阅读说明：本技术 一种空气净化用过滤器 (Filter for air purification ) 是由 贺洋 安卫东 胡锐 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种空气净化用过滤器。本发明的一种空气净化用过滤器,包括滤芯,所述滤芯包括由外向内依次连接的第一滤芯和第二滤芯,所述第二滤芯包括第二滤芯过滤层,所述第二滤芯过滤层为多功能空气过滤材料。本发明的空气净化用过滤器,结构简单,可过滤颗粒和部分细菌,杀灭细菌和降解甲醛分子,能起到全方位的净化功能。(The invention discloses a filter for air purification. The filter for air purification comprises a filter element, wherein the filter element comprises a first filter element and a second filter element which are sequentially connected from outside to inside, the second filter element comprises a second filter element filtering layer, and the second filter element filtering layer is a multifunctional air filtering material. The air purification filter has a simple structure, can filter particles and partial bacteria, kill the bacteria and degrade formaldehyde molecules, and can play an all-round purification function.)

一种空气净化用过滤器

技术领域

本发明属于空气过滤领域，具体涉及一种空气净化用过滤器。

背景技术

空气过滤器是空气处理装备的核心部件，用于去除气体中颗粒、细菌等有害物质，广泛应用在空调、汽车、净化器中。

目前，一般的空气过滤器使用效果有限，仅仅只有拦截部分颗粒和细菌的作用。对此的解决方案主要是将不同功能的滤芯进行叠加，从而实现效率的提升，这样虽然能够对颗粒和细菌起到很好的过滤效果，但是不能做到持续杀灭细菌和降解有害气体分子的作用，难以满足高标准、全方位的净化要求。另外，这样的空气过滤器，往往结构复杂，当有害物质积累到一定程度，需要定期更换，使用成本较高。

CN207270891U公开了一种空气净化用滤芯和空气过滤器，属于空气净化设备技术领域。该实用新型一种空气净化用滤芯和空气过滤器，滤芯至少包括两层的滤料层，其中包括至少一层的第一滤料和至少一层的第二滤料，第一滤料和第二滤料经热压复合从而固接为一体，使得该滤芯过滤效率提高，且容尘量增大，从而在保证高效过滤的同时还能增长使用寿命；一种空气过滤器，包括上述的空气净化用滤芯，还包括固定框架，滤芯固定安装在固定框架内，固定框架包括若干首尾相连的边框，其连接为可拆卸的连接方式，使得边框的安装和维修更简便，滤芯的更换更方便。该空气过滤器有较好的过滤效果，但是不能做到持续杀灭细菌和降解有害气体分子的作用，难以满足高标准、全方位的净化要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种空气净化用过滤器，结构简单，具有过滤和净化的作用，可过滤颗粒和部分细菌，杀灭细菌和降解甲醛分子，能起到全方位的净化功能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种空气净化用过滤器，包括滤芯，所述滤芯包括由外向内依次连接的第一滤芯和第二滤芯，所述第二滤芯包括第二滤芯过滤层，所述第二滤芯过滤层为可释放负氧离子的多功能空气过滤材料。

本发明的空气净化用过滤器，采用双层滤芯组合，结构简单，第一滤芯为粗滤层，起过滤作用，过滤颗粒和部分细菌；第二滤芯为精滤层，起净化作用，杀灭细菌和降解甲醛分子，能起到全方位的净化功能。

所述多功能空气过滤材料由含有功能助剂的纤维基布和纳米涂层复合得到；所述功能助剂为复合电气石粉，所述纳米涂层为光催化剂层。

本发明的多功能空气过滤材料，功能助剂复合电气石粉具有持续释放负氧离子和静电吸附的双重作用；将纤维基布与光催化剂结合，赋予材料催化降解净化功能，从而使得该过滤材料具备过滤、杀菌、净化、保健等多种功能和高效性。

所述复合电气石粉由超细电气石粉和稀土金属制备得到。

优选地，所述超细电气石粉的粒径为≤3μm。

所述稀土金属为铈、镧、铕、钕、铒和镨中的任意一种。

所述光催化剂层中的光催化剂为二氧化钛、氯氧化铋和氧化锰中的任意一种或至少两种的混合物。

本发明的多功能空气过滤材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将超细电气石粉分散到水中，加入稀土金属硝酸盐溶液，搅拌分散均匀，调整pH值，过滤、洗涤、干燥，所得粉体经过煅烧得到复合电气石粉；

2)将步骤1)制得的所述复合电气石粉与表面改性剂混合，然后加入到溶剂中分散，得到分散乳液；

3)在步骤2)得到的所述分散乳液中加入聚合物，溶解，得到静电纺丝液；

4)将步骤3)制得的所述静电纺丝液进行静电纺丝，制得纤维基布；

5)将光催化剂、粘结剂和水混合，高速搅拌混合均匀，得到含光催化剂的乳液；

6)在步骤4)制得的所述纤维基布上喷涂步骤5)得到的含光催化剂的乳液，烘干固化，得到所述多功能空气过滤材料。

需要说明的是，本发明所述的多功能是指过滤材料具备过滤、杀菌、净化、保健等多种功能。

步骤1)中，所述稀土金属的质量占所述超细电气石粉的质量的6～10％，例如所述稀土金属的质量占所述超细电气石粉的质量的6％、7％、8％、9％、10％等，此范围内所得复合电气石性能最佳。

步骤1)中，所述煅烧的温度为300～800℃，例如煅烧的温度为300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃等，所述煅烧的时间为2～4h，例如煅烧的时间为2h、2.5h、3h、3.5h、4h等。

步骤2)中，按重量份计，所述复合电气石粉的重量份为2～15份，所述溶剂的重量份为85～98份，所述复合电气石粉与所述溶剂的重量份之和为100份。

优选地，所述溶剂为N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜中的任意一种或至少两种的混合物；所述混合物典型但非限制的组合为N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃的混合物，四氢呋喃、异丙醇的混合物，异丁醇、丙酮的混合物，丙酮、乙醇的混合物，二氯甲烷、二甲基乙酰胺的混合物，二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇的混合物，异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇的混合物，异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷的混合物，异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺的混合物，四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物，N-N二甲基甲酰胺、四氢呋喃、异丙醇、异丁醇、丙酮、乙醇、二氯甲烷、二甲基乙酰胺和二甲基亚砜的混合物等。

优选地，所述表面改性剂的质量占所述复合电气石粉质量的0.1～1.5％；例如所述表面改性剂的质量占所述复合电气石粉质量的0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％等。

其中，表面改性剂可以改善复合电气石在聚合物中的相容性和分散性。优选地，所述表面改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷、γ-脲丙基三乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三(2-甲氧乙氧基)硅烷和乙烯基三乙酰氧基硅烷中的任意一种或至少两种的混合物。

步骤3)中，按重量份计，所述分散乳液的重量份为80～95份，所述聚合物的重量份为5～20份，所述分散乳液与所述聚合物的重量份之和为100份。

优选地，所述聚合物为聚氯乙烯、氟化乙丙烯共聚物、聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氯化聚氯乙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙6、尼龙66、聚乙烯醇、聚酰胺、聚芳砜、聚醚砜、均苯聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯胺、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚己内酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙二醇、聚氨酯、聚砜、聚醚砜和聚偏氟乙烯-六氟丙烯中的任意一种或至少两种的混合物。

步骤5)中，按重量份计，所述光催化剂的重量份为1～10份，所述粘结剂的重量份为10～50份，所述水的重量份为40～81份，所述光催化剂、粘结剂和水的重量份之和为100份。

优选地，步骤5)中，所述粘结剂为水基聚氨酯粘结剂、水基丙烯酸粘结剂、水基环氧树脂粘结剂、水基乙烯乙酸酯胶黏剂、有机硅中的一种或至少两种的混合物。

步骤5)中，所述的高速搅拌的目的在于使光催化剂和粘结剂混合均匀，具体搅拌速度可以根据实际情况调整，能达到搅拌均匀的目的即可，在此不做特别限定。

作为本发明的优选方案，所述多功能空气过滤材料的制备方法包括如下步骤：

1)将粒度≤3μm的超细电气石粉分散到水中，加入稀土金属硝酸盐溶液，搅拌分散均匀，然后滴加氨水溶液调整pH值，最后过滤、洗涤、干燥，所得粉体300～800℃煅烧2～4h，得到稀土金属含量6～10％的复合电气石粉；

2)按重量份计，将步骤1)制得的所述复合电气石粉2～15份与表面改性剂在高速搅拌机中机械混合，然后加入到85～98份溶剂中超声分散，得到分散乳液；其中，所述表面改性剂的质量占所述复合电气石粉质量的0.1～1.5％；

3)按重量份计，在步骤2)得到的所述分散乳液80～95份中加入5～20份聚合物，超声振荡溶解，得到静电纺丝液；

4)将步骤3)制得的所述静电纺丝液进行静电纺丝，制得纤维基布；

5)按重量份计，将光催化剂1～10份、粘结剂10～50份和水40～81混合，高速搅拌均匀，得到含光催化剂的乳液；

6)在步骤4)制得的所述纤维基布上喷涂含光催化剂的乳液，然后烘干固化，得到所述多功能空气过滤材料。

其中，所述第一滤芯与所述第二滤芯通过卡槽由外向内呈套筒连接。

其中，所述第一滤芯呈圆形或方形；优选地，所述第二滤芯呈圆形或方形。

其中，第二滤芯为精滤层，起净化作用，杀灭细菌和降解甲醛分子。所述第二滤芯包括第二滤芯过滤层、第二滤芯底座、紫外灯和电源接口；所述第二滤芯过滤层与第二滤芯底座由上至下相互连接；所述紫外灯固定于所述第二滤芯底座上，并且与所述电源接口相连接。

开启紫外灯后，多功能空气过滤材料受紫外光的激发，可以产生静电作用和光催化作用，对细菌、甲醛等具有很好的去除效果。同时，材料本身还能不断释放负离子，从而进一步提高空气质量。

其中，所述第一滤芯包括从上至下依次连接的第一滤芯顶盖、第一滤芯过滤层和第一滤芯底座。

其中，所述第一滤芯过滤层经折叠而成，呈“V”字形状。

其中，所述第一滤芯过滤层为化学纤维或玻璃纤维中的任意一种，第一滤芯为粗滤层，起过滤作用，过滤颗粒和部分细菌。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明的空气净化用过滤器采用双层滤芯组合，第一滤芯为粗滤层，起过滤作用，过滤颗粒和部分细菌；第二滤芯为精滤层，起净化作用，杀灭细菌和降解甲醛分子，结构简单，能起到全方位的净化功能；其中，负离子释放量为6500-11230个/cm³，PM_2.5去除率为80-98％，甲醛去除率为82-95％，除菌率为95-99％。

(2)本发明的空气净化用过滤器，第二滤芯的过滤层采用了特殊的材料，在紫外光的激发下，可以产生静电和光催化效果，从而能够对微细颗粒形成静电吸附和对甲醛产生催化降解，同时杀灭细菌、病毒等微生物。

(3)本发明的空气净化用过滤器，第二滤芯可以单独拆装，不积累颗粒物和细菌等，不需要定期更换。

附图说明

图1为本发明的一种空气净化用过滤器的主视图；

图2为本发明的一种空气净化用过滤器的结构示意图；

图3为本发明的一种空气净化用过滤器的俯视结构示意图；

图4为本发明的一种空气净化用过滤器的第一滤芯结构示意图；

图5为本发明的一种空气净化用过滤器第二滤芯结构示意图；

附图标记如下：

11-第一滤芯过滤层；12-第一滤芯顶盖；13-第一滤芯底座；21-第二滤芯过滤层；22-紫外灯；23-电源接口；24-第二滤芯底座。

具体实施方式

下面结合附图1-5，并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1、2、3所示，本发明的一种空气净化用过滤器，包括滤芯，滤芯包括由外向内依次连接的第一滤芯和第二滤芯，如图1、4所示，第一滤芯包括从上至下依次连接的第一滤芯顶盖12、第一滤芯过滤层11和第一滤芯底座13；如图5所示，第二滤芯包括第二滤芯过滤层21、第二滤芯底座24、紫外灯22和电源接口23；第二滤芯过滤层21与第二滤芯底座24由上至下相互连接；紫外灯22固定于第二滤芯底座24上，并且与电源接口23相连接。开启紫外灯后，多功能空气过滤材料受紫外光的激发，可以产生静电作用和光催化作用，对细菌、甲醛等具有很好的去除效果。同时，材料本身还能不断释放负离子，从而进一步提高空气质量。

如图2、3所示，第一滤芯与第二滤芯通过卡槽由外向内呈套筒连接，第一滤芯呈圆形或方形；优选地，第二滤芯呈圆形或方形。优选地，第一滤芯过滤层经折叠而成，呈“V”字形状。其中，第一滤芯过滤层为化学纤维或玻璃纤维中的任意一种。

本发明的空气净化用过滤器，采用双层滤芯组合，结构简单，第一滤芯为粗滤层，起过滤作用，过滤颗粒和部分细菌；第二滤芯为精滤层，起净化作用，杀灭细菌和降解甲醛分子，能起到全方位的净化功能。本发明的多功能空气过滤材料，功能助剂复合电气石粉具有持续释放负氧离子和静电吸附的双重作用；将纤维基布与光催化剂结合，赋予材料催化降解净化功能，从而使得该过滤材料具备过滤、杀菌、净化、保健等多种功能和高效性。

实施例1

本实施例的空气净化用过滤器，包括滤芯，滤芯包括由外向内依次连接的第一滤芯和第二滤芯。

其中，第一滤芯的第一滤芯过滤层经折叠而成，呈“V”字形状，第一滤芯过滤层为化学纤维。

其中，第二滤芯的第二滤芯过滤层为可释放负离子的多功能空气过滤材料，该多功能空气过滤材料制备如下：

1)8.5份二氧化铈含量6％的复合电气石粉、76.5份丙酮和15份聚氯乙烯，静电纺丝制得聚氯乙烯基布；

2)8份二氧化钛、40份水基聚氨酯和52份水制得光催化剂乳液；

3)聚氯乙烯基布上喷涂光催化剂乳液，烘干固化。

实施例2

本实施例的空气净化用过滤器，包括滤芯，滤芯包括由外向内依次连接的第一滤芯和第二滤芯。

其中，第一滤芯的第一滤芯过滤层经折叠而成，呈“V”字形状，第一滤芯过滤层为化学纤维。

其中，第二滤芯的第二滤芯过滤层为可释放负离子的多功能空气过滤材料，该多功能空气过滤材料制备如下：

1)13.5份二氧化镧含量10％的复合电气石粉、76.5份四氢呋喃和10份聚氨酯，静电纺丝制得聚氨酯基布；

2)6份二氧化钛/氯氧化铋、50份水基聚氨酯和44份水制得光催化剂乳液；

3)聚氨酯基布上喷涂光催化剂乳液，烘干固化。实施例3

本实施例的空气净化用过滤器，包括滤芯，滤芯包括由外向内依次连接的第一滤芯和第二滤芯。

其中，第一滤芯的第一滤芯过滤层经折叠而成，呈“V”字形状，第一滤芯过滤层为玻璃纤维。

其中，第二滤芯的第二滤芯过滤层为可释放负离子的多功能空气过滤材料，该多功能空气过滤材料制备如下：

1)7.2份二氧化钕含量6％的复合电气石粉、82.8份二甲基甲酰胺和10份聚酯，静电纺丝制得聚酯基布；

2)6份二氧化钛/氧化锰、30份水基丙烯酸和64份水制得光催化剂乳液；

3)聚酯基布上喷涂光催化剂乳液，烘干固化。

实施例4

本实施例的空气净化用过滤器，包括滤芯，滤芯包括由外向内依次连接的第一滤芯和第二滤芯。

其中，第一滤芯的第一滤芯过滤层经折叠而成，呈“V”字形状，第一滤芯过滤层为玻璃纤维。

其中，第二滤芯的第二滤芯过滤层为可释放负离子的多功能空气过滤材料，该多功能空气过滤材料制备如下：

1)10.6份二氧化铈含量8％的复合电气石粉、77.4份二甲基乙酰胺和12份聚酰胺，静电纺丝制得聚酰胺基布；

2)8份氯氧化铋、40份水基环氧树脂和52份水制得光催化剂乳液；

3)聚酰胺基布上喷涂光催化剂乳液，烘干固化。

对比例1

市售以玻璃纤维滤纸为过滤层的空气过滤器。

对比例2

本对比例与实施例1的区别之处在于，第二滤芯的第二滤芯过滤层为活性炭，其他的均与实施例1的相同。

对比例3

本对比例与实施例1的区别之处在于，不含紫外灯部件，其他的均与实施例1的相同。

对实施例1-4制得的空气净化用过滤器和对比例1-3的空气净化用过滤器用于空气净化，对负离子释放量、PM2.5、甲醛去除率、除菌率进行检测，实验结果如表1所示。

其中，负离子释放量的测试标准参照GB/T 30128-2013进行，PM2.5去除率的测试标准参照GB/T 14295-2019进行，甲醛去除率测试标准参照QB/T 2761-2006进行，除菌率测试标准参照QB/T 2761-2006进行GB 21551.3-2010标准。

表1

由表1可以看出，实施例1-4所制得的过滤器均有较高的负离子释放量，良好的PM2.5去除效果、甲醛净化效果和除菌效果。

对比例1玻璃纤维滤纸为过滤层的空气过滤器虽然具有较好的PM2.5去除效果，但没有负离子释放、甲醛净化和除菌的效果。

对比例2采用活性炭作为过滤层制得的过滤器，具有一定的PM2.5去除和甲醛净化作用，但没有负离子释放、甲醛净化和除菌的效果。

对比例3不采用紫外灯部件制得的过滤器，各项性能指标要明显低于采用紫外灯部件的过滤器。

本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。