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一种可用于生物防护的空气过滤器

文章来源:http://dspclerk.com/  2019年03月11日  点击数:1089
[0001] 技术领域
[0002] 本发明涉及一种空气过滤器o⊙⊙ω⊙ ▼,具体地说涉及一种可用于生物防护的空气过滤器?!-!﹏▊。
[add] 背景技术
[0003] 空气过滤器广泛应用于电子⊙ω⊙、精密仪器仪表⊙ω⊙、机械⊙ω⊙、冶金⊙ω⊙、化工⊙ω⊙、纺 织⊙ω⊙、医药⊙ω⊙、生物工程⊙ω⊙、食品⊙ω⊙、化妆品等各个领域?!-!﹏▊。因使用环境的不同o⊙⊙ω⊙ ▼,有多 种空气过滤器o⊙⊙ω⊙ ▼,根据过滤效率的不同o⊙⊙ω⊙ ▼,空气过滤器可分为高效过滤器⊙ω⊙、中效 过滤器⊙ω⊙、粗效过滤器等?!-!﹏▊。其中粗效过滤器一般采用复合纤维⊙ω⊙、非织造布等作 滤料?!-!﹏▊。中效过滤器一般选用聚丙烯滤材⊙ω⊙、非织造布或玻璃纤维作滤料o⊙⊙ω⊙ ▼,可用 于一般空调系统的净化过滤o⊙⊙ω⊙ ▼,中效⊙ω⊙、粗效过滤器还可以作为高效过滤器的前 置过滤器o⊙⊙ω⊙ ▼,以减少高效过滤器的负荷o⊙⊙ω⊙ ▼,延长其使用寿命?!-!﹏▊。高效空气过滤器一 般选用玻璃纤维作滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,具有过滤效率高⊙ω⊙、容尘量大⊙ω⊙、阻力小等特点?!-!﹏▊。
[0004] 活性炭具有丰富的微孔⊙ω⊙、很大的比表面积⊙ω⊙、优异的吸附性能以及良好的 还原能力o⊙⊙ω⊙ ▼,是一种高效吸附材料o⊙⊙ω⊙ ▼,可以吸附和过滤空气中的异味臭气⊙ω⊙、烟 味⊙ω⊙、微小粒子o⊙⊙ω⊙ ▼,适用于各种空调通风系统o⊙⊙ω⊙ ▼,能有效洁净空气?!-!﹏▊。市面上有采用 超细合成纤维o⊙⊙ω⊙ ▼,配备优质活性炭的空气过滤器o⊙⊙ω⊙ ▼,据称能有效吸附和过滤尘 螨⊙ω⊙、花粉⊙ω⊙、细菌⊙ω⊙、油烟⊙ω⊙、臭气异味?!-!﹏▊。这种空气过滤器一般为一级过滤结构?!-!﹏▊。
[0005] 市面上也有一些两级过滤结构的空气过滤器?!-!﹏▊。如HAF的粗高效复式过滤 器o⊙⊙ω⊙ ▼,其结构分粗效过滤器和高效过滤器两部分o⊙⊙ω⊙ ▼,粗效过滤器选用化纤类物料 作为滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,首先将气体中15微米以上的尘粒滤掉o⊙⊙ω⊙ ▼,从而减轻高效过滤器的负 荷?!-!﹏▊。高效过滤器选用滤纸或滤布作为滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,可达到过滤3~5微米的尘粒的效 果?!-!﹏▊。其滤芯结构分筒式折叠型和方箱型?!-!﹏▊。该过滤器为大流量o⊙⊙ω⊙ ▼,高效率o⊙⊙ω⊙ ▼,可做 风机或压缩机的人口过滤装置?!-!﹏▊。还有一种KLQ空气过滤器o⊙⊙ω⊙ ▼,其滤芯由粗效的 一级方框空滤芯与高中效的二级方框空滤芯组成o⊙⊙ω⊙ ▼,滤材分别选用短纤维棉和 玻璃纤维棉o⊙⊙ω⊙ ▼,过滤精度分别为10μm和2μmo⊙⊙ω⊙ ▼,过滤效率达到98%和99.97%?!-!﹏▊。 这些两级结构的空气过滤器o⊙⊙ω⊙ ▼,不能防护细菌⊙ω⊙、病毒等微生物?!-!﹏▊。
[add] 发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种具有高效过滤性能的生物防护空气过滤器?!-!﹏▊。本 发明的空气过滤器包括两级过滤结构o⊙⊙ω⊙ ▼,每级过滤结构含有高效滤材层和活性 炭吸附层?!-!﹏▊。
[0007] 该空气过滤器的设计有两个特点:一是两级过滤结构o⊙⊙ω⊙ ▼,两级滤层之间按 135°夹角布设o⊙⊙ω⊙ ▼,减少盲区面积o⊙⊙ω⊙ ▼,降低针孔效应产生的概率o⊙⊙ω⊙ ▼,同时达到提高 总捕集效率的目的?!-!﹏▊。滤材选择高效低阻玻璃纤维o⊙⊙ω⊙ ▼,它对低浓度亚微米级粉尘 有很高的捕集效率在99.99%o⊙⊙ω⊙ ▼,因其不含活性物质o⊙⊙ω⊙ ▼,因而通常被认为是所有无 机纤维中最安全的材料?!-!﹏▊。二是吸附与过滤互补o⊙⊙ω⊙ ▼,每级过滤结构含有高效滤材 层和活性炭吸附层?!-!﹏▊。根据活性炭微孔的孔径在0.5~50nm之间o⊙⊙ω⊙ ▼,单位材料中 微孔的总内表面积可高达(700~2300)m2/g和活性炭能够吸附某些空气微 生物的特点o⊙⊙ω⊙ ▼,在两级HEPA滤材之间设置了活性炭吸附层?!-!﹏▊。该过滤器在 30L/min流量下使用初期最大压降为30mm±5mm水柱o⊙⊙ω⊙ ▼,透过率低于0.001%o⊙⊙ω⊙ ▼, 有效过滤时间最低可保证6h?!-!﹏▊。三是具有杀灭病原体功能?!-!﹏▊。第一级过滤结构中 的活性炭层中含有银离子o⊙⊙ω⊙ ▼,对微生物具有一定的杀灭作用o⊙⊙ω⊙ ▼,增强了过滤器的 防护效果?!-!﹏▊。
[0008] 该过滤器用于给风系统中o⊙⊙ω⊙ ▼,对风压和风量要求较低o⊙⊙ω⊙ ▼,在120L/min气体流 量下有99.999%的过滤效果(油雾法或钠焰法)?!-!﹏▊。过滤器采用罐式结构o⊙⊙ω⊙ ▼,从 进气口1到出气口6主要由以下材料组成:丙纶非织造布疏水层2⊙ω⊙、低阻高效 玻纤滤纸层3⊙ω⊙、具有银盐的活性碳层4⊙ω⊙、低阻高效玻纤滤纸层3⊙ω⊙、活性碳纤维 非织造布层5⊙ω⊙、丙纶非织造布疏水层2o⊙⊙ω⊙ ▼,见附图1?!-!﹏▊。
[0009] 该过滤器结构设计的主要作用如下:
[0010] (1)丙纶非织造布疏水层2o⊙⊙ω⊙ ▼,因为生物气溶胶主要以雾气形式成为气溶 胶o⊙⊙ω⊙ ▼,当微生物浓度较大时o⊙⊙ω⊙ ▼,会发生聚集而沉降?!-!﹏▊。以丙纶为第一隔离层o⊙⊙ω⊙ ▼,可以 降低气溶胶微粒中水分o⊙⊙ω⊙ ▼,提高微生物浓度促使其聚集沉降?!-!﹏▊。
[0011] (2)低阻高效玻纤滤纸层3o⊙⊙ω⊙ ▼,玻璃纤维是目前最常见的价格低廉的高效 滤材o⊙⊙ω⊙ ▼,过滤效率一般在99.9%~99.999%之间o⊙⊙ω⊙ ▼,一般情况下?!-!﹏▊。玻璃纤维在本过 滤器中起主要的过滤作用o⊙⊙ω⊙ ▼,在本过滤器中使用玻纤滤纸的效率为99.99%?!-!﹏▊。
[0012] (3)银盐活性碳层4o⊙⊙ω⊙ ▼,该层采用0.1%的硝酸银蒸馏水溶液浸泡普通活性 碳o⊙⊙ω⊙ ▼,在一定的搅拌下加热烘培o⊙⊙ω⊙ ▼,使水分蒸发o⊙⊙ω⊙ ▼,将硝酸银固化于活性碳的表 面o⊙⊙ω⊙ ▼,活性碳对微生物的过滤作用不强o⊙⊙ω⊙ ▼,但是当微量通过玻璃纤维层的微生物 ——细菌或病毒o⊙⊙ω⊙ ▼,活性碳表面具有很多的微孔结构o⊙⊙ω⊙ ▼,微生物在微孔中吸附⊙ω⊙、 解离o⊙⊙ω⊙ ▼,小于0.3微米的微生物主要以布朗运动为主o⊙⊙ω⊙ ▼,活性碳的比表面积很 大o⊙⊙ω⊙ ▼,在一定程度上将微生物运动范围限制在该层o⊙⊙ω⊙ ▼,延长它们通过该层的时 间o⊙⊙ω⊙ ▼,同时活性碳层中的银离子具有一定的杀菌作用o⊙⊙ω⊙ ▼,对细菌⊙ω⊙、病毒等微生物 可进一步的阻隔和并在一定程度上杀灭?!-!﹏▊。
[0013] (4)第二层低阻高效玻纤滤纸层3o⊙⊙ω⊙ ▼,由于微生物气溶胶对人体危害因微 生物种类差异很大o⊙⊙ω⊙ ▼,为防止烈性微生物对人体的危害o⊙⊙ω⊙ ▼,我们必须考虑小概率 事件o⊙⊙ω⊙ ▼,在活性碳层后设计第二层低阻高效玻纤滤纸层3o⊙⊙ω⊙ ▼,阻力增加一倍o⊙⊙ω⊙ ▼,效 率在99.999%以上o⊙⊙ω⊙ ▼,通常可以达到99.9999%(油雾法或钠焰法测定)o⊙⊙ω⊙ ▼,这样 在有效提高过滤效率的前提下o⊙⊙ω⊙ ▼,阻力提高不大o⊙⊙ω⊙ ▼,优于采用单层99.9999%的玻 璃纤维滤纸(这种类型的滤纸的阻力通常比99.99%的滤纸要高几倍以上)o⊙⊙ω⊙ ▼, 两层玻璃纤维实际上相当于两个过滤器串联为两级结构过滤?!-!﹏▊。同时当该过滤 器用于较大气体流量的情况下o⊙⊙ω⊙ ▼,使用中一旦第一层玻纤滤纸层3发生针孔效 应o⊙⊙ω⊙ ▼,经过银盐活性碳层4重新分配气流量后o⊙⊙ω⊙ ▼,第二层玻纤滤纸3也可以起到较 好的防护作用o⊙⊙ω⊙ ▼,提高使用的安全性?!-!﹏▊。
[0014] (5)活性碳纤维非织造布层5o⊙⊙ω⊙ ▼,活性碳纤维是将纺丝液中加入大量活性 碳o⊙⊙ω⊙ ▼,使活性碳发挥吸附作用o⊙⊙ω⊙ ▼,可用于敷料o⊙⊙ω⊙ ▼,该层的主要作用是阻挡玻纤微 粒o⊙⊙ω⊙ ▼,尽管很多研究者认为玻纤是一种安全的材料o⊙⊙ω⊙ ▼,但是也有少数学者认为玻 纤微粒会对人体产生一定的刺激o⊙⊙ω⊙ ▼,当在较高气流量的条件下o⊙⊙ω⊙ ▼,我们不排除有 微量玻纤微粒o⊙⊙ω⊙ ▼,所以使用活性碳纤维非织造布层起阻隔作用o⊙⊙ω⊙ ▼,另外活性碳纤 维非织造布也可与活性碳层起相近的作用
[0015] (6)第二层丙纶非织造布疏水层2o⊙⊙ω⊙ ▼,该层主要是为避免由于与人呼吸一 侧接近o⊙⊙ω⊙ ▼,不可避免的也会有一定的水蒸气o⊙⊙ω⊙ ▼,水蒸气进入过滤器o⊙⊙ω⊙ ▼,会降低过滤 器对微生物气溶胶污染侧的气体的过滤效果o⊙⊙ω⊙ ▼,同时痕量通过过滤器的微生物 也不能与水分结合o⊙⊙ω⊙ ▼,可以提高微生物沉降的可能性?!-!﹏▊。
[0016] 本发明的空气过滤器采用了传统的防化学毒剂过滤器的外形o⊙⊙ω⊙ ▼,玻璃纤维 用托盘支撑o⊙⊙ω⊙ ▼,托盘通过过滤器上的加强筋固定o⊙⊙ω⊙ ▼,两带孔隔板夹活性炭层o⊙⊙ω⊙ ▼,用 弹簧压牢避免其散落o⊙⊙ω⊙ ▼,两玻璃纤维的托盘中放置丙纶非织造布疏水层和活性 碳纤维非织造布o⊙⊙ω⊙ ▼,该设计基本上不需要更改防化学毒剂过滤器的生产模具o⊙⊙ω⊙ ▼, 直接利用原有设备就能够生产?!-!﹏▊。该过滤器主要用于微生物防护o⊙⊙ω⊙ ▼,过滤微生物 气溶胶o⊙⊙ω⊙ ▼,也可用于医药⊙ω⊙、生物工程等领域?!-!﹏▊。
[add] 附图说明
[0017] 图1为本发明空气过滤器的结构示意图?!-!﹏▊。
[0018] 图2为本发明空气过滤器的结构半剖面示意图?!-!﹏▊。
[add] 具体实施方式
[0019]                实施例一空气过滤器的结构和性能检测
[0020] 本发明的空气过滤器的罐体11为圆柱形o⊙⊙ω⊙ ▼,内部结构从罐底到罐顶依次为 过滤器下盖7⊙ω⊙、丙纶非织造布疏水层2⊙ω⊙、低阻高效玻纤滤纸层3⊙ω⊙、隔板8⊙ω⊙、具有 银盐的活性碳层4⊙ω⊙、丙纶非织造布疏水层2⊙ω⊙、隔板8⊙ω⊙、弹簧9⊙ω⊙、隔板8⊙ω⊙、低阻高 效玻纤滤纸层3⊙ω⊙、活性碳纤维非织造布层5⊙ω⊙、丙纶非织造布疏水层2o⊙⊙ω⊙ ▼,见附图 2?!-!﹏▊。其中弹簧的作用是把含银盐的活性炭层4压实⊙ω⊙、与其相邻的丙纶非织造布 疏水层2的作用是避免活性炭层扩散?!-!﹏▊。
[0021] 本发明的空气过滤器经过多项检测o⊙⊙ω⊙ ▼,结果如下:
[0022] 1⊙ω⊙、GB/T2892-1995《过滤式防毒面具滤毒罐性能试验试验方法》o⊙⊙ω⊙ ▼,标准 要求:油雾透过系数<0.01%?!-!﹏▊。
[0023] 随机抽取5个样品实验结果如下:
[0024] 0.000055%⊙ω⊙、0.000052%⊙ω⊙、0.000055%⊙ω⊙、0.000055%⊙ω⊙、0.000055%(由国家 劳动保护用品质量监督检验中心测定)
[0025] 2⊙ω⊙、GB/T2892-1995《过滤式防毒面具滤毒罐性能试验试验方法》o⊙⊙ω⊙ ▼,标准 要求:油雾透过系数<0.01%?!-!﹏▊。
[0026] 随机抽取5个样品实验结果如下:
[0027] 0.00010%⊙ω⊙、0.00006%⊙ω⊙、0.00004%⊙ω⊙、0.000016%⊙ω⊙、0.000010%(由 GB/T2892制定单位⊙ω⊙、国防科学技术工业委员会计量认可单位——新华化工 厂计量测试中心测定)
[0028] 3⊙ω⊙、氯化钠气溶胶过滤效果试验o⊙⊙ω⊙ ▼,测试气体流量30L/min⊙ω⊙、50L/min⊙ω⊙、85 L/min⊙ω⊙、100L/min⊙ω⊙、125L/mino⊙⊙ω⊙ ▼,要求过滤效率>99.99%?!-!﹏▊。
[0029] 随机抽取5个样品实验结果均大于99.999%(由GB/T2892制定单位中国 人民解放军防化研究院测定)

yabo在线 [0030] 4⊙ω⊙、灵感菌过滤效果评价试验?!-!﹏▊。医用气溶胶发生器产生灵感菌气溶胶o⊙⊙ω⊙ ▼, 气溶胶流量28.3L/mino⊙⊙ω⊙ ▼,检测随机抽取的过滤器在6小时内的过滤效果o⊙⊙ω⊙ ▼,(军 事医学科学院微生物流行病研究所测定)

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