本發(fā)明涉及高效空氣過濾器及其制備方法，具體涉及一種含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器及其制備方法。

背景技術(shù)：

工業(yè)化的不斷加劇，空氣污染的問題開始受到人們的重視，在這種情況下空氣凈化器應(yīng)運而生，高效空氣過濾器（HEPA）是現(xiàn)在多數(shù)空氣凈化器上所采用的主要過濾網(wǎng)，主要用于過濾直徑在0.3μm以上的小分子顆?；覊m及各種懸浮物。

目前，市場上美國3M、夏普等多家公司主要研發(fā)HEPA，材質(zhì)種類繁多，有PP濾紙、玻璃纖維、PP+PET復(fù)合濾紙、熔噴滌綸無紡布和熔噴玻璃纖維等，采用的不同的凈化技術(shù)，雖然一定程度上起到了改善空氣品質(zhì)的作用，但是不同程度地存在阻力較大、使用壽命短、不能再生等各種缺點。

納米材料光催化環(huán)境污染治理技術(shù)是國際上普遍認(rèn)可的治理低濃度有機污染氣體、消毒滅菌最有效的先進(jìn)技術(shù)，它具有反應(yīng)條件溫和、經(jīng)濟和對細(xì)菌、病毒，及污染物全面處理的特點。但是只能清除部分揮發(fā)性有機物，分解部分有氣味的氣體，凈化效率較低；負(fù)離子凈化依靠吸附帶正電離子的懸浮顆粒，中和成無電荷后沉降，使空氣得到凈化。但是負(fù)離子凈化空氣僅僅是降低空氣中的懸浮顆粒物的濃度，不能殺死病毒、細(xì)菌，也不能分解污染物；臭氧消毒不但對各種細(xì)菌有極強的殺滅能力，而且對殺死霉菌也很有效。但是臭氧有很強的腐蝕性，對人的呼吸系統(tǒng)有刺激作用，不宜在有人的條件下使用，同時對橡膠制品，如沙發(fā)、醫(yī)用膠手套、膠皮管等均有腐蝕；多層過濾除塵能捕捉包括液滴在內(nèi)的任何形式顆粒物，依靠密集的過濾網(wǎng)格，采用物理過濾方式，這就存在一個明顯的缺點：密度越高的過濾器濾除的塵埃顆粒直徑越小，凈化效果越好，但會產(chǎn)生很強的阻力，降低風(fēng)速，影響凈化效率，因而單靠過濾網(wǎng)凈化有一定的局限性，需加大風(fēng)機功率，這樣噪音易超標(biāo)，能耗較高，且高效濾網(wǎng)要經(jīng)常更換，耗材量大；靜電除塵依靠高壓靜電形成的電場磁力吸附空氣中的灰塵，減少灰塵而凈化空氣。但是它不能直接殺死病毒、細(xì)菌，分解污染物，若積塵太多未清理或靜電吸塵器效率下降，易造成二次污染。同時由于高壓放電的緣故，需配置安全保護(hù)裝置，在大型公共場所或?qū)ο緱l件要求較高的室內(nèi)場所一般不宜使用，也不適合民用；紫外線消毒電離那些被紫外線直接照射的有機物分子、細(xì)菌、病毒等使之分解、失活。但是紫外線對有機污染物、灰塵無法凈化，所以此技術(shù)多用于醫(yī)院消毒，且強度要求較高，純紫外線一般要在10000μW以上，所以能耗較高；凈離子群空氣凈化技術(shù)是由夏普獨自開發(fā)的空中除菌技術(shù)，高壓電將有害細(xì)菌，病毒等分解，不需要濾網(wǎng)，降低風(fēng)阻，提高效率，但高壓電本身也存在安全問題，同樣需要配套安全保護(hù)措施；活性炭凈化技術(shù)依靠活性炭高度發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，構(gòu)成一個強大吸附力場，將氣體分子吸入孔內(nèi)，達(dá)到凈化空氣的作用，但是活性炭僅僅是物理吸附作用，凈化能力有限，并且活性炭不可再生，過濾網(wǎng)維護(hù)成本高，HEPA過濾網(wǎng)的使用壽命僅能維持在半年左右，更換費用昂貴，此外國內(nèi)沒有相應(yīng)的回收機制，對環(huán)境造成污染。

CN1087251A公開了一種帶有鉤狀纖毛的鬃式纖毛除塵刷。該發(fā)明利用鬃式纖毛在操作中易于倒伏的特性，將鬃式纖毛除塵刷兩側(cè)的部分纖毛變形為帶有鉤端向外的倒鉤的鉤狀纖毛，這樣當(dāng)纖毛倒伏時，利于清除絮狀塵埃。但該發(fā)明僅用于制備成吸塵器吸頭毛刷，并且需要另外自行清理纖毛上的塵埃，操作不便。CN105457406A公開了一種多能效低風(fēng)阻空氣凈化過濾網(wǎng)。該多能效低風(fēng)阻空氣凈化過濾網(wǎng)由殼體、粗效過濾纖維網(wǎng)和以殼聚糖為主的功能材料組成，粗效過濾纖維網(wǎng)裝在殼體中，以殼聚糖為主的功能材料附著在所述粗效過濾纖維網(wǎng)上。以此過濾空氣中的細(xì)顆粒物、甲醛、VOC等多種污染物，是一種多能效、低風(fēng)阻、高容塵量、長時效的空氣凈化過濾網(wǎng)。但是，該多能效低風(fēng)阻空氣凈化過濾網(wǎng)仍是采用物理吸附的方式，并采用了大量化學(xué)試劑，更換頻繁，同時容易造成環(huán)境污染。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是：針對市場上為了凈化越來越小的顆粒物例如PM0.3，而將HEPA的網(wǎng)格越做越小而引起風(fēng)阻太大，并且壽命不高，需要經(jīng)常替換的弊端，發(fā)明人從除塵刷上鬃式纖毛獲得靈感，采用附著纖毛的HEPA過濾器使得同時結(jié)合多相凈化技術(shù)，將多相凈化的篩板和帶纖毛的HEPA過濾器合二為一，更加有效地解決細(xì)小顆粒物的凈化問題，同時降低風(fēng)阻，壓縮體積。

因此提供的一種含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器及其制備方法， 包括豎直或傾斜設(shè)置的基板，所述基板是三維通孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或部分孔洞彼此相連的多孔結(jié)構(gòu)；所述基板包含纖毛，所述纖毛附著于所述三維通孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中或多孔結(jié)構(gòu)的孔洞中；工作時，液體自上而下通過所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器，風(fēng)從左到右通過所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器。附著的纖毛在工作時和液體接觸，由于材料的親水性或靜電作用，形成水膜，高效過濾空氣中所攜帶的小分子顆粒灰塵及各種懸浮物，并通過溶解作用將空氣中的易溶性氣體分子從空氣中去除。

進(jìn)一步地，還包括設(shè)置于所述基板上方的噴淋頭。

進(jìn)一步地，所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器可以包含多個平行放置的基板。風(fēng)從左到右經(jīng)過多級基板，形成多級凈化。

進(jìn)一步地，所述纖毛的材質(zhì)是親水材料，最好具備高強度、納米尺寸和靜電吸附性。

進(jìn)一步地，纖毛長度為1-10000μm，寬度為0.05-10μm。

進(jìn)一步地，所述基板中三維通孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)果的孔洞尺寸為0.001-10cm²。

進(jìn)一步地，所述基板的縱向厚度是1-400mm。

進(jìn)一步地，所述基板的材料是材料是氧化鋁、氧化硅、氮化硅、碳化硅、聚氨酯、麥飯石中的一種或幾種。

本發(fā)明還提供一種含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器的制備方式，其特征在于，包括以下制備步驟：

（1）在熔融狀態(tài)的高分子材料，例如塑料中加入粘結(jié)劑，混合均勻后將所述基板浸漬其中，反復(fù)提拉幾次；

（2）將浸漬提拉過的基板風(fēng)干，再用水沖洗，去除表面粘附地不牢固的纖毛，得到含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器。

進(jìn)一步地，步驟A中高分子材料可以是聚酰亞胺、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、聚四氟乙烯、尼龍、聚氨酯和聚丙烯中的一種。

在使用時，所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器可以是連續(xù)性進(jìn)行，也可以間歇性進(jìn)行，具體做法是間歇性打開噴淋頭噴撒液體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1） 現(xiàn)有技術(shù)中HEPA能過濾掉PM0.3的網(wǎng)孔太小，風(fēng)阻太大，并且壽命不高，需要經(jīng)常替換，本發(fā)明在較大的孔洞尺寸結(jié)構(gòu)中設(shè)置了纖毛用來過濾細(xì)微顆粒物減少了風(fēng)阻，降低了能耗；并且結(jié)合多相凈化模塊使用，通過水流帶走附著在纖毛上的顆粒物，可以循環(huán)使用，提高壽命。

2） 所述纖毛材料采用親水材料制成，最好是高強度、小尺寸、靜電極性的聚酰亞胺，一定程度上也具有抑菌的作用，使用壽命長。

3） 將多相凈化的篩板和帶纖毛的HEPA過濾器合二為一大大壓縮了整機的體積，推動了微型空氣凈化器的發(fā)展。

4） 通過設(shè)置多個基板，形成多級凈化，成倍提高凈化效率；可以連續(xù)性或間歇性進(jìn)行，操作方式靈活可控。

附圖說明

圖1為實施例中含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為實施例中含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器的單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實施例中含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器的側(cè)視圖。

1-基板；2-纖毛。

具體實施方式

以下通過特定的具體實施說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。

實施例

如圖1-3所示的含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器包括豎直設(shè)置的基板1，實際操作中也可以傾斜放置。所述基板是三維通孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或部分孔洞彼此相連的多孔結(jié)構(gòu)；基板1可以是圓形或方形。所述基板1包含纖毛2，所述纖毛2附著于所述三維通孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中或多孔結(jié)構(gòu)的孔洞中。

所述基板1中三維通孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或多孔結(jié)果的孔洞尺寸為0.001-10cm²，所述基板1的縱向厚度是1-400mm。所述基板1的材料是材料是氧化鋁、氧化硅、氮化硅、碳化硅、聚氨酯、麥飯石中的一種或幾種。

所述纖毛2的材質(zhì)是親水材料，本實施例中使用的是具備高強度、納米尺寸和靜電吸附性的聚酰亞胺。

纖毛2長度為1-10000μm，寬度為0.05-10μm。

所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器還包括設(shè)置于所述基板1上方的噴淋頭。

所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器可以包含多個平行放置的基板1，風(fēng)從左到右經(jīng)過多級基板，形成多級凈化。

所述的含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器的制備方式包括以下制備步驟：

1） 在熔融狀態(tài)的高分子材料，例如塑料中加入粘結(jié)劑，混合均勻后將所述基板浸漬其中，反復(fù)提拉幾次；

2）將浸漬提拉過的基板風(fēng)干，再用水沖洗，去除表面粘附地不牢固的纖毛，得到含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器。

上述步驟中高分子材料可以是聚酰亞胺、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛樹脂、聚四氟乙烯、尼龍、聚氨酯和聚丙烯中的一種。

所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器是作為凈化模塊內(nèi)置于空氣凈化器中使用的，并且使用環(huán)境限于液體環(huán)境，使用時需要采用適當(dāng)排水裝置，所述過濾器實質(zhì)上是將多相凈化技術(shù)中的篩板和帶纖毛的HEPA過濾器合二為一，使得凈化效率顯著提高，尤其是去除PM2.5以下直徑的顆粒物，并大大延長了使用壽命。在使用時，所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器可以是連續(xù)性進(jìn)行，也可以間歇性進(jìn)行，具體做法是間歇性打開噴淋頭噴撒液體。

如圖3所示，工作時，液體自上而下通過所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器，基板上形成天然液膜，風(fēng)從左到右通過所述含纖毛的多相凈化高效空氣過濾器，附著的纖毛在工作時和液體接觸，由于材料的親水性或靜電作用，形成水膜，高效過濾空氣中所攜帶的小分子顆?；覊m及各種懸浮物，并通過溶解作用將空氣中的易溶性氣體分子從空氣中去除，而留在基板或纖毛上的污染物經(jīng)過水流被沖刷帶走。該過濾器的凈化總效率可達(dá)到99.999%。

以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例，上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而并非對本發(fā)明任何形式上和實質(zhì)上的限制，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明方法的前提下，還將可以做出若干改進(jìn)和補充，這些改進(jìn)和補充也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當(dāng)可利用以上所揭示的技術(shù)內(nèi)容而做出的些許更動、修飾與演變的等同變化，均為本發(fā)明的等效實施例；同時，凡依據(jù)本發(fā)明得到實質(zhì)技術(shù)對上述實施例所作的任何等同變化的更動、修飾與演變，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。