吸附-过滤双功能电催化去除甲醛的空气净化器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种空气净化器，尤其是一种吸附-过滤双功能电催化去除甲醛 的空气净化器，属于日常生活防护用品领域。
【背景技术】
[0002] PM2. 5指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2. 5ym的颗粒物，直径不到人 的头发丝粗细的1/20。这个值越高，代表空气污染越严重。2012年2月，国务院发布《环境 空气质量标准》增加细颗粒物监测指标。北京城六区PM2. 5年均上限60微克，未达国家标 准。2014年1月14日，2013年《中国气候公报》正式公布，2013年的霾天创52年来最多。 卫星遥感监测表明，2014年2月23日我国中东部地区空气污染影响面积约为98万平方公 里，其中空气污染较重面积约为80万平方公里。PM2. 5主要对呼吸系统和心血管系统造成 伤害，包括呼吸道受刺激、咳嗽、呼吸困难、降低肺功能、加重哮喘、导致慢性支气管炎、心律 失常、非致命性的心脏病、心肺病患者的过早死。老人、小孩以及心肺疾病患者，是PM2. 5污 染的敏感人群。
[0003] 甲醛是目前居室的最大污染源，易溶于水、醇和醚。甲醛为较高毒性的物质，已经 被世界卫生组织确定为致癌和致畸形物质，是公认的变态反应源，也是潜在的强致突变物 之一。长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、 细胞核的基因突变，DNA单链内交链和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复、妊娠综合 症、引起新生儿染色体异常、白血病，引起青少年记忆力和智力下降。在所有接触者中，儿童 和孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大，浓度更高时可引起恶心呕吐、咳嗽胸闷、气喘、肺水 月中、甚至会立即致人死亡。
[0004] 为了消除室内大气细颗粒物以及甲醛对人体的危害，需要选购适当空气净化器来 解决这个问题。空气净化器按照净化技术可分为物理吸附、光催化、化学络合、负离子等技 术。从市场现有空气净化器来看，净化空气的能力不尽人意，或多或少还存在下列问题：1、 去除能力有限，速度较慢；2、去除能力强但会引起对环境的二次污染；3、去除能力强但构 造复杂，动力消耗大，成本高昂。
[0005] 金属酞菁是一种结构类似金属卟啉，具有大JT共辄结构的化合物，它有很好的化 学稳定性且可合成多种金属酞菁衍生物，作为催化剂有很大的应用前景。金属酞菁负载到 载体上，可以实现金属酞菁异相催化的优点。由于活性炭纤维制成的过滤材料具有较强的 吸附作用，尤其是对有机气体、各种有害恶臭物质等的吸附。将金属酞菁负载到活性炭纤维 上，可以将甲醛高效吸附去除，通过电催化技术可以将吸附的甲醛原位催化降解。而利用静 电纺丝技术制得仿生复合纤维可以很好的吸附过滤PM2. 5,将仿生复合纤维和负载了金属 酞菁催化剂的活性炭纤维应用到空气净化器有望解决居室内的PM2. 5和甲醛问题。可以极 大的改善人们的生活环境，有益于身体健康。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型是为了克服上述现有技术的不足，一方面模拟自然界中无刺构骨的叶 片结构对其进行结构和功能的仿生，采用静电纺丝技术将电纺纳米纤维与无纺布进行复 合，将得到的复合纤维置于空气净化器中，对室内空气进行高效过滤。另一方面负载了金属 酞菁催化剂的活性炭纤维可以有效吸附甲醛，且吸附饱和后可自动下降到电解装置中，以 Na2SO4S电解液，其作为阴极，高纯石墨为阳极，电催化去除吸附的甲醛。目的在于提供一 种能高效过滤大气细颗粒物PM2. 5,吸附有机污染物，又能够去除甲醛的环境友好型可再生 空气净化器。
[0007] 为实现上述目的，本实用新型的目的主要通过如下技术方案实现：
[0008] -种吸附-过滤双功能电催化去除甲醛的空气净化器，它包括壳体，其特征在于： 壳体内由上而下依次设置初过滤层，抽风扇，高效过滤层，细密金属网，负载金属酞菁的活 性炭纤维层，自动升降杆，电催化净化装置和空气质量检测器；壳体上位于初过滤层上方设 至少一个空气进气口，壳体下方一侧设至少一个出气口；抽风扇将外界空气鼓入壳体内，依 次通过初过滤层和高效过滤层从而进入电催化净化装置处理后从出气口排出。
[0009] 所述空气净化器还包括一端连接至细密金属网，另一端连接至电催化净化装置上 设的自动升降杆。
[0010] 还包括设于壳体下方一侧的电动机，所述细密金属网的四个角用细绳栓有四个滑 轮，所述四个滑轮与电动机连接，由电动机带动高效过滤层进行上下运动。
[0011] 所述电催化净化装置包括阳极平板和阴极平板，阴阳两级间距离为l-6cm。
[0012] 所述阳极平板为高纯石墨，阴极平板为负载金属酞菁催化剂的活性炭纤维，其外 部用细密金属网固定。
[0013] 所述电催化净化装置还包括电解液循环装置，该电解液循环装置包括内装有电解 液的储液槽，储液槽一侧上方设进液口，另一侧下方设带电解液循环阀门的出液口，且下方 设使储液槽内电解液处于动态循环过程的电解液循环栗。
[0014] 所述电催化净化装置的输入电压为4-20V，输入电流为5mA-2A。
[0015] 所述所述电解液选用硫酸钠溶液，浓度为3-5%。
[0016] 所述负载金属酞菁催化剂的活性炭纤维，是含吡啶基团的改性炭纤维与金属酞菁 之间是通过配位键方式结合，使用的金属酞菁特征具有式1结构，其中：M是锰、铁、钴、镍、 铜过渡金属离子；札、R2、R3、R4分别为-H、-NH2、-C00H、-N02、-NHC0CH3、-NHS03H、-SO3H中的 任意一种
[0017]
[0018] 所述的炭纤维直径在0.2-20ym之间，炭纤维形状是长丝状、短纤维状以及短切 纤维状的炭纤维或活性炭纤维；炭纤维是预氧丝、炭化丝、成品丝；所述负载的金属酞菁质 量百分数为〇. 08-8%，负载的吡啶基团的质量分数为0. 2-15%。
[0019] 所述负载金属酞菁催化剂的活性炭纤维的制备方法是：在反应温度为60-KKTC 的条件下，将炭纤维分散于溶剂中，将充分溶解在溶剂中的4-氨基吡啶和缩合剂加入其 中，搅拌反应2-48小时，反应完成后取出含吡啶基团的改性炭纤维，分别使用反应溶剂、N， N-二甲基甲酰胺、水、乙醇洗涤，80-KKTC烘干得改性炭纤维；接着在反应温度为40-80°C 的条件下，将改性炭纤维分散于溶剂中，将充分溶解在溶剂中的金属酞菁加入其中，搅拌反 应2-48小时，反应完成后取出负载有金属酞菁的炭纤维，分别使用反应溶剂、N，N-二甲基 甲酰胺、水、乙醇洗涤，80-KKTC烘干得仿生催化炭纤维；所述溶剂是：N，N-二甲基甲酰胺、 二甲基亚砜、乙腈、无水乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺或者四氢呋喃。
[0020] 所述负载金属酞菁催化剂的活性炭纤维的制备方法是：在反应温度为50-KKTC 的条件下，将活性炭纤维分散于溶剂中，将充分溶解在溶剂中二氨基二苯二硫醚和缩合剂 加入其中，搅拌反应2-48小时，反应完成后取出负载有二苯二硫醚的活性炭纤维，分别使 用反应溶剂、N，N-二甲基甲酰胺、水、乙醇、丙酮洗涤，60-KKTC烘干得含二苯二硫醚基团的 改性活性炭纤维；接着在反应温度为20-60°C的条件下，将含二苯二硫醚基团的改性活性 炭纤维分散于溶剂中，将充分溶解在溶剂中的三苯基膦加入其中，搅拌反应2-12小时，反 应完成后取出，分别使用反应溶剂、N，N-二甲基甲酰胺、水、乙醇、丙酮洗涤，60-KKTC烘干 得含苯硫酚基团的改性活性炭纤维；然后在反应温度为40-80°C的条件下，将含苯硫酚基 团的改性活性炭纤维分散于溶剂中，将充分溶解在溶剂中的金属酞菁和有机碱加入其中， 搅拌反应2-48小时，反应完成后取出负载有金属酞菁的活性炭纤维，分别使用反应溶剂、 N，N-二甲基甲酰胺、7K、乙醇洗涤，20-100°C烘干制得配位键合金属酞菁的催化活性炭纤 维；所述有机碱是乙醇胺、二乙醇胺或三乙胺；于所述缩合剂是亚硝酸异戊酯；所述溶剂 是：N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、无水乙醇、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰 胺或者四氢呋喃。
[0021] 所述高效过滤层是一种仿生复合微纳纤维层，该仿生复合微纳纤维层是以活性炭 纤维为基本骨架，在活性炭纤维上通过静电纺丝技术将纺丝溶液的纺丝纤维复合在其表 面，制得克重为10-lOOg/m2纺丝纤维层，整个复合微纳纤维的克重为70-340g/m2。
[0022] 所述活性炭纤维种类是酚醛基活性炭纤维、PAN基活性炭纤维、粘胶基活性炭纤 维或沥青基活性炭纤维，纤维产品形式是活性炭纤维布和/或活性炭纤维毡，比表面积为 600-3000m2/g，克重为 60-240g/m2。
[0023] 上述仿生复合微纳纤维的制备方法是：将配制好的纺丝溶液加入静电纺丝设备的 储罐