專利名稱：清除香煙煙霧的濾料及其制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用天然礦物微晶復合材料組成的微孔海綿體濾芯，本發明進一步涉及這種濾料的的制作工藝。
背景技術：
現代化的家庭、車廂等為了滿足舒適要求，常常因使用空調而設計成封閉型的，造成內部空氣的污濁程度大大升高，特別是有人吸煙時，環境中含有大量的物質如焦油、CO、尼古丁、塵埃，以及近期發現的二惡英等，對人體十分有害。據統計，我國目前有近3億煙民，“被動吸煙”的危害已引起社會的高度重視。
盡管目前市場上現有一些類似于室內空氣凈化的產品，如利用過濾、吸附、凝聚塵埃、負離子清除煙塵等功能，達到凈化空氣的效果，這種淺層物理功能為主的凈化器，盡管在一定程度上有效，但只是起到治標不治本的作用。其缺點在于對香煙中的異味、CO、尼古丁、微生物等造成的污染清除效果不理想。這類產品的典型代表是利用HEPA高密度濾材作為凈化芯的空氣凈化類產品。其主要是對微粒灰塵的凈化效率高，但對非固體微粒的污染和香煙煙霧等達不到理想凈化效果，且凈化芯壽命有限，更換頻繁。另一類產品是以揮發性殺菌藥物和臭氧或負離子結合，從而達到使空氣中的灰塵沉降、殺滅病原菌的效果。此類凈化產品的缺點是易產生二次污染如排泄殘余藥劑及臭氧。
發明內容
本發明要解決的技術問題是尋找一種材料，它能有效清除香煙煙霧所帶來的有害氣體，減少對被動吸煙者的危害，同時釋放空氣負離子，有效改善生活環境，而且清除煙霧效果好，使用方便，有效壽命長，成本低。同時要尋找解決這種材料的生產方法。
為了解決上述技術問題，本發明基于在研究天然礦物晶體，特別是黑色電氣石和沸石時發現，在環境溫度發生變化時，電氣石微晶可產生熱釋電和紅外輻射功能，并可釋放空氣負離子，可有效改善生活環境的原理，以及沸石礦物所具有吸附、分離流體的性質的基礎上找到了下述的技術方案。它是由天然電氣石、沸石、二氧化鈦和遠紅外氧化鋯等多種無毒無害的礦物微晶制成的復合材料，并經有機發泡劑制成海綿體濾芯。
本發明的濾料由礦物微晶復合材料粉料與塑料兩部分按3∶1重量比混合組成微孔海綿體。其中礦物微晶復合材料粉料由電氣石微晶∶沸石∶遠紅外氧化鋯石粉∶二氧化鈦粉＝60～65∶10～15∶10～15∶15～20重量百分比組成。
本發明的具體工藝步驟如下首先，將天然礦物黑色電氣石、沸石分別進行漂洗、烘干，粉碎；接著，按下列重量百分比混合電氣石微晶粉∶沸石粉∶遠紅外氧化鋯石粉∶二氧化鈦粉＝60～65％∶10～15％∶10～15％∶15～20％；再經球磨到粉末粒徑在100～120目，然后，將上述微晶粉料在450～500℃加熱3～4小時，完成粉料的活化處理工作。接著將上述粉料與塑料、發泡劑按3∶1∶0.1重量比混合、攪拌發泡制成微孔海綿體。
本發明所需要的天然礦物如黑色電氣石、沸石原料在混合前先進行篩選，去除礦物中的雜質和圍巖，并對其成分進行檢測和處理控制，要求原料的氧化鐵含量不超過4.5％，氧化鎂含量不低于5.0％，放射性指標必須小于國家規定安全指標。
本發明的優點是1.由于本發明的材料采用了以廉價的天然黑色電氣石和沸石為主要原料的天然礦物微晶原料，并對其成分組元進行檢測和控制，經活化和復合處理后，制成微孔海綿體濾料，大大增加了香煙煙霧與礦物微晶的接觸面積，能有效地達到清除煙霧的目的。
2.本發明采用的礦物微晶體具有熱釋電和強紅外輻射效應，香煙煙霧的溫度往往高于環境溫度，因此本發明的濾料對香煙煙霧具有比現有空氣凈化劑更好的吸附和凈化功能，凈化效率高，使用有效期長。
3.礦物微晶在溫度變化條件下，還可釋放空氣負離子，使本發明的濾料對有害氣體如胺、醛類具有分解和清除作用、對空氣中的微小塵矣，焦油液滴等具有吸附收集和分離功效外，還可改善生活環境的空氣質量。
4.本發明采用的是傳統的加工工藝，如洗礦、球磨、加熱活化復合，所以本發明制作工藝簡單，成本低廉，性能可靠。
5.本發明的活化復合處理是在氧化性空氣中進行，處理溫度低(450～500℃)，能耗小，易于控制。
圖1為本發明的微孔海綿體濾料結構放大圖，該濾料的結構放大40倍。
具體實施例方式
實施例1本發明所選用廉價的天然黑色電氣石、沸石、遠紅外氧化鋯和二氧化鈦粉末混合制成礦物微晶復合材料，其中黑色電氣石產于云南馬關-麻栗坡礦帶中部，主要礦物組成及化學成分如表1和表2所示。沸石、遠紅外氧化鋯和二氧化鈦粉末從市場購得，主要成分分別為Na[AlSi5O12]3H2O、ZrO2和TiO2。
首先，將天然礦物黑色電氣石、沸石分別進行漂洗、烘干，粉碎；接著，按下列重量百分比比例混合電氣石微晶∶沸石∶遠紅外氧化鋯石粉∶二氧化鈦粉＝60％∶12％∶10％∶18％；經球磨到粉末粒徑為120目左右，然后將上述微晶復合粉料在箱式加熱爐中緩慢加熱到480℃，保溫3.5小時后隨爐冷卻至室溫，完成粉料的活化處理制成本發明的濾芯粉料。接著將上述粉料與聚苯乙烯塑料及普通的發泡劑按重量比3∶1∶0.1的比例混合攪拌發泡制成微孔海綿體，按香煙煙霧清除器的樣機尺寸求要切割成相應直徑、厚度的圓形或其他形狀的微孔海綿體濾料芯。
表1電氣石主要礦物組成(wt％)
表2電氣石主要化學成分(wt％)
本發明所制得的濾芯微孔分布均勻，海綿體材料強度、韌性良好，使用壽命長，以檢測濾芯吸附性能和礦物微晶復合材料凈化煙霧功能優越。在環境溫度9℃，濕度75％，氣壓104.4Kpa條件下，甲醛的凈化效果，相對濃度比下降39.8％，可明顯降低香煙中的焦油含量。在自制的容積為36升的有機玻璃鐘罩中充入一支香煙的煙霧，在20秒鐘之內可將煙霧完全清除。
實施例2本發明所選用廉價的天然黑色電氣石、沸石、紅外氧化鋯和二氧化鈦粉末混合制成礦物微晶復合材料，其中黑色電氣石產于云南馬關-麻栗坡礦帶邊緣區域，主要礦物組成及化學成分如表3和表4所示。沸石、遠紅外氧化鋯和二氧化鈦粉末從市場購得，主要成分分別為Na[AlSi5O12]3H2O、ZrO2和TiO2。首先，將天然礦物黑色電氣石、沸石分別進行漂洗、烘干，粉碎；接著按下列重量百分比混合電氣石微晶∶沸石粉∶遠紅外氧化鋯石粉∶二氧化鈦粉＝65％∶10％∶10％∶15％；再經球磨到粉末粒徑為100目左右。
然后將上述微晶復合粉料在箱式加熱爐中緩慢加熱到450℃，保溫4小時后隨爐冷卻至室溫，完成粉料的活化處理制成本發明的粉料。接著將上述粉料與聚乙烯塑料、通用發泡劑按重量3∶1∶0.1的比例混合攪拌制成微孔海綿體，按香煙煙霧清除器的樣機尺寸求要切割成相應直徑、厚度和形狀的微孔海綿體濾芯，即完成本發明的礦物微晶復合材料香煙煙霧海綿體濾芯的制作。
表3電氣石主要礦物組成(wt％)
表4電氣石主要化學成分(wt％)
權利要求
1.清除香煙煙霧的濾料，其特征在于由礦物微晶復合粉料∶發泡塑料＝3∶1組成的微孔海綿體，其中礦物微晶復合粉料由電氣石微晶∶沸石∶遠紅外氧化鋯石粉∶二氧化鈦粉＝60～65∶10～15∶10～15∶15～20重量百分比組成。
2.根據權利要求1所述的清除香煙煙霧的濾料，其特征在于所述的微孔海綿體的微孔尺寸在0.05～0.3mm。
3.一種制造權利要求1所述的清除香煙煙霧的濾料的方法，其特征在于首先，將天然礦物黑色電氣石、沸石分別進行漂洗、烘干，粉碎得到電氣石微晶和沸石粉；接著，按下述重量百分比稱量和混合電氣石微晶粉∶沸石粉∶遠紅外氧化鋯石粉∶二氧化鈦粉＝60～65％∶10～15％∶10～15％∶15～20％；再經球磨到粉末粒徑在100～120目，然后將上述微晶粉料在450～500℃加熱3～4小時，完成粉料的活化處理工作；最后將上述粉料∶塑料∶發泡劑＝3∶1∶0.1重量比混合，攪拌發泡制成微孔海綿體。
4.根據權利要求2所述的方法，其特征在于所述的礦物微晶復合材料的活化處理工藝是在氧化性環境中進行在箱式加熱爐中通入氧氣。
全文摘要
清除香煙煙霧的濾料及其制作方法，涉及一種用天然礦物微晶復合而成的濾料和制作工藝。濾料由含電氣石微晶∶沸石∶遠紅外氧化鋯石粉∶二氧化鈦粉＝60～65％∶10～15％∶10～15％∶15～20％的粉料經塑料發泡成微孔海綿體。其工藝如下首先，將天然礦物黑色電氣石、沸石分別漂洗、烘干，粉碎制得電氣石微晶和沸石；接著，按上述比例混合；再球磨至100～120目，然后，在450～500℃加熱3～4小時，最后，將上述粉料∶塑料∶發泡劑＝3∶1∶0.1重量比混合、發泡制成微孔海綿體。本發明的濾料因在清除香煙煙霧同時還釋放大量負離子，所以不光能廣泛用于凈化空氣，而且特別適用于汽車、會客、會議和娛樂等吸煙場所的香煙煙霧清除，且有效期長，無二次污染。
文檔編號B01D53/00GK1404779SQ0112649
公開日2003年3月26日 申請日期2001年8月17日 優先權日2001年8月17日
發明者楊如增, 廖宗廷, 李冉, 王寧 申請人:同濟大學, 上海同濟珠寶科技有限公司