用于空氣凈化的過濾介質、濾芯、口鼻罩以及制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于空氣凈化的過濾介質及其制備方法，由該過濾介質構成的濾 芯和口鼻罩。
【背景技術】
[0002] 空氣污染（又稱為大氣污染），按照國際標準化組織（ISO)的定義，"空氣污染（大 氣污染）通常系指由于人類活動或自然過程引起某些物質進入大氣中，呈現出足夠的濃 度，達到足夠的時間，并因此危害了人體的舒適、健康和福利或環(huán)境的現象"?？諝馕廴?，即 指空氣中含有一種或多種污染物，其存在的量、性質及時間會傷害到人類、植物及動物的生 命，損害財物，或干擾舒適的生活環(huán)境，如臭味的存在。換言之，只要是某一種物質其存在的 量、性質及時間足夠對人類或其他生物、財物產生影響者，我們就可以稱其為空氣污染物。
[0003] 尤其是近年來，人們談"霾"色變，2013. 10. 17日世界衛(wèi)生組織研宄機構將大氣污 染列為致癌因素。特別指出，接觸顆粒物和大氣污染的程度越深，患肺癌的風險越大，且患 膀胱癌的風險也相應增加。歐洲的流行病學家發(fā)現：空氣污染顆粒還會增加患心臟病的風 險。城市發(fā)出霧霾警告的同時，就會使心力衰竭住院或者死亡的風險上升2%?3%。德國 研宄人員發(fā)現：空氣污染可能令兒童產生胰島素抵抗的風險增加，致使成年后易患糖尿病。 近日，上海大氣顆粒物污染防治重點實驗室研宄證實：PM0. 5可直達肺泡深處引發(fā)心血管 疾病，甚至還可能干擾人體神經系統的平衡。
[0004] 我國專家發(fā)現：PM2. 5細顆粒影響嬰兒致畸率和早產率，從而導致新生兒缺陷率 大幅上升。有調查表明，孕婦暴露在空氣污染程度高的環(huán)境下，所生育的自閉癥嬰兒的概率 是住在低污染區(qū)孕婦的兩倍。
[0005] 針對上述污染，市面上出現將活性炭混紡在棉紗、無紡布中且制作的口罩或將活 性炭纖維作夾層制造的口罩，它們對空氣化學污染物、重金屬有效果，但對PM2. 5、PM1. 0、 PM0. 5效果不理想。而長期佩戴化纖面料的口罩會使得鼻粘膜變得脆弱，自身抵抗力下降。

【發(fā)明內容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明解決的技術問題是提供一種過濾介質及其制備方法，該過濾介 質對空氣中污染物去除率高，還可以對空氣中顆粒物和細菌的去除率高，并且方法簡單。還 提供了由這種過濾介質構成的口鼻罩。
[0007] 本發(fā)明提供了一種用于空氣凈化的過濾介質的制備方法，包括以下步驟：
[0008] a)將吸附劑和粘結劑混合，得到混合物；所述吸附劑選自水滑石粉、沸石粉、凹凸 棒石粉、分子篩粉、硅藻土中的一種或幾種；
[0009]b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻。
[0010] 優(yōu)選的，所述粘結劑選自超高分子量聚乙烯和硅酸鈉中的一種或幾種。
[0011] 優(yōu)選的，所述吸附劑和粘結劑的重量比為100?1500:100?300。
[0012] 優(yōu)選的，所述硅藻土為改性硅藻土。
[0013] 優(yōu)選的，所述沸石為改性沸石。
[0014]優(yōu)選的，所述吸附劑還包括海泡石粉。
[0015]本發(fā)明提供了上述制備方法得到的用于空氣凈化的過濾介質。
[0016]本發(fā)明提供了一種濾芯，由上述權利要求所述的過濾介質構成。
[0017]本發(fā)明提供了一種口鼻罩，包括上述權利要求所述的過濾介質或者上述權利要求 所述的濾芯。
[0018]與現有技術相比，本發(fā)明提供了一種用于空氣凈化的過濾介質的制備方法，包括 以下步驟：a)將吸附劑和粘結劑混合，得到混合物；所述吸附劑選自水滑石粉、沸石粉、凹 凸棒石粉、分子篩粉、硅藻土中的一種或幾種；b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒 結、冷卻。本發(fā)明在上述原料的協同作用下，通過色散力和靜電力的聯合作用，使得制備得 到的過濾介質對于空氣污染物的處理效果好，去除率高。適用于對于空氣的凈化，免除污染 物對人體產生的傷害。本發(fā)明制備得到的過濾介質對于空氣中的顆粒物和細菌的去除率 高。經檢測該過濾介質對空氣中甲醛的去除率在87. 6%以上，對于細菌的去除率為87. 6% 以上，對于空氣中PM2. 5的去除率為92. 6%以上、PM1. 0的去除率為90. 6%以上、PM0. 5的 去除率為86. 5%以上。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明提供了一種用于空氣凈化的過濾介質的制備方法，包括以下步驟：
[0020]a)將吸附劑和粘結劑混合，得到混合物；所述吸附劑選自水滑石粉、沸石粉、凹凸 棒石粉、分子篩粉、硅藻土中的一種或幾種；
[0021]b)將步驟a)所得的混合物在模具中壓制、燒結、冷卻。
[0022] 本發(fā)明首先將吸附劑和粘結劑混合，得到混合物。所述吸附劑選自水滑石粉、沸石 粉、凹凸棒石粉、分子篩粉、硅藻土中的一種或幾種；優(yōu)選選自水滑石粉、沸石粉、凹凸棒石 粉、分子篩粉、硅藻土中的兩種或兩種以上的混合物；更優(yōu)選選自水滑石粉、沸石粉、凹凸棒 石粉、分子篩粉、硅藻土中的三種或三種以上的混合物；最優(yōu)選為水滑石粉、沸石粉、凹凸棒 石粉、分子篩粉、硅藻土的混合物。在本發(fā)明中，所述粘結劑優(yōu)選選自超高分子量聚乙烯和 硅酸鈉中的一種或幾種；更優(yōu)選為超高分子量聚乙烯。在本發(fā)明中，所述吸附劑和粘結劑的 重量比為100?1500:100?300。所述水滑石粉、沸石粉、凹凸棒石粉、分子篩粉、硅藻土的 質量比優(yōu)選為100?300:100?300:100?300 :100?300:100?300 ;更優(yōu)選為120? 270:120 ?270:120 ?270 :120 ?270:120 ?270 ;最優(yōu)選為 150 ?250:150 ?250:150 ? 250 :150 ?250:150 ?250。
[0023]在本發(fā)明中，所述超高分子量聚乙烯的重均分子量優(yōu)選為100萬?700萬，更優(yōu)選 為200萬?600萬，最優(yōu)選為250萬?400萬。優(yōu)選的粒徑為104ym?124ym，更優(yōu)選的 粒徑為106ym?120ym。超高分子量聚乙烯可從國內生產廠家得到，如北京東方石油化 工有限公司助劑二廠可提供M-I型（分子量為150±50萬）、M-II型（分子量為250±50 萬）、M-III型（分子量為350±50萬）、M-IV型（分子量為大于400萬）等規(guī)格的產品。 超高分子量聚乙烯的一個作用是粘結和形成過濾介質骨架的作用，因為超高分子量聚乙烯 的分子量大，熔融粘度非常高，熔融以后不能流動，所以利用超高分子量聚乙烯通過壓制， 燒結得到的過濾介質，容易形成微孔，可以起到吸附空氣污染物的作用。
[0024] 硅酸鈉俗稱泡花堿，是一種水溶性硅酸鹽，其水溶液俗稱水玻璃，是一種礦黏合 劑。其化學式為R2〇 ?nSi02，式中R20為堿金屬氧化物，n為二氧化娃與堿金屬氧化物摩爾 數的比值，稱為水玻璃的摩數。建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉（Na20*nSi02)的水溶液。
[0025] 在本發(fā)明中，硅藻土優(yōu)選為改性硅藻土。硅藻土是含氧化物跟高的硅藻、放射蟲或 海綿的遺體組成，是一種有機成因的礦物，硅藻骨架中的氧化硅類似于蛋白石或含水的氧 化硅，在我國主要產于吉林、云南騰沖和浙江省嵊州市。硅藻土具有很強的吸附能力和很大 的吸附容量，因為硅藻殼體內具有大量的、有序排列的微孔，從而使硅藻土具有很大的比表 面積，其比表面積為3. 1?60m2/g，能吸收自身質量3?4倍的雜質。另外，娃藻土的表面 及孔內表面分布有大量的硅羥基，硅羥基在水溶液中離解除H+，使其顆粒表現出一定的表 面電負性。
[0026] 娃藻精土是指娃藻土經過選礦，去除粘土、石英砂、碎肩礦物等雜質，使得娃藻品 質達到92%以上成為精土。娃藻精土形體內含有1000多個納米微孔，也是天然的納米微 孔材料，能夠吸收超過自身重量3?4倍的物質。硅藻精土對鹵乙腈具有很強的吸附能力。 此外，作為一種納米微孔材料，娃藻精土載本發(fā)明的過濾介質和濾芯中還起到造孔的作用。
[0027] 本發(fā)明優(yōu)選使用經過改性處理的硅藻土粉。所述改性的方法為本領域技術 人員公知的方法。如鹽酸或硫酸活化法；低溫或高溫焙燒活化法；優(yōu)選使用美國專利 US2701240和中國專利CN86106871A記載的改性方法；還可以是有機物改性法，本發(fā)明優(yōu) 選使用200410079630. 9記載的采用十六烷基三甲胺（CTMA)、氯化十六烷基吡啶（CPC)及 聚丙烯酰胺對硅藻土進行改性的方法。本發(fā)明對上述方法不進行限定，但優(yōu)選采用上述 200410079630. 9記載的改性方法。
[0028] 改性處理后的硅藻土氧化物雜質含量降低、二氧化硅含量提高，比表面積和孔容 也增加，更有利于對空氣污染物進行吸附。
[0029] 在本發(fā)明中，優(yōu)選采用粒徑為89ym?124ym的改性娃藻土。
[0030] 本發(fā)明的水滑石粉是一類由帶正電荷和層間充填負電荷的陰離子所構成的層狀 化合物，又稱層狀氫氧化物。層狀化合物是指具有層狀結構、層間離子具有可交換性的一 類化合物，利用層狀化合物主題在強極性分子作用下所具有的可插層性和層間離子的可交 換性，將一些功能性客體物質引入層間空隙并將層板距離撐開從而形成層柱化合物。水滑 石是一類具有層狀結構的新型無機功能材料，LDHS的主體層板化學組成與其層板陽離子特 性、層板電荷密度或者陰離子交換量、超分子插層結構等因素密切相關。一般來講，只要金 屬陽離子具有適宜的離子半徑（與鎂離子的離子半徑〇.〇72nm相差不大）和電荷數，均可 形成LDHs層板。