一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯及其制备方法

摘要

本发明公开了一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯，包括除甲醛涂层和铝蜂窝板，所述铝蜂窝板是由六边形孔道组成的板状体，并且六边形孔道与板状体正面垂直方向夹角为5?20度；所述除甲醛涂层由除甲醛涂料涂覆在六边形孔道内表面干燥固化制得，所述除甲醛涂料为混合物，该混合物组份包括活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾、胶粘剂。以及公开了本发明的制备方法。本发明提供的基于铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯可实现2.5分钟甲醛去除率达到93%，10分钟空气中甲醛去除率达到100%，风阻较颗粒状除甲醛填充料下降98%。本发明具有甲醛净化效率高、耐高温、空气阻力小、耐腐蚀、使用寿命长等特点。

权利要求

1.一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯，包括除甲醛涂层和铝蜂窝板，其特征在于，所述铝蜂窝板是由六边形孔道组成的板状体，并且六边形孔道与板状体正面垂直方向夹角为5-20度；所述除甲醛涂层由除甲醛涂料涂覆在六边形孔道内表面干燥固化制得，所述除甲醛涂料为混合物，该混合物组份包括活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾、胶粘剂，所述除甲醛涂料各组份活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾、胶粘剂的重量比比例范围为1:（0.5-2）: （0.5-2）:（0.01-0.2）：（0.2-0.8）: 0.5。

2.如权利要求1所述基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯，其特征在于，所述胶粘剂为丙烯酸酯。

3.如权利要求1所述基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯，其特征在于，所述铝蜂窝板的六边形孔道的外接圆直径为0.6-2毫米，所述铝蜂窝板厚度为0.5-1.5厘米。

4.如权利要求3所述基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯，其特征在于，所述六边形孔道与板状体正面垂直方向夹角为10度。

5.如权利要求1所述基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯的制备方法，其特征在于包括以下步骤：首先将活性炭与过氧化钙、氧化钙、碳酸钾混合后得到混合物，然后加入与混合物等重量的去离子水，再加入胶粘剂和二氧化锰，混匀，制得除甲醛涂料，所述二氧化锰的粒径小于1微米；

将除甲醛涂料与水按照1:0.5-1：2的比例混合均匀制得除甲醛涂料混合液，将铝蜂窝板浸入该除甲醛涂料混合液中，覆盖均匀后，通过鼓风机去除阻塞六边形孔道的残余除甲醛涂料混合液，然后把负载有除甲醛涂料混合液的铝蜂窝板烘干，使得除甲醛涂料混合液固化成型除甲醛涂层，自然冷却到室温，所述铝蜂窝板是由六边形孔道组成的板状体，并且六边形孔道与板状体正面垂直方向夹角为5-20度。

6.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述除甲醛涂料与水按照1：1的比例混合均匀。

7.如权利要求5所述方法，其特征在于，所述铝蜂窝板的六边形孔道的外接圆直径为

0.6-2毫米，所述铝蜂窝板厚度为0.5-1.5厘米，所述六边形孔道与铝蜂窝板正面垂直方向夹角为5-20度。

8.如权利要求7所述方法，其特征在于，所述六边形孔道与铝蜂窝板正面垂直方向夹角为10度。

说明书

一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种除甲醛空气净化滤芯的设计、制备方法。该滤芯可以用于各种空气净化器、空调以及新风系统。

背景技术

[0002] 现代人90%以上的时间在室内或者车内活动。在有限空间内，挥发性有机物（VOD）的污染严重危害着现代人的健康。甲醛污染作为主要VOD污染，受到广泛重视。甲醛的来源比较复杂，主要包括脲醛／酚醛树脂人造板、或者含有甲醛的胶合板、细木工板、中密度纤维板和刨花板，复合地板；含有甲醛的装饰材料，如墙纸、涂料、胶粘剂；制造过程中使用甲醛，并可能有残留的纺织纤维、染料、清洁剂等。

[0003] 甲醛由于其化学活性，可以直接破坏蛋白质和生物分子结构，给人体造成多方面的健康影响。长时间接触低浓度甲醛会引起呼吸系统的不适，引发慢性呼吸道疾病，提高多种癌症，如鼻咽癌、结肠癌等的发病率。高浓度的甲醛甚至会引起神经系统的疾病。孕妇、儿童和老年人属于最易受甲醛影响的人群。例如孕妇长时间在甲醛超标的环境中生活，易诱发新生儿畸形和头脑发育缓慢，甚至造成流产。

[0004] 国家质量监督检验检疫局、国家环保总局、卫生部制定的我国“室内空气质量标准”明确规定居室内的甲醛浓度不得超过0.1毫克／立方米。在新装修的房间、办公室等场所，甲醛超标的情况非常常见。而甲醛从装修材料中的释放是一个缓慢的过程，其释放期可达3-15年之久。因此通过不同的净化装置、如空气净化器、空调系统或新风系统去除室内甲醛污染成为现代家居的重要选择。

[0005] 目前室内空气净化技术主要包括三类。第一类是通过活性炭、陶土、分子筛等多孔材料进行物理吸附。但通常吸附量有限，在温度和湿度变化时，还会引起解吸附。第二类时通过光催化或等离子、负离子技术催化氧化。但通常这些方法去除甲醛的速度较慢，而且无法彻底去除。第三类是通过高锰酸钾、过氧化钙等对甲醛进行直接氧化，从而达到去除甲醛的目的。这类方法通常反应速度快，去除率高。 基于氧化法去除甲醛均需要有较大的氧化剂负载量。其氧化剂以毫米级固体颗粒或负载在其它毫米级载体（如活性炭、陶土、氧化铝分子筛等）上。然而这类设计虽然可以保证较高的甲醛去除效率，却造成了很大的风阻，风噪很大。特别是会影响到空气净化器、空调以及新风系统单位时间洁净空气的排放量。特别是新风系统，由于其风力较小，通常的除甲醛滤芯易造成其风道的阻塞，影响其正常使用。因此，发展风阻小、净化效率高的新型除甲醛滤芯是非常必要。

发明内容

[0006] 本发明所要解决的问题是，针对上述现有技术中的缺点，提出创新方案，尤其是一种能够快速有效去除空气中甲醛的一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯。

[0007] 为解决上述问题，本发明采用的方案如下：

[0008] 一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯，包括除甲醛涂层和铝蜂窝板，所述铝蜂窝板是由六边形孔道组成的板状体，并且六边形孔道与板状体正面垂直方向夹角为5-20度；所述除甲醛涂层是由除甲醛涂料涂覆在六边形孔道内表面干燥固化制得，所述除甲醛涂料为混合物，该混合物组份包括活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾、胶粘剂。

[0009] 经实验得出除甲醛涂料各组分活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾、胶粘剂的重量比比例范围为1:（0.5-2）: （0.5-2）:（0.01-0.2）：（0.2-0.8）: 0.5时去除空气中甲醛的效率最高。尤其是负载胶粘剂优选为丙烯酸酯时效果更佳。

[0010] 本发明所述铝蜂窝板是由六边形孔道组成的板状体，并且六边形孔道与板状体正面垂直方向夹角为5-20度，其中六边形孔道的外接圆直径为0.6-2毫米，铝蜂窝板厚度为0.5-1.5厘米，六边形孔道与板状体垂直方向夹角优选为10度时，2.5分钟甲醛去除率能达到93%，10分钟甲醛去除率能够达到100%。本发明的滤芯风阻是现有技术滤芯风阻的1/50。
并且可以通过改变六边形孔道的倾斜角度在风阻与甲醛去除速度之间达到最佳平衡。

[0011] 本发明还提供一种用于制备基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯的方法，该方法解决了除甲醛涂料在铝蜂窝板上高效稳定负载的技术难题，在直径1毫米、厚度1厘米的铝蜂窝上的负载量可以达到5克／平方厘米。

[0012] 本发明所提供的一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯的制备方法，包括以下步骤：

[0013] 首先将活性炭与过氧化钙、氧化钙、碳酸钾混合后得到混合物，然后加入与混合物等重量的去离子水，再加入胶粘剂和二氧化锰，混匀，制得除甲醛涂料，所述二氧化锰的粒径小于1微米；

[0014] 将除甲醛涂料与水按照1:0.5-1：2的比例混合均匀制得除甲醛涂料混合液，将铝蜂窝板浸入该除甲醛涂料混合液中，覆盖均匀后，通过鼓风机去除阻塞六边形孔道的残余除甲醛涂料混合液，然后把负载有除甲醛涂料混合液的铝蜂窝板烘干，使得除甲醛涂料混合液固化成型除甲醛涂层，自然冷却到室温，所述铝蜂窝板是由六边形孔道组成的板状体，并且六边形孔道与板状体表面垂直方向夹角为5-20度。

[0015] 本发明优选将除甲醛涂料于水按照1：1的比例混合均匀。

[0016] 本发明一种基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯所使用的除甲醛涂料各组分的作用分别如下：活性炭增加涂料干燥后比表面积；过氧化钙为氧化甲醛的主要成分；二氧化锰作为催化剂可利用空气中的氧气和过氧化钙反应生成的氧气氧化甲醛；氧化钙可除去多余水分，防止潮解；碳酸钾可以中和生成的甲酸；丙烯酸酯可提高涂料在铝蜂窝上的附着力。

[0017] 在制备除甲醛涂料时，须先将活性炭与过氧化钙、氧化钙、碳酸钾先混合得到混合物，然后加入与混合物等重量的去离子水，最后加入胶粘剂和二氧化锰，混匀。其中二氧化锰的粒径小于1微米。混匀后必须立即使用。

[0018] 优选除甲醛涂料各组分活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾、胶粘剂的重量比比例范围为1:（0.5-2）: （0.5-2）:（0.01-0.2）：（0.2-0.8）: 0.5时去除空气中甲醛的效率最高。尤其是采用丙烯酸酯作为胶粘剂时效果更佳。

[0019] 本发明所解决的技术问题是提供一种简单、高效、风阻小的除甲醛滤芯，用于空气净化器、空调、和新风系统。针对10立方米密闭空间，其甲醛去除率在2.5分钟内可以达到93%，10分钟内可以达到100%。

[0020] 本发明为基于斜孔铝蜂窝除甲醛空气净化滤芯的复合材料。其基质如图一所示，为蜂窝状铝板。在其表面负载活性炭、过氧化钙、碳酸钾等组成的除甲醛材料层后，可直接用于多种空气净化器、空调和新风系统。铝蜂窝可以极大降低风阻，斜孔的设计可增加空气与除甲醛涂层之间的接触面积和接触时间。特殊的除甲醛涂层的附着工艺可以避免在生产过程中堵塞铝蜂窝孔道。本发明的优点是：风阻小、甲醛去除速度快、效率高、去除彻底。

[0021] 在最优的斜孔铝蜂窝基板结构及最优的除甲醛涂料配比的情况下，可以达到2.5分钟甲醛去除率93％，达到国标安全值，10分钟甲醛完全去除。同时风阻较颗粒状除甲醛填料方式下降98%。

[0022] 使用本发明的方法能够有效解决除甲醛涂料在铝蜂窝板上高效稳定负载的技术难题，在直径1毫米、厚度1厘米的铝蜂窝上的负载量可以达到5克／平方厘米。

附图说明

[0023] 图1：基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯结构示意图。

[0024] 图2：除甲醛涂层的微观形貌结构的扫描电子显微镜图片。

[0025] 图3：本发明与现有技术对比，对照组滤芯选取新风空气净化器的滤芯，风速为出风口风速值，通过风速仪测量，对照组和实验组分别测量十次，以对照组平均值归一化，本发明基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯的风速是对照组的50倍以上。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

[0027] 在所有的实施例中，基于斜孔铝蜂窝板除甲醛空气净化滤芯所使用铝蜂窝板均采用长宽为30厘米´20厘米的铝基板，铝蜂窝板厚度为0.5-1.5厘米。该铝基板是由六边形孔道组成的板状体，并且六边形孔道与板状体正面垂直方向夹角为5-20度。除甲醛涂料各组分包括活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾、胶粘剂，除甲醛涂料在涂覆在铝蜂窝板的六边形孔道内表面，固化形成除甲醛层。

[0028] 在测试仓内放置1台新风空气净化器，使用三套滤芯。为方便比较，所有滤芯均使用去除PM2.5专用HEPA膜。

[0029] 本发明的所有测试均在常温常压下，即23摄氏度，1个大气压，在10立方米测试舱内进行，初始甲醛浓度在0.07-0.15毫克／立方米之间。测试所用空气净化器为新风空气净化器机型，工作时为最高风速档。甲醛浓度的测量采用PPM-400ST甲醛测量仪。

[0030] 滤芯制备步骤如下：

[0031] 步骤一：混合活性炭、过氧化钙、氧化钙和碳酸钾，制得混合物，与混合物重量1:1加入去离子水，混匀，得到混合液体；

[0032] 步骤二：向混合液体中加入二氧化锰；

[0033] 步骤三：向混合液体中加入丙烯酸酯，混匀；

[0034] 步骤四：把上述步骤所得除甲醛涂料用去离子水1:1稀释，放入铝蜂窝板，浸渍3-5分钟，直至铝蜂窝板表面完全覆盖涂料为止；

[0035] 步骤五：使用鼓风机吹去其表面和阻塞六边形孔道的残余除甲醛涂料；

[0036] 步骤六：在160摄氏度烘箱烘烤5分钟，固化。

[0037] 其它具体参数、除甲醛涂料配比及除甲醛效果见下表。

[0038] 表一、不同配比条件下除甲醛滤芯的甲醛去除效果

[0039]

[0040] 注：配方中活性炭、过氧化钙、氧化钙、二氧化锰、碳酸钾的质量均为配置除甲醛涂料时的使用量，而不是实际负载量。负载量可以通过总负载量按照比例计算。