本發(fā)明涉及環(huán)保領域，尤其涉及一種空氣凈化濾網(wǎng)及其制備方法。

背景技術：

隨著工業(yè)的發(fā)展，隨之而來的空氣污染問題也日益嚴重，室內空氣污染也開始威脅著人類的健康。目前在空氣凈化產品的行業(yè)中，對于空氣中的顆粒污染物的凈化效果普遍都能滿足人們生活中的需求，然而室內空氣中也含有大量的來自大氣中的揮發(fā)性有害氣體以及來自家具建材會發(fā)出的甲醛等有害氣體成分，這些有害氣體會嚴重損害人體的健康，而且難以通過簡單的過濾清除。

目前主要采用空氣凈化器產品進行針對性的空氣凈化處理，而市場上主流的空氣凈化器產品主要是采用沾有凈化材料的濾網(wǎng)對有害氣體進行吸附清除，濾網(wǎng)的粘合面積有限，凈化空氣的接觸面積不大，大大限制了其凈化效果，且在使用過程中，僅被簡單粘合到濾網(wǎng)上的凈化材料容易脫落，散發(fā)到空氣中之后易損害人體的健康。

CN 102363087 A公開了一種空氣凈化過濾網(wǎng)，框架上安裝網(wǎng)，網(wǎng)表面覆蓋空氣凈化材料，且采用光觸媒作為空氣凈化材料。具有吸附能力強、使用壽命長、凈化空氣效果好的特點。然而在安裝到空氣凈化器后的使用過程中，在風力的作用下，該凈化濾網(wǎng)上簡單粘合的空氣凈化材料容易脫落而隨風進入到室內空氣中，對人體的健康不利。

CN 103566668 A公開了一種空氣凈化過濾網(wǎng)，采用顆粒狀的活性炭和遠紅外吸附材料填充作為空氣凈化材料?？梢杂行艋諝庵械挠泻怏w，且可以長效釋放出遠紅外，起到消毒的作用。但是凈化材料在制備成顆粒狀之后，其中的有效材料與空氣的接觸面大大減少，其凈化效率也會相應的降低。所以，很有必要研發(fā)出一種可應用于空氣凈化器產品的高性能空氣凈化濾網(wǎng)。

泡沫陶瓷具有強度高、硬度大、孔道分布密度大且孔道小、比表面積大的特點，經常用于充當粉體的骨架載體材料。然而，當應用于空氣凈化濾網(wǎng)中充當骨架載體材料時，通常采用浸漬法或涂覆法將凈化材料添加上去。浸漬法添加凈化材料往往是將泡沫陶瓷片浸沒到含有凈化材料的溶液中，干燥后得到所需要的凈化濾網(wǎng)。由于凈化材料在溶液被稀釋了，故通過浸漬法得到的空氣凈化濾網(wǎng)中凈化材料的含量有限，難以提升其空氣凈化能力。所謂的涂覆法就是將凈化材料調制成漿料后，將漿料涂覆到泡沫陶瓷上，烘干后得到空氣凈化濾網(wǎng)。在采用涂覆法制備的空氣凈化濾網(wǎng)中，泡沫陶瓷的內部通常難以完全粘上凈化材料，導致凈化材料的有效凈化面積減少，難以達到最佳的凈化效果。另外，在用泡沫陶瓷為載體的空氣凈化濾網(wǎng)中，凈化材料都是通過普通的粘結劑粘合到泡沫陶瓷表面和內部孔道中，在空氣凈化器的使用中容易脫落，隨風溢出的凈化材料對使用者的健康不利。

在凈化材料這一方面，目前研究較多的有以物理吸附清除有害氣體的活性炭等多孔吸附材料；還有催化有害氣體分解的催化劑材料。其中催化分解材料可以將有害氣體催化分解，杜絕了二次污染。目前常用的催化分解材料主要有光催化分解材料、貴金屬、稀土金屬氧化物、過渡金屬及其氧化物等。其中光催化分解材料需要有光照的情況下才能使用，不適用于全天運行的空氣凈化器設備；貴金屬材料具有優(yōu)秀的催化性能，但是其昂貴的價格局限了其應用范圍，難以應用到普遍的空氣凈化器產品中；由于價格低廉且催化活性較高，過渡金屬、稀土金屬及其氧化物開始吸引了人們的目光，成為催化劑材料。然而，由于原子結構和尺寸存在互補性，所以通常會選用兩種以上的催化劑材料制備成復合催化劑，以便起到協(xié)同作用，提高材料的催化性能。

技術實現(xiàn)要素：

基于上述所提到的問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種高性能空氣凈化濾網(wǎng)及其制備方法，這種空氣凈化濾網(wǎng)具有風阻小，使用安全和凈化效率高的特點；且凈化材料的制備工藝要求簡單易于放大操作，非常適合工業(yè)化批量生產。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：一種空氣凈化濾網(wǎng)，由載體和催化劑組成，載體由泡沫陶瓷組成，泡沫陶瓷通過酸性活化劑活化處理后再通過表面改性劑進行表面改性處理，催化劑是包括氧化錳、氧化鎳和氧化鈰復合催化劑。

具體地，該高性能空氣凈化濾網(wǎng)，采用風阻小，具有多孔結構泡沫陶瓷作為載體，制備出能高效催化分解空氣中揮發(fā)性有害氣體的復合催化劑材料漿料，并將復合催化劑漿料涂覆與泡沫陶瓷載體上，最后烘干處理后得到空氣凈化器用高性能空氣凈化濾網(wǎng)。

本發(fā)明在制備空氣凈化濾網(wǎng)的過程中，首先將泡沫陶瓷的表面和內部空氣進行活化和改性處理，改變其表面性能，大大提高泡沫陶瓷對凈化材料的親和性能；另外是利用噴涂法將凈化材料制備成的漿料噴涂到泡沫陶瓷的表面和內部，使得泡沫陶瓷的內部孔道也能負載上凈化材料，增加了凈化材料的負載量，提高了空氣凈化濾網(wǎng)的凈化能力。

在制備空氣凈化濾網(wǎng)的過程中，采用氧化鋁泡沫陶瓷作為凈化濾網(wǎng)的骨架材料。為了使得凈化材料能更牢固的粘合在骨架材料上，先后對泡沫陶瓷進行表面的活化和改性處理，以增強泡沫陶瓷對空氣凈化材料的粘合力，提高其粘合效率。采用酸性活化劑浸泡泡沫陶瓷對其表面及內部空隙進行活化反應處理后，取出清洗干凈，再用表面改性劑浸泡對其進行表面改性處理待用。

凈化材料采用沉淀法生產，將錳鹽、鎳鹽、鈰鹽和表面活性劑溶解于水中在常溫下進行攪拌得到混合液，待充分溶解之后再加入強堿將混合液的pH調節(jié)至8.0-10.5之后，反應1-30h后過濾得到濾渣，最后將所得濾渣與硅微粉按照質量比1∶0.1-9進行混合得到漿料，再通過噴涂機將所得漿料噴灑到空氣凈化濾網(wǎng)用載體的表面及孔道內部得到空氣凈化濾網(wǎng)前驅體，最后將空氣凈化濾網(wǎng)前驅體在200-450℃下煅燒0.5-6h后得到空氣凈化濾網(wǎng)。

作為優(yōu)選，所述的泡沫陶瓷選用氧化鋁泡沫陶瓷；

作為優(yōu)選，所述的酸性活化劑可以選用鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸中的一種或任意幾種的混合物；

作為優(yōu)選，所述的酸性活化劑中氫離子的濃度范圍為0.01-3mol/L；

作為優(yōu)選，所述的泡沫陶瓷活化處理的溫度為0-95℃；

作為優(yōu)選，所述的泡沫陶瓷活化處理的時間為0.1-30h；

作為優(yōu)選，所述的表面改性劑選用羧甲基纖維素(CMC)；

作為優(yōu)選，所述的表面改性劑的濃度范圍為0.1-5mol/L；

作為優(yōu)選，所述的泡沫陶瓷表面改性處理溫度為0-95℃；

作為優(yōu)選，所述的泡沫陶瓷表面改性處理時間為0.1-30h；

作為優(yōu)選，所述的錳鹽可以選用硫酸錳、硝酸錳、氯化錳和醋酸錳中的任意一種或多種；

作為優(yōu)選，所述的鎳鹽可以選用硫酸鎳、氯化鎳、硝酸鎳中的任意一種或多種；

作為優(yōu)選，所述的鈰鹽可以選用硝酸鈰、硫酸鈰、硝酸鈰按、硫酸鈰銨中的任意一種或多種；

作為優(yōu)選，所述的表面活性劑可以選用羧甲基纖維素(CMC)、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉任意一種或多種；

作為優(yōu)選，所述的強堿可以選用氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水任意一種或多種；

作為優(yōu)選，所述的硅微粉可以選用氣相法生產的超細硅微粉；

作為優(yōu)選，所述的錳鹽、鎳鹽和鈰鹽的投料摩爾比為(1.12-1.55)∶(0.17-0.35)∶(0.036-0.11)，其中優(yōu)選配比為(1.36-1.55)∶(0.17-0.28)∶(0.036-0.07)。

作為優(yōu)選，所述的表面活性劑的添加量占溶液的總質量比為0.01％-4％。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下特點：

1、采用風阻小，接觸面大的泡沫陶瓷作為凈化濾網(wǎng)的骨架材料，凈化效率更高；

2、將泡沫陶瓷的表面性能進行改性處理，增強了其表面親和性，結合煅燒工藝，可以將凈化材料進行更牢固的粘合，防止其在使用過程中脫落，增強了該凈化濾網(wǎng)的使用安全性能；

3、采用復合金屬氧化物催化劑，具有更高效的催化性能。

附圖說明

圖1為所述空氣凈化濾網(wǎng)制備流程圖

圖2為所制備的催化劑材料的SEM圖

具體實施例

實施例1

在200g純水中依次加入24.98g六水硝酸錳、2.63g六水硫酸鎳、1.33g六水硝酸鈰和1g羧甲基纖維素，攪拌使之充分溶解直至形成澄清的混合鹽溶液。配制2mol/L的氫氧化鈉溶液，往上述混合鹽溶液中加入9.5mL上述氫氧化鈉調節(jié)溶液的pH至10，并伴隨著劇烈的攪拌，反應2h后，抽濾混合溶液，得到濾渣待用。

取一塊尺寸合適的泡沫陶瓷片清洗干凈并烘干待用，并配制1mol/L的鹽酸溶液和2mol/L的CMC溶液。將上述泡沫陶瓷片放入到1mol/L的鹽酸溶液中，室溫浸漬2h后，取出用純水清洗待用；再將上述活化后的泡沫陶瓷放入到2mol/L的CMC溶液中，室溫浸漬10h后取出待用。

將上述濾渣與8.0g硅微粉混合，加入少量的無水乙醇進行調漿，得到適合的漿料后用噴涂機將漿料噴涂到上述改性后的泡沫陶瓷片上，混合均勻之后再放入到400℃條件下煅燒1h后取出，冷卻后即得到了高效空氣凈化濾網(wǎng)。

在上述制備的高效空氣凈化濾網(wǎng)中，取出面積為10cm²的一塊安裝到內腔剛好與之相匹配的空氣凈化器中。將該空氣凈化器放入到10m³的測試倉內進行測試，另外，將測試艙與甲醛發(fā)生器及氣相色譜儀相連接。通過蠕動泵將甲醛發(fā)生器中產生的甲醛鼓入測試艙內直至艙內甲醛濃度為10mg/m³，待甲醛濃度穩(wěn)定后開啟其中的空氣凈化器，在測試的過程中，通過氣相色譜儀在線檢測測試艙內甲醛的濃度，記錄甲醛濃度隨著時間的變化值。檢測結果表明，含有本實施例中制備高效空氣凈化濾網(wǎng)的空氣凈化器1h在室溫條件下對10m³測試艙內濃度為10mg/m³的甲醛去除率為90％。

實施例2

在200g純水中依次加入0.28g一水硫酸錳、0.22g六水硝酸鎳、0.03g六水硝酸鈰和0.02g十六烷基三甲基溴化銨，攪拌使之充分溶解直至形成澄清的混合鹽溶液。配制2mol/L的氫氧化鈉溶液，往上述混合鹽溶液中加入5mL上述氫氧化鈉調節(jié)溶液的pH至8，并伴隨著劇烈的攪拌，反應30h后，抽濾混合溶液，得到濾渣待用。

取一塊尺寸合適的泡沫陶瓷片清洗干凈并烘干待用，并配制1.5mol/L的硫酸溶液和5mol/L的羧甲基纖維素溶液。將上述泡沫陶瓷片放入到1.5mol/L的硫酸溶液中，室溫浸漬0.5h后，取出用純水清洗待用；再將上述活化后的泡沫陶瓷放入到5mol/L的羧甲基纖維素溶液中，室溫浸漬30h后取出待用。

將上述濾渣與1.98g硅微粉混合，加入少量的無水乙醇進行調漿，得到適合的漿料后用噴涂機將漿料噴涂到上述改性后的泡沫陶瓷片上，混合均勻之后再放入到200℃條件下煅燒6h后取出，冷卻后即得到了高效空氣凈化濾網(wǎng)。

高效空氣凈化濾網(wǎng)性能測試同實施例1，檢測結果表明，含有本實施例中制備高效空氣凈化濾網(wǎng)的空氣凈化器1h在室溫條件下對10m³測試艙內濃度為10mg/m³的甲醛去除率為80％。

實施例3

在200g純水中依次加入0.88g四水硝酸錳、0.21g六水硫酸鎳、0.33g六水硝酸鈰和2g十六烷基三甲基溴化銨溶液，攪拌使之充分溶解直至形成澄清的混合鹽溶液。配制2mol/L的氫氧化鈉溶液，往上述混合鹽溶液中加入7mL上述氫氧化鈉調節(jié)溶液的pH至9，并伴隨著劇烈的攪拌，反應20h后，抽濾混合溶液，得到濾渣待用。

取一塊尺寸合適的泡沫陶瓷片清洗干凈并烘干待用，并配制0.1mol/L的氫氟酸溶液和4mol/L的CMC溶液。將上述泡沫陶瓷片放入到0.1mol/L的氫氟酸溶液中，室溫浸漬0.1h后，取出用純水清洗待用；再將上述活化后的泡沫陶瓷放入到4mol/L的CMC溶液中，室溫浸漬20h后取出待用。

將上述濾渣與2.5g硅微粉混合，加入少量的無水乙醇進行調漿，得到適合的漿料后用噴涂機將漿料噴涂到上述改性后的泡沫陶瓷片上，混合均勻之后再放入到300℃條件下煅燒4h后取出，冷卻后即得到了高效空氣凈化濾網(wǎng)。

高效空氣凈化濾網(wǎng)性能測試同實施例1，檢測結果表明，含有本實施例中制備高效空氣凈化濾網(wǎng)的空氣凈化器1h在室溫條件下對10m³測試艙內濃度為10mg/m³的甲醛去除率為85％。

實施例4

在200g純水中依次加入2.99g六水硝酸錳、0.57g六水硫酸鎳、0.35g六水硝酸鈰和2g十二烷基磺酸鈉溶液，攪拌使之充分溶解直至形成澄清的混合鹽溶液。配制2mol/L的氫氧化鈉溶液，往上述混合鹽溶液中加入8.7mL上述氫氧化鈉調節(jié)溶液的pH至9.5，并伴隨著劇烈的攪拌，反應5h后，抽濾混合溶液，得到濾渣待用。

取一塊尺寸合適的泡沫陶瓷片清洗干凈并烘干待用，并配制0.05mol/L的氫氟酸和0.1mol/L的鹽酸混合溶液和1mol/L的CMC溶液。將上述泡沫陶瓷片放入到上述混合酸酸溶液中，室溫浸漬1h后，取出用純水清洗待用；再將上述活化后的泡沫陶瓷放入到3mol/L的CMC溶液中，室溫浸漬15h后取出待用。

將上述濾渣與8.06g硅微粉混合，加入少量的無水乙醇進行調漿，得到適合的漿料后用噴涂機將漿料噴涂到上述改性后的泡沫陶瓷片上，混合均勻之后再放入到350℃條件下煅燒3h后取出，冷卻后即得到了高效空氣凈化濾網(wǎng)。

高效空氣凈化濾網(wǎng)性能測試同實施例1，檢測結果表明，含有本實施例中制備高效空氣凈化濾網(wǎng)的空氣凈化器1h在室溫條件下對10m³測試艙內濃度為10mg/m³的甲醛去除率為87％。

實施例5

在200g純水中依次加入6.93g六水硝酸錳、2.62g六水硝酸鎳、2.17g六水硝酸鈰和3g十二烷基硫酸鈉溶液，攪拌使之充分溶解直至形成澄清的混合鹽溶液。配制2mol/L的氫氧化鈉溶液，往上述混合鹽溶液中加入11.5mL上述氫氧化鈉調節(jié)溶液的pH至11，并伴隨著劇烈的攪拌，反應2h后，抽濾混合溶液，得到濾渣待用。

取一塊尺寸合適的泡沫陶瓷片清洗干凈并烘干待用，并配制0.05mol/L的氫氟酸、0.05mol/L的硝酸和0.05mol/L的鹽酸混合溶液和2.5mol/L的CMC溶液。將上述泡沫陶瓷片放入到上述混合酸酸溶液中，室溫浸漬8h后，取出用純水清洗待用；再將上述活化后的泡沫陶瓷放入到2.5mol/L的CMC溶液中，室溫浸漬25h后取出待用。

將上述濾渣與9.94g硅微粉混合，加入少量的無水乙醇進行調漿，得到適合的漿料后用噴涂機將漿料噴涂到上述改性后的泡沫陶瓷片上，混合均勻之后再放入到250℃條件下煅燒5h后取出，冷卻后即得到了高效空氣凈化濾網(wǎng)。

高效空氣凈化濾網(wǎng)性能測試同實施例1，檢測結果表明，含有本實施例中制備高效空氣凈化濾網(wǎng)的空氣凈化器1h在室溫條件下對10m³測試艙內濃度為10mg/m³的甲醛去除率為90％。

以上內容僅為本發(fā)明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發(fā)明的限制。