一种空气净化剂及其制备方法和空气净化装置

技术领域

本发明涉及一种空气净化剂及其制备方法和空气净化装置，具体涉及一种密闭空间空气净化二氧化碳吸收剂，属于空气净化剂技术领域。

背景技术

密闭空间中二氧化碳的清除是环境控制与生命保障系统的关键任务之一，在密闭空间中，如载人航天飞行器、空间工作站、避难硐室、深水工作站及潜艇等，二氧化碳的浓度过高会引起人体机能障碍，严重时器官衰竭危及生命安全。密度、粘度、比热容以及挥发性等物理特性，是衡量一种材料是否能够作为二氧化碳吸收剂的重要指标；而二氧化碳吸收剂的化学特性，例如化学反应速率、降解特性以及反应热，对整个二氧化碳吸收系统的运作和能耗起着决定性作用。

在实际应用过程中，要使用空气驱动单元驱动空气气流流经二氧化碳吸收剂，使二氧化碳吸收剂充分吸收密闭空间产生的二氧化碳需；并且传统二氧化碳吸收剂以颗粒物为主，气动阻力较大，因此会产生空气动力噪声。因此，研发一种在保证良好的空气净化能力的同时，具备良好的降噪效果，经济性高、环境友好性的空气净化剂，对化学方法吸收二氧化碳具有指导性意义。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的之一在于提供一种空气净化剂，所述空气净化剂具有良好的二氧化碳吸收特性和降噪效果，并且结构稳定，牢固强度高，便于运输和存储；

本发明的目的之二在于提供一种空气净化剂的制备方法；

本发明的目的之三在于提供一种空气净化装置，所述装置的药芯为本发明所述空气净化剂；所述空气净化装置结构稳定，便于运输和储存。

为实现本发明的目的，提供以下技术方案。

一种空气净化剂，所述空气净化剂由孔隙率为30％～60％的多孔材料整体压制成型，具有蜂窝束腔阵列结构；所述蜂窝束腔阵列结构为若干截面为正六边形、两端开口的空心柱状结构沿竖直方向紧密平行排列构成；

所述多孔材料是以吸收剂粉体和纤维为原料，采用发泡工艺制备得到的；

其中，所述吸收剂粉体为LiOH、NaOH和Ca(OH)

优选的，所述蜂窝束腔阵列结构中，每个蜂窝束腔的蜂窝壁厚为1mm～3mm，蜂窝孔内切圆直径为0.5mm～5mm，蜂窝束腔空心柱状通道的轴向相对粗糙度为0.12～0.25，周向相对粗糙度为0.12～0.25。

优选的，所述纤维为聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维和聚酰胺纤维中的至少一种；所述吸收剂粉体的质量为原料总质量的95％～98％。

一种本发明所述空气净化剂的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)将吸收剂粉体和纤维均匀混合，得到干料混合物；

(2)向步骤(1)得到的干料混合物中加入水并搅拌均匀，得到湿料混合物；加入水的质量为湿料混合物质量的10％～20％；

(3)向步骤(2)得到的湿料混合物中加入稀释后的发泡剂，低速搅拌制得糊状发泡混合浆体；

所述低速搅拌的转速为200r/min～500r/min，搅拌时间≥2min；

用水稀释发泡剂，稀释倍数为30～50倍；

(4)将步骤(3)得到的糊状发泡混合浆体用模具一次性压制、脱模成型，得到具有蜂窝束腔结构的空气净化剂。

优选的，所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十四烷基二甲基甜菜碱中的至少一种；所述发泡剂的质量为湿料混合物质量的0.3％。

一种空气净化装置，所述空气净化装置由药芯、粉尘滤布和框架组成；其中，所述药芯为本发明所述空气净化剂，所述粉尘滤布分别覆盖空气净化剂蜂窝束腔阵列结构两端开口的表面，所述框架固定安装在药芯外部，包覆支撑药芯。

优选的，所述粉尘滤布为厚度为1mm～3mm的无纺丝织物，所述无纺丝织物既具有良好通透性，又能有效隔离粉尘颗粒物；所述框架为金属材质。

有益效果

(1)本发明提供了一种空气净化剂，所述空气净化剂的具有蜂窝束腔结构，蜂窝结构具有很强的稳定性，可提高药剂牢固强度，便于搬运；所述空气净化剂材料为多孔介质，既具有良好的二氧化碳吸收特性，又可大大降低贯穿气流的流动阻力，从而降低设备功耗；而且声波在通过束腔狭小空间时，在孔束空腔及发泡空隙中反复振荡粘滞耗散，利用束腔耦合共振以及多孔材料吸声耗散原理，使得声能量转化为热能，衰减声波，增大吸声系数和声阻抗，同时拓宽了其吸声频带，具备良好的降噪效果。

(2)本发明提供了一种空气净化剂，所述空气净化内部蜂窝束腔通道的数量和尺寸会影响材料孔隙率，改变孔隙率可以调节整体结构的阻抗特性、吸声频带和吸声系数；本发明所述空气净化剂的孔隙率为30％～60％，所述孔隙率的空气净化剂表现出良好的结构稳定性和吸声性能。

(3)本发明提供了一种空气净化剂的制备方法，所述方法工艺步骤简单，便于批量化、工业化生产；所述方法中，采用发泡工艺，将稀释30～50倍后的发泡剂加入湿料混合物中，以200r/min～500r/min转速低速搅拌2min以上，制得糊状发泡混合浆体；所述转速能够使发泡剂充分生成气泡，又能够使生成的气泡更多地保留在混合浆体内部，从而提高药剂内部的气泡孔更为均匀丰富。

(4)本发明提供了一种空气净化装置，所述空气净化装置由药芯、粉尘滤布和框架组成；其中，所述药芯为本发明所述空气净化剂；所述空气净化装置结构稳定，粉尘滤布既具有良好通透性，又能有效隔离粉尘颗粒物，便于运输和储存。

附图说明

图1为本发明所述一种空气净化装置的示意图；

图2为本发明所述一种空气净化装置的俯视图；

图3为本发明所述空气净化装置中药芯的蜂窝切面示意图；

其中，1-粉尘滤布、2-沉头螺钉、3-药芯、4-框架、5-气泡孔。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。

实施例1

一种空气净化装置，所述装置为长方体形状，由药芯3、粉尘滤布1和框架4组成；其中，所述药芯3为本实施例所述空气净化剂，整体为长方体形状；所述粉尘滤布1为厚度为1mm的无纺丝织物，分别覆盖空气净化剂蜂窝束腔阵列结构两端开口的表面；所述框架4为不锈钢材质，采用沉头螺钉2将框架4固定连接，并安装在药芯3外部，包覆支撑药芯3；

所述空气净化剂制备方法如下：

(1)将LiOH和聚乙烯纤维在容器内均匀混合，得到干料混合物；所述吸收剂粉体的质量为原料总质量的95％；

(2)向盛放步骤(1)得到的干料混合物的容器中加入水并搅拌均匀，得到湿料混合物，加入水的质量为湿料混合物质量的10％；

(3)向盛放步骤(2)得到的湿料混合物的容器内中加入稀释后的发泡剂，所述发泡剂的质量为湿料混合物质量的0.3％，以200r/min转速低速搅拌5min，制得糊状发泡混合浆体；

所述发泡剂为十二烷基苯磺酸钠，所述发泡剂用水稀释30倍；

(4)将步骤(3)得到的糊状发泡混合浆体用模具一次性压制、脱模成型，得到具有蜂窝束腔结构的空气净化剂，作为所述空气净化装置的药芯3；肉眼可见所述药芯3内部具有大小不等、形状各异、相互连通的气泡孔5。采用质量体积法对实施例1制备得到的空气净化剂的药芯3进行孔隙率测试，测得所述药芯3的孔隙率为30％；

采用扫描电子显微镜对所述药芯3的形貌进行测试，所述药芯3的蜂窝束腔的蜂窝壁厚为1mm～3mm，所述蜂窝孔内切圆直径为0.5mm～5mm。

采用显微镜调焦法对所述药芯3蜂窝束腔空心柱状通道内壁的粗糙度进行测试，测试结果可知，所述蜂窝束腔空心柱状通道的轴向相对粗糙度为0.12～0.25，周向相对粗糙度为0.12～0.25。

实施例2

一种空气净化装置，所述装置为长方体形状，由药芯3、粉尘滤布1和框架4组成；其中，所述药芯3为本实施例所述空气净化剂，整体为长方体形状；所述粉尘滤布1为厚度为1mm的无纺丝织物，分别覆盖空气净化剂蜂窝束腔阵列结构两端开口的表面；所述框架4为不锈钢材质，采用沉头螺钉2将框架4固定连接，并安装在药芯3外部，包覆支撑药芯3；

所述空气净化剂制备方法如下：

(1)将吸收剂粉体和聚乙烯纤维在容器内均匀混合，所述吸收剂粉体的质量为原料总质量的98％，得到干料混合物；

所述吸收剂粉体为LiOH、NaOH、Ca(OH)

(2)向盛放步骤(1)得到的干料混合物的容器中加入水并搅拌均匀，得到湿料混合物，加入水的质量为湿料混合物质量的20％；

(3)向盛放步骤(2)得到的湿料混合物的容器内中加入稀释后的发泡剂，所述发泡剂的质量为湿料混合物质量的0.3％，以500r/min转速低速搅拌2min，制得糊状发泡混合浆体；

所述发泡剂为十四烷基二甲基甜菜碱，所述发泡剂用水稀释50倍；

(4)将步骤(3)得到的糊状发泡混合浆体用模具一次性压制、脱模成型，得到具有蜂窝束腔结构的空气净化剂，作为所述空气净化装置的药芯3；肉眼可见所述药芯3内部具有大小不等、形状各异、相互连通的气泡孔5。采用质量体积法对实施例2制备得到的空气净化剂的药芯3进行孔隙率测试，测得所述药芯3的孔隙率为60％；

采用扫描电子显微镜对所述药芯3的形貌进行测试，所述药芯3的蜂窝束腔的蜂窝壁厚为1mm～3mm，所述蜂窝孔内切圆直径为0.5mm～5mm。

采用显微镜调焦法对所述药芯3蜂窝束腔空心柱状通道内壁的粗糙度进行测试，测试结果可知，所述蜂窝束腔空心柱状通道的轴向相对粗糙度为0.12～0.25，周向相对粗糙度为0.12～0.25。

对实施例1～2制备得到的空气净化剂的二氧化碳吸收性能进行测试，测试方法如下：向密闭测试舱(体积为5m

测试结果可知，实施例1所述空气净化剂在实验开始5h后，密闭测试舱内二氧化碳的体积浓度再次达到1％，吸收二氧化碳1000L；实施例2所述空气净化剂在实验开始3h后，密闭测试舱内二氧化碳的体积浓度再次达到1％，吸收二氧化碳600L；说明本发明所述空气净化剂对二氧化碳具有良好的吸附性能。

根据GBJ88-85工程建设标准驻波管法吸声系数与声阻抗率测量规范，对实施例1～2制备得到的空气净化剂(样品厚度为150mm)的吸声系数进行测试，测试结果可知，实施例1所述空气净化剂的吸声系数为0.5，实施例2所述空气净化剂的吸声系数为0.7，说明本发明所述空气净化剂还具有良好的吸声性能。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。