液；将活性炭粉粒或者颗粒、碳酸钠、n,n-亚甲基双丙烯酰胺加入聚乙烯醇水溶液中，通过温度控制在75℃、搅拌的方式，反应24h，过滤，用蒸馏水多次洗涤后，干燥，得到接枝活性炭粉粒或者颗粒；
49.(4)氯化：将上述接枝活性炭粉粒或者颗粒加入蒸馏水中，接枝活性炭粉粒或者颗粒与蒸馏水的质量比为1:50，缓慢滴加10％次氯酸钠溶液，每1g接枝活性炭粉粒或者颗粒
滴加10ml10％次氯酸钠溶液,并且用稀硫酸调节溶液，使ph保持在7左右，通过温度控制在30℃、搅拌的方式，反应4h，过滤，用蒸馏水多次洗涤后，干燥，得到改性抗菌活性炭粉粒或者颗粒。
50.其中，所述改性抗菌活性炭粉粒或者改性抗菌活性炭颗粒包括如下质量份数的组分：活性炭55份、碳酸钠23份、n,n-亚甲基双丙烯酰胺5份、聚乙烯醇1份。
51.效果验证：
52.按照下述测试方法对由上述实施例1改性抗菌活性炭粉粒(样品1)或者活性炭颗粒(样品2)进行性能试验。
53.1、氧化态氯含量测定：采用碘量法对样品1、样品2的氧化态氯含量进行测定。
54.2、储存稳定性能：取样品1、样品2，置于常温避光条件下保存，分别在1、3、7、14、21、28和35天时取样并按照上述氧化态氯含量测定的方法测定其氧化态氯含量，根据其氧化态氯含量的变化程度来判断该材料的卤胺官能团储存稳定性能。
55.上述测试结果见表1。
56.3、除菌性能：以未经处理的活性炭粉粒作为对比例1，以未经处理的活性炭颗粒作为对比例2，选取金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别作为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的代表，考察样品1、样品2、对比例1、对比例2的除菌性能。
57.具体测试步骤如下：培养细菌浓度为10
7-108的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的菌液，然后制作平板培养基，再分别取1g样品1、样品2、对比例1、对比例2并且分别置于100ml去离子水中，加入1ml金黄色葡萄球菌或者大肠杆菌的菌液，放入37℃恒温振荡水槽，分别在1、5、10、30min取1ml上层溶液，先向其中加入4.5ml0.1000mol/l硫代硫酸钠溶液，以此来猝灭菌液中残留的氧化态氯，然后将猝灭后的菌液稀释一定倍数。最后，取100μl稀释后的菌液平铺至平板培养基的琼脂板，置于恒温培养箱(37℃)24小时后计数琼脂板上的菌落数。上述测试结果见表2、3。
58.表1性能测试结果
[0059][0060]
表2金黄色葡萄球菌的抗菌功效测试结果
[0061][0062][0063]
表3大肠杆菌的抗菌功效测试结果
[0064][0065]
本发明具体用途途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。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，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。