一种除甲醛空气净化模块及装置的制作方法

本实用新型涉及空气净化领域，尤其涉及一种除甲醛空气净化模块及装置。

背景技术：

甲醛是室内最典型的污染物之一，对人体健康具有严重危害。目前，市面上主要依靠活性炭去除室内甲醛，但该方式易饱和、寿命短、存在二次污染的问题。相对而言，催化氧化的方式依靠催化剂活化空气中的水和氧气将甲醛完全降解为水和二氧化碳，具有高效、寿命长、无二次污染等优点。然而，市面上的空气净化设备在追求产品净化性能之外，外观设计也日益多样化，由此净化模块的外形设计也要随之而变。目前，市场上净化模块的形状主要包括方形和圆筒形。市面上常用的载体包括蜂窝陶瓷模块、纸蜂窝和金属蜂窝。

CN105289298A公开了一种室温下消除甲醛的催化模块及其制备方法，该催化模块包括骨架载体、涂层和催化剂层，骨架载体为具有三维孔道的泡沫陶瓷结构，泡沫陶瓷结构内具有多个孔道，孔道相互交织成网状结构且布置方向可为X、Y和Z中的任一方向；涂层均匀涂覆在泡沫陶瓷结构内的孔道表面及外表面；催化剂层高度分散在涂层上。此方案采用的陶瓷催化模块存在着制作成型成本高，难以适应实际应用中对于空气净化模块形状多样性的需求。

CN205730622U公开了一种具备调温调湿功能的空气滤清器，包括过滤面及设于其两侧的固定框，所述过滤面和各固定框之间使用热熔胶进行密封粘接，所述过滤面包括从下至上依次粘合的无纺布基材层、第一滤纸层和第二滤纸层，在所述第一滤纸层和第二滤纸层之间粘合有一布有多个蜂窝状孔的纸蜂窝夹层，而在所述纸蜂窝夹层上的部分蜂窝状孔内分别填充有定形相变材料，且在所述纸蜂窝夹层和第二滤纸层之间还涂覆有一硅藻泥涂层。上述方案通过在纸蜂窝夹层和第二滤纸层之间涂覆一硅藻泥涂层后具有了脱除甲醛的作用，但上述方案依然存在着受到纸蜂窝的厚度和直径限制而无法适应实际应用中对于模块形状多样性的需求，其次制备工艺复杂，不利于工业应用。

CN105771425A公开了一种具有除甲醛和抗菌功能的空气净化过滤网，包括纸蜂窝载体，纸蜂窝载体上设有化学试剂，化学试剂包括以下质量份数的组分：12份的无水乙醇、70份的TiO2、12份的木质碳粉和6份的光触媒粉；化学试剂的制备方法为：先在容器中装好12份的无水乙醇；然后向容器里面添加70份的TiO2，12份的木质碳粉，以及6份的光触媒粉，并搅拌均匀，其中，所述木质碳粉的规格为200目，光触媒粉的规格为20纳米。此方案虽然也对甲醛脱除具有一定作用，但依然存在着受到纸蜂窝的厚度和直径限制而无法适应实际应用中对于模块形状多样性的需求，其次制备工艺复杂，不利于工业应用。

CN205323539U公开了一种室温下消除甲醛的催化模块，包括骨架载体、涂层和催化剂层，骨架载体为具有三维孔道的泡沫陶瓷结构，泡沫陶瓷结构内具有多个孔道，孔道相互贯通且交织成网状结构；涂层均匀涂覆在泡沫陶瓷结构内的孔道表面及其外表面上，催化剂层高度分散在涂层上。此方案依然存在着陶瓷模块的成型成本高，难以满足实际应用中对于净化模块的形状多样性的需求。

CN107737524A公开了一种用于室内空气污染物中甲醛去除的空气净化模块及其制备方法和应用，所述空气净化模块由模块腔体和装填于腔体中去除甲醛的催化剂组成，装填于其中的催化剂是以多孔活性氧化铝或堇青石载体为催化剂载体，以一定浓度酸处理的高锰酸钾为活性组分，以氯化锰为助催化剂，采用浸渍法制备而成。此方案所述的净化模块采用多孔活性氧化铝或堇青石载体为催化剂载体，存在着载体的成型成本高，难以满足实际应用中对于净化模块的形状多样性的需求的问题。

上述文献虽然提供了一些甲醛降解的空气净化模块，但都存在着成型成本高，受制作工艺或材料本身的影响均存在着难以满足实际应用中对净化模块的形状多样性的需求的问题；为解决上述问题，设计一种形状可多变、制备工艺简单且甲醛降解效率高的空气净化模块具有重要的意义。

技术实现要素：

鉴于现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种除甲醛空气净化模块及含有该模块的除甲醛空气净化装置，本实用新型提供的所述除甲醛空气净化模块可在室温下对甲醛进行有效降解，从而净化空气，同时具有形状多变，能够满足实际应用中对净化模块形状多样性的需求，并具有成本低的优势。

为达上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供了一种除甲醛空气净化模块，包括甲醛催化单元及设于其两侧的支撑单元，所述甲醛催化单元由空气过滤海绵催化载体层及设于其两侧的粗过滤层构成；所述空气过滤海绵催化载体层由第一空气过滤海绵层1及设于其两侧的第二空气过滤海绵层2构成，其中第一空气过滤海绵层1的网孔大于第二空气过滤海绵层2。

本实用新型中的“空气过滤海绵”是指具有一定厚度和无规则孔道的适用于空气过滤的海绵材料。

本实用新型中，所述除甲醛空气净化模块的空气过滤海绵催化载体层由不同网孔的空气过滤海绵层构成，并且位于中间层的空气过滤海绵网孔要大于其两侧的空气过滤海绵，这种设计能够使得在一定程度上降低整个模块的空气阻力，空气阻力的减小能有效提高空气净化的效率，提高甲醛的净化效率，同时降低空气净化的成本。

优选地，所述第一空气过滤海绵层1的空气过滤海绵网孔为20-25PPI，例如可以为20PPI、21PPI、23PPI或25PPI的空气过滤海绵。

优选地，所述第二空气过滤海绵层2的空气过滤海绵网孔为5-10PPI，例如可以为5PPI、7PPI、8PPI或10PPI的空气过滤海绵。

优选地，所述第一空气过滤海绵层1上压敏胶3的分布密度为0.28mg/mm³-0.39mg/mm³；例如0.28mg/mm³、0.29mg/mm³、0.30mg/mm³、0.31mg/mm³、0.32mg/mm³、0.33mg/mm³、0.34mg/mm³、0.35mg/mm³、0.36mg/mm³、0.37mg/mm³、0.38mg/mm³或0.39mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层2上压敏胶的分布密度为0.23mg/mm³-0.48mg/mm³；例如0.23mg/mm³、0.25mg/mm³、0.27mg/mm³、0.29mg/mm³、0.31mg/mm³、0.33mg/mm³、0.35mg/mm³、0.37mg/mm³、0.39mg/mm³、0.41mg/mm³、0.43mg/mm³、0.45mg/mm³、0.47mg/mm³或0.48mg/mm³。

优选地，所述第一空气过滤海绵层1上催化剂4的分布密度为0.15mg/mm³-0.23mg/mm³；例如0.15mg/mm³、0.16mg/mm³、0.17mg/mm³、0.18mg/mm³、0.19mg/mm³、0.2mg/mm³、0.21mg/mm³、0.22mg/mm³或0.23mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层2上催化剂的分布密度为0.14mg/mm³-0.24mg/mm³；例如0.14mg/mm³、0.15mg/mm³、0.16mg/mm³、0.17mg/mm³、0.18mg/mm³、0.19mg/mm³、0.2mg/mm³、0.21mg/mm³、0.22mg/mm³、0.23mg/mm³或0.24mg/mm³。

所述第一空气过滤海绵层1上催化剂4的目数为20-35目，例如20目、23目、25目、27目、30目、32目或35目。

所述第二空气过滤海绵层2上催化剂的目数为40-70目，例如40目、45目、50目、55目、60目、65目或70目。

本实用新型对于催化剂在压敏胶和空气过滤海绵层上的分布进行了设计，其中压敏胶分散在第一和第二空气过滤海绵层的表面及孔道间隙中，所述催化剂通过压敏胶粘结在第一和第二空气过滤海绵层上，催化剂颗粒只是部分被粘结在压敏胶上，其至少有95％的体积仍暴露在第一或第二空气过滤海绵层的表面，相当于将催化剂颗粒散落在第一或第二空气过滤海绵层的外表面，而并非嵌入到空气过滤海绵层内。

本实用新型采用上述催化剂的布局方式，能够更有利于甲醛的催化和吸附，使得甲醛脱除效率大幅提高。

本实用新型中第一/第二空气过滤海绵层的压敏胶分布密度与催化剂的分布密度是相匹配的，其相互配合才得以实现催化剂颗粒至少有95％的体积暴露于第一/第二空气过滤海绵层的表面。

优选地，所述粗过滤层为无纺布层5；所述无纺布的目数为100-150目；例如100目、105目、110目、115目、120目、125目、130目、135目、140目、145目或150目。

优选地，所述支撑单元为金属网6；所述金属网6的目数为5-15目；例如5目、7目、9目、11目、13目或15目。

优选地，所述除甲醛空气净化模块还包括外框，所述外框位于支撑单元的外层。

第二方面，本实用新型还提供了一种除甲醛空气净化装置，其包括如第一方面所述的除甲醛空气净化模块。

本实用新型所述除甲醛空气净化模块的制备方法可以包括以下步骤：

(1)利用压敏胶处理第一空气过滤海绵层1和第二空气过滤海绵层2；

(2)将步骤(1)处理得到的空气过滤海绵层烘干；

(3)将催化剂颗粒撒在步骤(2)得到的烘干后的空气过滤海绵层上，轻压并吹扫；

(4)将第一空气过滤海绵层1夹在第二空气过滤海绵层2的中间；

(5)在第二空气过滤海绵层2上覆盖粗过滤层；

(6)在粗过滤层上覆盖金属网；

(7)利用外框固定步骤(6)得到的结构。

上述步骤(1)所述的利用压敏胶处理海绵的方法为利用低压高流量喷枪将压敏胶均匀的喷涂于海绵上。

上述步骤(2)所述的将空气过滤海绵层烘干的温度为60-80℃，例如60℃、65℃、70℃、75℃或80℃。

所述的将空气过滤海绵层烘干的时间为30-60min，例如30min、35min、40min、45min、50min、55min或60min。

上述步骤(3)所述的将催化剂颗粒撒在步骤(2)得到的烘干后的海绵层上包括将颗粒目数为20-35目的催化剂撒在第一空气过滤海绵层1上；将颗粒目数为40-70目的催化剂撒在第二空气过滤海绵层2上。

设置所述无纺布层5的目的在于对空气进行粗效过滤和防止催化剂脱落，延长净化模块的使用寿命。

相对于现有技术，本实用新型至少具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用空气过滤海绵层作为催化剂载体，并将该催化剂载体设计为中间的空气过滤海绵网孔大于其两侧的空气过滤海绵，从而不仅可以降低成本，使形状可变，还能有效提高分解甲醛的效率；

(2)本实用新型采用多层空气过滤海绵层结构设计，在每层空气过滤海绵层上均设置有催化剂层，有利于进一步提高分解甲醛的效率；

(3)通过粗过滤层的设计，起到粗效过滤和防止催化剂脱落的作用，有利于延长催化模块的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例1所述的除甲醛空气净化模块的结构示意图。

图2是图1中A区域的放大图。

图3是图2中B区域的放大图。

1-第一空气过滤海绵层，2-第二空气过滤海绵层，3-压敏胶，4-催化剂，5-无纺布层，6-金属网。

下面对本实用新型进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本实用新型的简易例子，并不代表或限制本实用新型的权利保护范围，本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例1

本实施例以尺寸为360mm×290mm×9mm的长方体形除甲醛空气净化模块为例。

图1为本实施例所述除甲醛空气净化模块的结构示意图；其由下至上依次为：金属网6、无纺布层5、第二空气过滤海绵层2、第一空气过滤海绵层1、第二空气过滤海绵层2、无纺布层5和金属网6。

图2为图1中A区域的放大图，由该图可以看出所述第一空气过滤海绵层为孔道结构。

图3为图2中B区域的放大图，由该图可以看出所述第一空气过滤海绵层的孔道结构上有压敏胶3，压敏胶上附着有催化剂4。

所述空气过滤海绵催化载体层由尺寸为360mm×290mm×5mm第一空气过滤海绵层1及设于其两侧的尺寸为360mm×290mm×2mm第二空气过滤海绵层2构成，其中所述第一空气过滤海绵层是网孔为20PPI的空气过滤海绵；所述第二空气过滤海绵层是网孔为5PPI的空气过滤海绵；所述第一空气过滤海绵层上压敏胶3的分布密度为0.28mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层上压敏胶的分布密度为0.23mg/mm³；所述第一空气过滤海绵层上催化剂4的分布密度为0.15mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层上催化剂的分布密度为0.14mg/mm³；所述粗过滤层为尺寸为360mm×290mm的无纺布层5；所述无纺布的目数为100；所述支撑单元为尺寸为360mm×290mm金属网6；所述金属网6的目数为5目；本实施例制备的除甲醛空气净化模块的甲醛脱除效率如表1所示。

本实施例中所述除甲醛空气净化模块的制作方法包括以下步骤：

(1)利用压敏胶处理第一空气过滤海绵层和第二空气过滤海绵层；

(2)将步骤(1)处理后的空气过滤海绵层在60℃烘箱中烘30min；

(3)将目数为20-35目的催化剂撒于烘干后的第一空气过滤海绵层上，轻压后并吹扫；将目数为40-70目的催化剂撒于烘干后的第二空气过滤海绵层上，轻压后并吹扫；

(4)将第二空气过滤海绵层夹在第一空气过滤海绵层的两侧；

(5)将两块无纺布分别覆盖于第二空气过滤海绵层的两侧，轻压；

(6)将两块的镀漆金属网覆盖在无纺布的外侧；

(7)利用外框将经步骤(6)得到的结构固定。

实施例2

本实施例以直径×高＝300mm×12mm的圆柱形除甲醛空气净化模块为例。

所述除甲醛净化模块包括甲醛催化单元及设于其两侧的支撑单元，所述甲醛催化单元由空气过滤海绵催化载体层及设于其两侧的粗过滤层构成。

所述空气过滤海绵催化载体层由直径×高＝300mm×6mm第一空气过滤海绵层及设于其两侧的直径×高＝300mm×3mm第二空气过滤海绵层构成，其中所述第一空气过滤海绵层是网孔为25PPI的空气过滤海绵；所述第二空气过滤海绵层是网孔为10PPI的空气过滤海绵；所述第一空气过滤海绵层上压敏胶的分布密度为0.39mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层上压敏胶的分布密度为0.48mg/mm³；所述第一空气过滤海绵层上催化剂的分布密度为0.23mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层上催化剂的分布密度为0.23mg/mm³；所述粗过滤层为直径为300mm的圆形无纺布层；所述无纺布的目数为150目；所述支撑单元为直径为300mm的圆形金属网；所述金属网的目数为15目。

本实施例的制备方法与实施例1完全相同。

本实施例制备的除甲醛空气净化模块的甲醛脱除效率如表1所示。

实施例3

本实施例以底面边长×高＝300mm×15mm正三棱柱形除甲醛空气净化模块为例。

所述除甲醛净化模块包括甲醛催化单元及设于其两侧的支撑单元，所述甲醛催化单元由空气过滤海绵催化载体层及设于其两侧的粗过滤层构成。

所述空气过滤海绵催化载体层由底面边长×高＝300mm×9mm的正三棱柱形第一空气过滤海绵层及设于其两侧的底面边长×高＝300mm×3mm的正三棱柱形第二空气过滤海绵层构成，其中所述第一空气过滤海绵层是网孔为22PPI的空气过滤海绵；所述第二空气过滤海绵层是网孔为8PPI的空气过滤海绵；所述第一空气过滤海绵层上压敏胶的分布密度为0.33mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层上压敏胶的分布密度为0.35mg/mm³；所述第一空气过滤海绵层上催化剂的分布密度为0.19mg/mm³；所述第二空气过滤海绵层上催化剂的分布密度为0.18mg/mm³；所述粗过滤层为边长为300mm的正三角形无纺布层；所述无纺布的目数为125；所述支撑单元为边长为300mm的正三角形金属网；所述金属网的目数为10目。

本实施例的制备方法与实施例1完全相同。

本实施例制作的除甲醛空气净化模块的甲醛脱除效率如表1所示。

对比例1

本对比例将实施例1中第二空气过滤海绵层去掉，仅采用第一空气过滤海绵层；且将第一空气过滤海绵层的厚度由5mm替换为9mm；其他条件与实施例1完全相同。

本对比例的制备方法与实施例1完全相同。

本对比例制作的除甲醛空气净化模块的甲醛脱除效率如表1所示。

对比例2

本对比例将实施例1中的第一空气过滤海绵层的网孔尺寸由20PPI替换为5PPI，将第二空气过滤海绵的网孔尺寸由5PPI替换为20PPI；其他条件与实施例1完全相同。

本对比例的制备方法与实施例1完全相同。

本对比例得到的除甲醛空气净化模块的甲醛脱除效率如表1所示。

对实施例1-3和对比例1-2得到的除甲醛空气净化模块进行甲醛脱除效率测试的方法：

以Na-Pt/TiO2催化剂为例；风量300m³/h，相对湿度50％，温度26℃Z利用30立方舱并参考GB/T 18204.2-2014，对空气净化模块降解甲醛性能进行测试。

实施例1-3和对比例1-2得到的除甲醛空气净化模块的甲醛脱除效率如表1所示。

表1

由上表可以看出实施例1-3的甲醛净化效率明显优于对比例1-2，因此本实用新型所述甲醛净化模块的结构能明显提高甲醛的脱除效率。

申请人声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的详细结构特征，但本实用新型并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。