專利名稱：空氣凈化劑和空氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于空氣凈化劑和空氣凈化裝置，更詳細(xì)地說(shuō)，是特別對(duì)于氣相中低濃度胺、硫醇的除去性極佳的，并對(duì)其它生活空間中所含各種惡臭成分吸附性極優(yōu)的吸附劑和空氣凈化裝置，適用于辦公室、家庭等室內(nèi)空氣的凈化。
近年來(lái)，伴隨著生活環(huán)境的變化，人們對(duì)存在于生活空間中微量的硫化氫、氨、硫醇、胺，以及醛等惡臭氣體的關(guān)心程度越來(lái)越高。為了去除這些惡臭氣體，以保持歡樂(lè)舒適的生活環(huán)境，需求除臭劑，在家庭生活中也使用各種惡臭氣體吸附劑。
因?yàn)檫@些惡臭氣體吸附劑是日常生活中所使用的，所以必須滿足以下條件(1)具有對(duì)日常生活空間中所存在的微量的硫化氫、氨、硫醇、胺和醛等各種惡臭氣體具有極優(yōu)的除臭性能；(2)安全性高；(3)使用方便；(4)價(jià)格便宜。
過(guò)去一直廣泛使用活性炭作為空氣凈化劑。活性炭作為無(wú)極性吸附劑，是具有極優(yōu)吸附性能的特殊材質(zhì)，大體上對(duì)所有的氣體物質(zhì)呈現(xiàn)出較高的吸附性。但是，普通的活性炭對(duì)各種惡臭中的低級(jí)脂肪族醛和氨、低級(jí)胺的吸附性比較低，僅僅用活性炭是難以充分去除這些臭氣的。
作為解決上述缺點(diǎn)的方法，市售的制品是在活性炭中摻加有酸性成分的吸附劑和在硫酸族中加入抗壞血酸的制品。這此除臭劑對(duì)于氨、胺類等堿性惡臭氣體具有良好的除臭效果，但對(duì)于硫化氫、硫醇等幾乎沒(méi)有除臭效果，而且當(dāng)被水浸濕時(shí)，所摻加的酸性成分被溶出，而失去除臭能力，因而具有不能在潮濕氣體中使用除臭的缺點(diǎn)。
雖然也公開(kāi)了很多其它化學(xué)除臭劑，但是能夠大部除去酸性和堿性強(qiáng)的物質(zhì)的種類，卻是有限的，大多數(shù)具有在吸濕或干燥時(shí)其性能容易降低的缺點(diǎn)。
特開(kāi)昭60-13373號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了在膨潤(rùn)土中添加無(wú)機(jī)多堿酸的吸附劑，在特開(kāi)昭61-161556號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了利用維生素B12的催化作用的除臭劑，在特開(kāi)昭62-131514號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了使用金屬酞菁染料的除臭劑。另外，雖說(shuō)也公開(kāi)了各種有機(jī)除臭劑，但一般它們的耐熱性低，加工困難，價(jià)格昂貴。
于是，如將上述各種多孔體和活性炭進(jìn)行多種混合，有可能將生活空間中的大部分惡臭除去。但是，這其中，對(duì)于添加的活性炭，它的附著物有時(shí)脫落掉，當(dāng)使用有害物質(zhì)時(shí)，在家庭中使用是危險(xiǎn)的。
本發(fā)明是把去除存在于日常生活空間中微量的惡臭成分作為目的，特別是提供一種對(duì)于那些在日常生活中成為特殊問(wèn)題的甲硫醇和三甲胺等惡臭具有優(yōu)良的除臭效果，此外對(duì)其它惡臭成分也具有除臭效果，而且安全性高、使用方便的、具有新的組成的惡臭氣體吸附劑的空氣凈化劑。
本發(fā)明者們注意到僅僅依靠活性炭的除臭效果持續(xù)時(shí)間短。認(rèn)為這是由于這種活性炭對(duì)三甲胺和甲硫醇等惡臭物質(zhì)吸附保持能力太弱。例如，當(dāng)加熱時(shí)易于脫吸，因此性能降低。為了解決這個(gè)課題，并獲得一種對(duì)硫醇和三甲胺、氨等具有足夠的分解能力，而且持續(xù)性極優(yōu)，也能去除其它惡臭成分的空氣凈化劑作為目的，對(duì)各種組成的吸附劑進(jìn)行了研究。
其結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于像甲硫醇一類的酸性氣體和像三甲胺類的堿性氣體這兩者，吸附性和分解催化性極佳的金屬氧化物附著在多孔性物質(zhì)上。由此得到具有對(duì)這些甲硫醇等酸性氣體和三甲胺等堿性氣體這兩類氣體惡臭成分分解、去除性極優(yōu)的催化劑并據(jù)此完成了本發(fā)明。
即，將附著至少一種金屬氧化物的多孔性物質(zhì)和活性炭混合成為空氣凈化劑。而且在這些凈化劑中，金屬氧化物附著量為對(duì)于100份多孔性物質(zhì)為0.5～30份金屬氧化物時(shí)，多孔性物質(zhì)比活性炭的情況更好。
以下是關(guān)于本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明吸附劑的特征是把附著有金屬氧化物催化劑的多孔性物質(zhì)作為空氣凈化劑，其中作為金屬氧化物可以使用鐵、鉻、鎳、鈷、錳、銅、鎂和鈣等一種以上的氧化物。
進(jìn)而，本發(fā)明吸附劑是將附著有上述金屬氧化物(即由鐵、鉻、鎳、鈷、錳、銅、鎂和鈣等金屬，由其一種或二種以上形成的金屬氧化物)的多孔性物質(zhì)和活性炭混合而得到。再有，作為多孔性物質(zhì)，可以使用如活性炭、活性氧化鋁、二氧化硅凝膠、沸石等。
在本發(fā)明中，作為載體或吸附劑一種成分使用的活性炭，通常具有100m2/g或更大的表面積，如果是高吸附性的炭素材料時(shí)，使用范圍更加廣泛?；钚蕴康脑贤ǔ？捎靡託せ蚰静牡鹊奶蓟锘蛎?，無(wú)論哪種都可以。另外，活化法可利用水蒸汽或二氧化碳在高溫下進(jìn)行活化的方法，或者用氯化鋅、磷酸、濃硫酸等化學(xué)試劑進(jìn)行處理的方法等，無(wú)論用哪種方法都可以獲得好的結(jié)果。
再有其形狀，無(wú)論是粉碎炭、造粒炭或顆粒炭，在壓力損失和裝填等方面效果都好，在處理上，將造粒炭或活性炭添加至附著片狀吸附層是很方便的。造粒炭、按常規(guī)方法，在100份碳素材料中加入30～60份石油瀝青或煤焦油等，以作為粘合劑，混合成型后進(jìn)行活化調(diào)制。
再有，作為除活性炭之外的多孔性物質(zhì)，如果是具有沸石、活性氧化鋁、二氧化硅凝膠、浮石、尿烷泡沫、纖維、紙、布等多孔性的材質(zhì)，就可以廣泛使用。
這些多孔性物質(zhì)的形狀沒(méi)有特殊限定，例如，除粒狀、粉末狀之外，將纖維狀、蜂窩狀、片狀、布狀、毛氈狀或粉末狀多孔性物質(zhì)附著在尿烷泡沫等中的物質(zhì)，把粉末狀多孔物質(zhì)涂敷在其上的紙作成波紋式蜂窩結(jié)構(gòu)，等等，都可使用。
金屬氧化物在多孔性物質(zhì)中的附著量，0.5～20.0(W)%為好，1～5(W)%為更好。附著量小于0.5(W)%時(shí)，作為氧化催化劑的效果不足，若附著量超過(guò)20.0(W)%時(shí)，多孔性物質(zhì)的附著性受到損害，呈現(xiàn)出除臭性能降低的傾向。
在本發(fā)明中作為空氣凈化劑所使用的附著金屬氧化物的活性炭制法，通過(guò)預(yù)先在多孔性物質(zhì)上附著一定量的金屬鹽類，隨后在200℃下加熱，使其金屬鹽熱分解而獲得。再將這些吸附性物質(zhì)和未附著活性炭進(jìn)行混合，從而得到本發(fā)明的吸附劑。
這時(shí)作為金屬鹽可以廣泛使用的有鹽酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽等無(wú)機(jī)酸鹽和醋酸鹽、蟻酸鹽、丙酸鹽等的一價(jià)酸鹽，草酸鹽、丙二酸鹽、琥珀酸鹽等的二價(jià)酸鹽，此外，二價(jià)酸鹽以上的多價(jià)酸鹽，或氫氧化物也可以使用，并把這些鹽的混合物等加熱而成的金屬氧化物的金屬鹽。
無(wú)論采用哪種方法附著的多孔性物質(zhì)，對(duì)于像甲硫醇一類酸性氣體，像三甲胺一類的堿性氣體兩類惡臭物質(zhì)都顯示出充足的吸附性能。
在使用附著有金屬氧化物的多孔性物質(zhì)時(shí)，對(duì)于像甲硫醇一類酸性氣體，三甲胺一類的堿性氣體兩類惡臭物質(zhì)，隨著時(shí)間流逝吸附性能不僅不減少，而且，在附著了金屬氧化物后的吸附性能大大提高。即，具有作為空氣凈化劑催化性地分解惡臭氣體的能力，而且，也保持有初期活性高的優(yōu)良特征。雖然這種空氣凈化劑的惡臭機(jī)理還不明確，但可以考慮這是由于把惡臭成分進(jìn)行氧化，使它變成沸點(diǎn)高的化合物。
另外，由于金屬氧化物附著在多孔物質(zhì)的巨孔中，或部分附著在表面上，微孔的活性很少降低，碳化氫的吸附性能也比較好。當(dāng)金屬氧化物的附著量超過(guò)20(W)%時(shí)，惡臭氣體的吸附速度將慢慢降低，當(dāng)超過(guò)30%時(shí)，成為酸性，硫化氫、甲硫醇的吸附性能和分解催化性能就要降低。因此，為了提高惡臭氣體的吸附能力，必須填加新的活性碳。再者，為了再提高硫化氫的吸附性或分解觸媒性和碳化氫的吸附性，必須提高無(wú)附著活性炭的混合比率。
在辦公室、家庭等室內(nèi)的生活環(huán)境中常常感覺(jué)到強(qiáng)烈的煙霧臭氣，在這種空氣中所含的惡臭成分，除了乙醛外，還有氨、低級(jí)胺、碳化氫和硫化氫，以及微量的甲硫醇、三甲胺等。這些成分中，本發(fā)明的凈化劑不僅具有對(duì)甲硫醇、氨、低級(jí)胺的分解性能，而且，由于填加了未附著的活性碳，也提高了對(duì)碳化氫、硫化氫等成分的吸附去除性能，作為空氣凈化劑保持著優(yōu)良的功能。
本發(fā)明的吸附劑對(duì)辦公室、車內(nèi)、家庭等生活空間中所含的絕大部分惡臭成分具有優(yōu)良的吸附性能，并由于吸附速度快，使之以過(guò)濾器、微型容器、折流板等各式各樣的形式和空氣接觸如此組裝后作為空氣凈化裝置是有效的。
以下列舉實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明。
(實(shí)施例1～3，比較例1、2)調(diào)制如表1所示的、將附著有作為金屬氧化物的Mn和Cu的氧化物的活性炭和無(wú)附著活性炭混合成的吸附劑(實(shí)施例1、2、3)和為了比較，配制只附著有金屬氧化物的活性炭的吸附劑(比較例1)和只有無(wú)附著活性炭的吸附劑(比較例2)。表1示出了空氣凈化劑的組成、混合比率以及對(duì)惡臭成分的吸附性能。
表1觸媒、吸附劑混合比平均吸附量(24br)mg/g率%甲硫醇氨硫化氫苯實(shí)施例1活性炭100份中MnO23份 50 430 63 235 28CuO2份無(wú)附著活性炭50實(shí)施例2活性炭100份中MnO23份 40 410 41 240 30CuO2份無(wú)附著活性炭60實(shí)施例3活性炭100份中MnO23份 30 400 29 220 33CuO2份無(wú)附著活性炭70比較例1活性炭100份中MnO23份 100 350 11.3 230 24CuO2份比較例2無(wú)附著活性炭1003104119035活性炭可將椰殼碳化物進(jìn)行水蒸汽活化制得，使用粒度6～12目的粉碎狀活性炭。附著Mn-Cu氧化物的活性炭是將定量的硝酸錳和硝酸銅邊振動(dòng)邊附著后，在200℃下進(jìn)行熱分解并調(diào)制的。
下面闡述惡臭氣體吸附量的測(cè)定方法。分別取2g按表1中比率進(jìn)行配合的試料，裝入容量為3.97升的玻璃瓶?jī)?nèi)后，注入所規(guī)定的甲硫醇，使其氣化。接著放入25℃、RH60%的恒溫恒濕槽中，用檢測(cè)管測(cè)定甲硫醇的濃度。監(jiān)查達(dá)到平衡時(shí)甲硫醇吸附量和氣體濃度，測(cè)定等溫吸附線。因此，把氣體濃度為10ppm時(shí)的吸附量取為平衡吸附量。同樣求出氨10ppm、硫化氫1ppm、苯5ppm的平衡吸附量。這些結(jié)果示于表1。
與比較例相比，實(shí)施例對(duì)于甲硫醇的吸附性能更好，對(duì)于惡臭物質(zhì)表示了達(dá)到平衡的吸附性能。再者，根據(jù)將各種活性炭配比做少許變動(dòng)，可以改變對(duì)于甲硫醇、硫化氫、三甲胺的吸附性能。
例如，對(duì)于含硫醇高的廚房?jī)?nèi)的空氣和胺類、氨等濕氣多的魚(yú)臭、寵物臭，再有含硫磺化合物、碳化氫臭多的疏菜等生垃圾臭、廁所臭、皮革臭，最好使用金屬氧化物活性炭比率高的吸附劑。
下面闡述使用本發(fā)明空氣凈化劑的空氣凈化過(guò)濾器和空氣清潔裝置。在此使用實(shí)施例1、2和比較例3中的空氣凈化劑。

圖1(a)是本發(fā)明空氣凈化過(guò)濾器的截面圖，圖1(b)是部分放大圖。1為空氣凈化過(guò)濾器本體，2為在牛皮紙的蜂窩狀基材上(它的大小、單元尺寸是25mm、厚7mm、面積0.120m2)充填量為300g的空氣凈化劑3。4是無(wú)紡布，是由聚酯、丙烯、聚丙烯、聚乙烯等熱塑性樹(shù)脂纖維制成的電介物無(wú)紡布，具有像布一樣的幾分彈性。對(duì)于重量為10～30g/m2，在風(fēng)速1m/秒時(shí)，其壓力損失0.5mmA。以下而制作的。
作為將蜂窩狀基材2和無(wú)紡布4結(jié)合起來(lái)的粘合板5，是將無(wú)溶劑型的熱粘著型樹(shù)脂(耐綸絲、聚丙烯腈纖維)制成纖維狀，而且使用開(kāi)口率高的無(wú)紡布制成所謂蜘蛛網(wǎng)狀的粘合板。
在組裝空氣凈化過(guò)濾器時(shí)，首先，通過(guò)熱壓等辦法，用蜘蛛網(wǎng)狀粘合板5將蜂窩狀基材2和無(wú)紡布4接合成單面型，接著將空氣凈化劑3均勻地撒在上面。進(jìn)而在它上面再放置蜘蛛網(wǎng)狀粘合板5，利用熱壓加熱，可完成過(guò)濾器。
像這樣獲得的空氣凈化過(guò)濾器，如圖2所示，可組裝成空氣凈化裝置6進(jìn)行使用。7為空氣吸入口，8為空氣吹出口，9為控制盤，10為過(guò)濾器安裝用夾具。圖3示出空氣凈化裝置的水平截面圖。空氣凈化器利用夾具10，如圖3那樣進(jìn)行安裝。11是為除去空氣中粗粉末的除塵過(guò)濾器，12表示馬達(dá)，13表示風(fēng)扇，14表示空氣流路。
這樣得到的空氣凈化裝置，裝入丙烯酸制成的1m3匣子里，將甲硫醇、三甲胺、氨和硫化氫的初期濃度分別調(diào)置為300ppm、100ppm、50ppm和100ppm，并送入丙烯酸樹(shù)脂制的匣子里。隨后，運(yùn)轉(zhuǎn)空氣凈化裝置，測(cè)定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間和臭氣殘存率，制作吸附衰減曲線。惡臭氣體的定量是，甲硫醇濃度使用帶有FID(火焰離子檢測(cè)器)的高靈敏度氣相色譜，氨氣使用氣體檢測(cè)管，硫化氫使用帶有FPD的高減度氣相色譜，再有三甲胺使用帶有FTD的氣相色譜而測(cè)定的?？諝鈨艋b置以風(fēng)量2.8m3/min運(yùn)轉(zhuǎn)。這些結(jié)果示于圖4、圖5、圖6和圖7。
根據(jù)這些結(jié)果明確知道，具有本發(fā)明實(shí)施例中所示成分的空氣凈化劑，對(duì)其它臭氣成分的吸附量大體上也能維持，同時(shí)，特別是對(duì)甲硫醇、三甲胺、氨的吸附能力持續(xù)性很高。
本發(fā)明的空氣凈化劑對(duì)空氣中惡臭的最大原因之一的煙草煙霧中所含的低級(jí)脂肪族胺類，特別是低濃度的三甲胺的吸附性、去除性極佳。再有，本凈化劑不僅初期活性高，而且不會(huì)隨吸附時(shí)間的流逝降低對(duì)甲硫醇的分解能力，它的效果可持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。另外，由于對(duì)生活空間中所含甲硫醇以外的惡臭成分去除性也極佳，所以這些空氣凈化劑或?qū)⑦@種凈化劑組裝成的空氣凈化劑裝置具有極佳的性能。
圖1(a)是本發(fā)明空氣凈化過(guò)濾器式樣截面圖。(b)是部分放大圖。
圖2示出了本發(fā)明空氣凈化裝置式樣斜視圖。
圖3示出了在圖2中所示空氣凈化裝置的水平截面圖。
圖4示出了空氣凈化裝置運(yùn)行時(shí)間和甲硫醇?xì)埓媛实年P(guān)系。
圖5示出了空氣凈化裝置運(yùn)行時(shí)間和三甲胺殘存率的關(guān)系。
圖6示出了空氣凈化裝置運(yùn)行時(shí)間和氨殘存率的關(guān)系。
圖7示出了空氣凈化裝置運(yùn)行時(shí)間和硫化氫殘存率的關(guān)系。
符號(hào)說(shuō)明1、過(guò)濾器本體2、蜂窩狀基材3、空氣凈化劑4、無(wú)紡布5、粘合板6、空氣凈化裝置本體7、空氣吸入口8、空氣吹出口9、控制盤
10、過(guò)濾器安裝具11、除塵過(guò)濾器12、馬達(dá)13、風(fēng)扇14、空氣流通路15、實(shí)施例1的空氣凈化劑16、實(shí)施例2的空氣凈化劑17、比較例2的空氣凈化劑
權(quán)利要求
1.將附著至少一種金屬氧化物的多孔性物質(zhì)和活性炭混合形成的空氣凈化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣凈化劑，其中附著在多孔性物質(zhì)上的金屬氧化物附著量是對(duì)100份多孔性物質(zhì)附著0.5～30份金屬氧化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空氣凈化劑，多孔性物質(zhì)是活性炭。
4.一種空氣凈化裝置，其特征在于將附著至少一種金屬氧化物的多孔性物質(zhì)和活性炭混合成的吸附劑作為空氣凈化劑使用。
全文摘要
附著至少一種金屬氧化物的多孔性物質(zhì)和活性炭混合成的空氣凈化劑，其中，金屬氧化物附著量在100份多孔性物質(zhì)附著0.5～30份金屬氧化物時(shí)，比多孔性物質(zhì)是活性炭時(shí)更好。該凈化劑，對(duì)空氣中引起惡臭的煙草煙霧中所含的低級(jí)脂肪族胺類，特別是低濃度的三甲胺的吸附性，去除性極佳，而且它的效果可持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。由于對(duì)生活空間中所含甲硫醇以外的惡臭成分去除性極佳，該凈化劑或?qū)⒃搩艋瘎┙M裝成的空氣凈化劑裝置具有極佳的性能。
文檔編號(hào)F24F3/16GK1108150SQ94119329
公開(kāi)日1995年9月13日 申請(qǐng)日期1994年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月22日
發(fā)明者洪尚義, 樸榮民, 崔用福, 花本哲也, 太田幸人, 田中榮治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社金星社, 可樂(lè)麗化學(xué)株式會(huì)社