1.本发明涉及用于液体或气体净化的多层过滤材料，该多层过滤材料可用于液体、如来自各种来源的水(包括饮用水)的净化系统，用于通风系统或空气过滤，或者用于个人或集体防护设备的生产，包括基于过滤材料生产呼吸防护设备。
背景技术：
：：2.用于净化不同液体(例如，水或油)和/或气体(例如，空气)的过滤材料和基于它们的个人防护设备是现有技术已知的。过滤材料的主要要求是高效(材料必须最大化吸附杂质)和长期使用。长期使用但效率低和相反短期使用但效率高的过滤材料是现有技术已知的。3.专利us3780872(申请人pallcorp，优先权1968年5月27日，ipcb01d27/06)的多层液体过滤材料是现有技术已知的。专利us3780872的材料是若干层帆布，其中每一层由许多相互交织的纤维制成。帆布中每个后续层的纤维与前一层的纤维互锁。该专利中要求保护两种质地，即重叠(overlap)和重叠的四倍强的折叠(folding)。为了生产这种材料，将具有不同织物纹的层彼此相对放置，然后将其放置在压杆(pressbar)下，并将层彼此相对移动。由于这些层是多孔的，它们内部的通道也发生移动，形成了液体的弯曲路径。但同时，通道的内部尺寸减小，变为约50mkm。由耐腐蚀且过滤介质惰性的金属制成的金属丝可用于纤维生产。4.在该发明的范围内，材料如下工作：待过滤的液体逐层通过材料，并从机械碎屑(mechanicaldebris)中净化，机械碎屑的大小大于层中的孔隙。专利us3780872的材料的缺点是高生产成本(因为使用金属纤维)以及低过滤效率(该材料仅能去除相对较大的机械碎屑，但不去除吸附的碎屑)。此外，一旦该结构在压力下被损坏，这些层就不能填充吸附剂，并且因为金属纤维是惰性的，所以吸附剂不能固定在纤维上，并且吸附剂在过滤过程中会被冲走。5.专利us7691168(申请人3minnovativepropertiescompany，优先权2006年10月10日，ipcb01d24/00，d01d5/20，h05h1/26，a62b7/10，b03c3/00)的用于空气净化的过滤材料是现有技术已知的。过滤材料由两层组成，一层是能够吸附多达几个mkm大小的颗粒的充水(hydrocharged)纤维过滤层，另一层是多孔卷对卷可加工支撑层。充水纤维过滤层由大小为12至300mkm、25至200mkm、50至150mkm的交织纤维组成，事先将该交织纤维放入极性液体如水、醇、酮或它们的混合物中，然后在使纤维表面带电荷(charge)的条件下干燥。在该发明要求保护的范围内，过滤材料如下工作：空气通过支撑层，该支撑层机械地去除大颗粒，然后，空气通过纤维过滤层，该纤维过滤层机械地并且由于静电力而从空气中去除小颗粒。专利us7691168的过滤材料可用于例如呼吸器中的呼吸防护设备生产。专利us7691168的过滤材料具有缺点。带电荷的表面在一定时间内会失去其电力，且过滤材料也会损失其效率。此外，这种材料对没有表面电荷的小颗粒无效。因此，这种材料的主要缺点是其效率低。6.过滤材料ahlstromdisruptor5283(由瑞典ahlstrom-munksjo生产，https://www.wasser-primus.com/wp-content/uploads/grayl-filtration-alstrom-disruptor-presentation-2011-1.pdf)是现有技术中已知的，并被选为最接近的类似物。这种过滤材料由覆盖有勃姆石(氧代氢氧化铝)的粗纤维如玻璃组成，该粗纤维在无纺布生产过程中添加到纤维材料的组合物中。生产的材料铺设在纺粘(spunbond)层之间以提高强度。覆盖有勃姆石的粗纤维的长度在2至250nm之间不等。勃姆石的晶体结构在纤维表面上产生电动电位。材料ahlstromdisruptor5283具有多层孔隙结构。在该发明的范围内，这种材料如下工作：待过滤的液体流过材料层并净化掉杂质。该材料的主要缺点是其效率与纤维表面上的电动电位有关，在碎屑吸附过程中电位会变化，从而该材料停止吸附杂质，因此它的使用寿命短。7.专利us4976858(申请人toyorokikabushikikaisha，优先权1990年2月1日，ipcb01d39/14)的过滤材料是现有技术已知的，并被选为最接近的类似物。专利us4976858的过滤材料由至少两个彼此熔合的层组成。液体或气体逐层流过不同密度的层。第一层是粗滤层，粗滤层由无纺纤维织物制成，比第二层密度大。第二层由滤纸制成，是细滤层。不同密度的附加层可以位于两个主层之间。过滤材料旨在用于机械液体过滤，并且在权利要求的范围内如下工作：过滤的液体逐层流动，大颗粒在第一层中被机械吸附，且细颗粒在第二层中被吸附。专利us4976858的过滤材料有一个主要缺点，即只能机械地净化液体，而不能吸附溶解的杂质。此外，这种材料的层不能填充任何吸附剂，因为吸附剂可能仅由于机械力(吸附剂和层的表面粗糙度)而固定在层中。在过滤过程中，吸附剂可被液体流洗出。因此，这种材料的主要缺点是其效率低。8.专利ep2376168(申请人intersurgicals.p.a.，优先权2008年12月3日，ipca61m16/06，a62b17/04)的个人防护设备是现有技术已知的。个人防护设备以头盔的形式制成，主体主要由透明聚合材料(具有用于空气进入和排出的开口)、弹性聚合材料的套环和牢固的套环支撑件组成。空气入口可连接到固定或便携式氧气源，这是所示个人防护设备的缺点，因为其使用区域明显变窄。9.实用新型专利ru65385(申请人zao"northwestscientific-technicalcenter"a.a.gunayevportablepersonalprotectiveequipment"，优先权2007年3月28日，ipca62b15/00，a62b17/04)的个人防护设备。个人防护设备是一种头盔，由主体(主要由透明聚合材料制成)和裙部(skirt)(密封杯)组成，裙部上边缘与头盔颈部边缘密封连接。在裙部存在用于呼气阀的开口。该裙部可由纤维聚合过滤材料或填充有粉末吸附剂的petrynov过滤器的纤维聚合过滤材料制成，并由离子交换纤维过滤或具有吸附性能的活性炭纤维材料制成。任选地，个人防护设备可配备有吸附和过滤材料制成的防护半面罩，并通过呼气阀附接到裙部。在该发明的范围内，指定的个人防护设备如下工作。当用户呼吸时，呼气阀关闭，并且在防护罩下的空间中发生排气。由于裙部下方的排气，受污染的空气流过过滤材料裙部。空气仅从气溶胶或从气溶胶、气体和水蒸气中净化，并流入裙部下空间中。由于在半面罩下排气，空气主要由裙部材料净化，流过半面罩的过滤材料另外净化，然后流向用户。当用户由于半面罩下的空间中的过度压力而呼吸时，呼气阀打开，呼出的空气流出。实用新型专利ru65385的个人防护设备具有以下缺点。第一个缺点是在过滤过程期间，含有微生物的水滴被过滤材料机械地保留，然后微生物在该材料中存在并可能发展，在这种情况下，个人防护设备成为潜在的感染源。其次，过滤材料使用寿命短，因此必须更频繁地更换滤芯。此外，另一个缺点是呼出的空气在没有任何过滤的情况下流入环境，因此用户本身可能是感染源。10.专利us4620538(申请人secretaryofairforce代表的theunitedstatesofamerica，优先权1985年3月19日，ipca61h31/00)的个人防护设备，由申请人选择为最接近的类似物，其是现有技术已知的。专利us4620538的个人防护设备制成头盔，主体主要由透明聚合材料(具有用于氧气进入和空气排出的开口)、弹性充气套环和两个调节环组成。空气出口配备有止回阀，止回阀保护头盔的内部空间免受周围空气的影响。在该发明的范围内，指定的个人防护设备如下工作：用户戴上头盔，调节充气的大小使其与颈部气密。当用户吸气时，氧气通过进气口流入头盔，呼出的空气从头盔内部空间流出进入环境。该发明的主要缺点是设备中缺少过滤材料和必要的氧气源。此外，给定实施方案在呼出的空气流入环境中之前对其不过滤。技术实现要素：11.本发明的目的和技术效果是通过发展用于液体或气体净化的新过滤材料以及基于该过滤材料的个人防护设备实现的，该过滤材料对杂质过滤效率高，使用寿命长，其保护用户免受环境的影响，且反之亦然。12.待解决的问题和实现的技术效果是通过用于液体或气体净化的过滤材料实现的，该过滤材料由至少两层组成，液体或气体逐层流动，其中第一层是粗滤层并且基于无纺纤维材料制成，且第二层是基于滤纸和/或过滤硬纸板的细滤层，其特征在于，该过滤材料被配置为液体或气体的吸附过滤，其中粗滤层含有大小为2至500mkm、主要为5至200mkm的颗粒，至少一种吸附剂主要由于机械力而保留在无纺纤维材料的结构中，并且第二细滤层含有大小为0.05至20mkm、主要为0.2至5mkm的颗粒，所述颗粒为至少一种细分散的吸附剂，主要由于粘附力而保留在滤纸和/或过滤硬纸板的结构中。其中，例如但不限于活性炭，活性炭纤维，纤维离子交换材料、例如基于聚丙烯腈，底土(subsoil)资源炭，硅胶，铝胶，氧化铝硅酸盐(aluminasilicates)，硅藻土，离子交换树脂，壳多糖，壳聚糖(chitosanase)，基于金属氧化物的吸附剂和指定吸附剂的氢氧化物混合物可用作第一粗滤层，并且例如但不限于活性炭，活性炭纤维，纤维离子交换材料、例如基于聚丙烯腈，底土资源炭，硅胶，铝胶，氧化铝硅酸盐，硅藻土，基于金属氧化物的吸附剂和指定吸附剂的氢氧化物混合物可用作第二细滤层。此外，第二细滤层的滤纸和/或硬纸板是复合物，主要含有至多50％的基于纤维素的纤维，并且可以另外含有至多30％的选择性纤维离子交换材料和0.001至2％、主要为0.004至0.1％的絮凝剂(凝聚剂，flocculant)，该絮凝剂可以是中性的、阳离子的、阴离子的或阳离子-阴离子的，例如但不限于聚乙烯醇、聚氧化乙烯(polyoxуthelens)、聚丙烯酰亚胺(polyacrilimides)、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、部分水解聚丙烯酰胺。其中，第二细滤层具有增加的吸附能力，以保留在过滤期间从第一层洗出或吹出的粉末状吸附剂颗粒。第一粗滤层的表面比第二细滤层的表面更粗糙，其中当液体从第一粗滤层流出并进入第二细滤层时，液体主要均匀地扩散。此外，层中的至少一个可以是瓦楞状的(波纹状的，corrugated)，并且材料本身可以在第一或第二过滤层之前和之后另外含有一个或多个过滤层，并且由例如但不限于纺粘、碳无纺纤维、网状聚合材料(例如，分隔多孔聚合网)或原纤化多孔膜、石墨烯膜制成。此外，待解决的问题和实现的技术效果是，用于液体或气体净化的过滤材料可以用于生产个人防护设备，包括但不限于不同配置的防毒面罩，以及基于其的个人防护设备被制成头盔，该头盔由具有空气入口和出口的主要由透明聚合材料制成的主体、由弹性聚合材料制成的套环(颈环，collar)、以及至少一个空气循环装置组成，其中空气入口和出口开口配备有由过滤材料制成的过滤器，其中在入口过滤器中粗滤层先接触环境，并且在出口过滤器中为过滤材料的第二细滤层先接触环境。空气循环装置被制成例如但不限于压缩机、泵或通风机。此外，个人防护设备还可以含有隔膜阀，该隔膜阀被配置为消耗水和半流食(勺食食物，spoon-food)而无需脱卸个人防护设备，由弹性聚合材料制成的套环被配置为通过向套环的内腔供应空气来调节其大小。附图说明13.本发明的公开内容由附图示出：14.图1示出了过滤材料结构的示意图。15.图2-图4示出了不同角度的个人防护设备外观的示例。16.图5示出了铁胶体过滤试验后过滤材料外观的粗层和细层照片。17.图6中(6-1、6-2)示出了实验数据，其中6-1是每单位面积吸附的胶体铁质量的压差图；6-2是每单位面积材料的模型溶液体积的铁胶体吸附效率图。具体实施方式18.用于液体或气体净化的过滤材料主要由两个必要层组成，该必要层因此过滤液体或气体流。其中至少一个层可以是瓦楞状的。19.第一层为粗层，基于无纺纤维材料制成，例如纤维直径为5至30mkm的疏水性聚烯烃纤维，并且填充有大小为2至500mkm、主要为5至200mkm的至少一种吸附剂颗粒。第一层的材料是由纤维制成的空气动力学铺设网(aerodynamic-laidweb)，通过将聚合物熔体通过喷嘴挤出到输送气流中并同时供应粒状或粉末状吸附剂而产生。其中，吸附剂颗粒不仅与纤维表面接合，而且由于与纤维高温熔融，因此机械地附着在纤维上。可以使用但不限于活性炭、活性炭纤维、纤维离子交换材料(例如基于聚丙烯腈)、底土资源炭、硅胶、铝胶、氧化铝硅酸盐、硅藻土、离子交换树脂、壳多糖、壳聚糖、基于金属氧化物的吸附剂和指定吸附剂的氢氧化物混合物作为第一粗层的吸附剂。指定吸附剂可以另外用杀菌剂制造，例如但不限于含银剂。20.第二层为细滤层，其为由以下组成的复合材料：至多50％的纤维长度为0.5至3mm、直径为5至30mkm(主要为5至25mkm)纤维素纤维，选择性纤维吸附剂(不大于30％的总质量)，大小为1至25mkm、主要为2至20mkm的超分散吸附剂颗粒，以及0.001至2％、主要为0.004至0.1％的量的絮凝剂。活性炭、活性炭纤维、纤维离子交换材料(例如基于聚丙烯腈)、底土资源炭、硅胶、铝胶、氧化铝硅酸盐、硅藻土、基于金属氧化物的吸附剂和指定吸附剂的氢氧化物混合物可以用作第二细滤层的超分散颗粒。指定吸附剂可以另外用杀菌剂制造，例如但不限于含银剂。絮凝剂可以是中性的、阳离子的、阴离子的或阳离子-阴离子的，例如但不限于聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚丙烯酰亚胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、部分水解的聚丙烯酰胺。由于第二层的材料主要由纤维素纤维组成，因此它是通过进一步干燥和压力成型的手抄纸(handsheet)生产的。超分散颗粒主要由于粘附力而附着在纤维上。此外，第二细滤层具有增加的吸附能力以保留在过滤期间从第一层洗出或吹出的粉末状吸附剂颗粒。21.生产的过滤材料具有疏水亲水性质。这些性质主要由不同类型的纤维提供。疏水性纤维主要处于第一层，亲水性纤维主要处于第二层。吸附剂的疏水-亲水性质在疏水亲水性杂质(例如病毒)中提供了提高的效率。其中要求保护的材料是抑菌的。22.第一层的表面比第二层更粗糙。不匀率(unevenness)是纤维直径与吸附剂颗粒大小之间的比例。第一过滤层含有的纤维直径为5至30mkm且粒度为2至500mkm、主要为5至200mkm。第二过滤层含有的纤维直径为5至30mkm且粒度为1至25mkm、主要为2至20mkm。因此，第一层表面的不匀率至少为第二层的不匀率的一个数量级高。这在液体流从第一层出来之后在其进入第二层之前提供了液体流的分散，使得即使第一层的孔隙的一部分被大的机械颗粒堵塞，第二层也完全参与过滤过程。即使第一层的材料被颗粒堵塞，第二层的所有通道保持通畅以供液体和气体流动。因此，在过滤过程中，过滤材料的第一层的体积和第二层的所有体积全部或部分地起作用，从而提高了速率和净化率。23.除了所示的层之外，过滤材料可以在第一或第二过滤层之前和之后另外含有一个或多个过滤层，并且由例如但不限于纺粘、碳无纺纤维、网状聚合材料(例如，分隔多孔聚合网)或原纤化多孔膜、石墨烯膜制成。24.在要求保护的特征内，过滤材料如下发挥作用。待过滤的液体或气体流入第一层，在此处进行第一过滤步骤。由于第一层吸附剂的平均粒度主要大于第一层纤维的平均直径，因此第一层具有延伸的表面(大量的孔隙)，并且具有高的污染物容量和缓慢吸附杂质的能力。在第一层之后，待过滤的液体或气体流入第二层，其中当液体被净化时，在第一层液体均匀扩散之后流动到第二层。第二过滤步骤在第二过滤层中进行。第二层具有延伸的表面(大量的孔隙)，同时第二层的吸附剂颗粒具有吸附溶解杂质的高动力学能力。此外，如果第一层吸附剂的粉末状颗粒被洗出或吹出，则第二层会阻挡它们。净化的液体或气体在第二净化层之后流向用户。25.描述的过滤材料操作机制也由实验数据证实。图5示出了铁胶体过滤试验后过滤材料外观的粗层和细层照片。将试验后的过滤材料分成多层，对每一层进行拍照，其中在照片中(图5)，粗滤层位于第二细滤层上方。可以看出(图5)，大多数氢氧化铁颗粒被第一粗层吸附，而穿过第一层的最小颗粒保留在第二层中。26.与最接近的类似物相比，一个优点是第二层可以吸附从第一层洗出的粉末状颗粒。在最接近的类似物中，吸附剂的保留是由于机械力，因此吸附剂将被洗出，这将降低材料的效率，并损害可用性，因为净化的液体或气体将含有吸附剂颗粒。残留在净化气体中的吸附剂颗粒限制个人防护设备中的材料使用，因此要求保护的材料是新材料，而不是现有技术中类似物和其他吸附剂的组合。27.要求保护的液体过滤的过滤材料的效率通过在100mm高的实验筒中的胶体铁吸附的对比试验得到证实，该实验筒制备为径向过滤筒，其具有中心处的典型碳块以及由不同过滤材料制成的瓦楞包装，具体地：表面密度100g/m2的纺粘(聚丙烯，制造商оoо"konglomerat"llc,russia)(该材料选自现有技术，并在使用寿命长的过滤材料市场上广泛流行)ahlstromdisruptor5283的材料(制造商ahlstrom-munksjo,sweden)(该材料选自现有技术，并在具有高净化效率的过滤材料市场上广泛流行)，第一粗层和第二细层分开，要求保护的复合过滤材料。试验结果在表1示出。28.由于专利us4976858的过滤材料在市场上不可获得，为了确认技术效果，将要求保护的过滤材料与现有技术中已知的具有长使用寿命和高净化效率的材料进行比较。29.表1[0030][0031]试验在台架试验机上进行，自动供应胶体氢氧化铁模型溶液，浓度为60±10mg/dm3(换算成铁)，恒定体积流速为1000cm3/min。[0032]在试验过程中，示出了压降(至400kpa)和胶体铁的吸附效率。用分光光度法测量铁的总量。[0033]为了比较不同几何形状的不同材料的压降累积，将其换算成每单位面积材料的体积单位。[0034]胶体铁的吸附效率根据以下公式进行：[0035][0036]其中e,％—胶体铁吸附效率％；c初始—模型铁胶体溶液浓度；c过滤—净化后溶液中的铁浓度。[0037]结果在表1中和在图6上给出，其中6-1是每单位面积的胶体铁质量的相依性图，6-2是胶体铁吸附效率与每单位面积的模型溶液体积的相依性图。[0038]比较试验表明，与常规预过滤材料或层本身相比，由粗过滤材料和细过滤材料逐层组成的过滤材料具有高吸附效率和低流动阻力。液体的低流动阻力意味着过滤材料堵塞缓慢，因此使用寿命长。因此，要求保护的材料具有较高的吸附效率和较长的使用寿命，因此实验数据证实了技术效果。[0039]如前所述，要求保护的过滤材料可用于个人防护设备中。[0040]个人防护设备(图2-图4)被制成头盔，并且该头盔由以下组成：主要由透明聚合材料制成的主体(1)，具有空气入口(2)和出口(3)；弹性聚合材料制成的套环(4)；以及一个空气循环装置(6)。此外，个人防护设备可以包括电力供应装置(未示出)和控制面板(5)。空气入口(2)和出口(3)开口配备有由要求保护的过滤材料制成的过滤器(7、8)。其中，在入口过滤器(7)中，粗滤层先接触环境，而出口过滤器(8)是过滤材料的第二细层先接触环境。空气循环装置(6)被制成为例如但不限于压缩机、泵或通风机。[0041]套环(4)的大小通过向套环(4)的内腔供应空气来调节。[0042]呼吸防护设备如下工作。用户佩戴上设备并将套环(4)泵至所需大小，并将设备气密地固定在颈部周围。当设备打开时，空气循环装置(6)开始通过入口过滤器(7)供应空气。过滤材料如下工作。空气流过材料的第一层，然后流过材料的第二层，过滤掉机械杂质和其他杂质。当用户吸入/呼出空气(气溶胶)时，其颗粒会进入材料中，由于其疏水-亲水性质，因此会保留在材料中。由于空气循环装置(6)运行，水分被干燥，杂质残留在吸附剂的颗粒表面上。相比于最接近的类似物材料，由于过滤材料的所示特性，液体或气体净化更快速且有效地完成。在设备运行期间，用过的空气从配备有出口过滤器(8)的出口(3)开口流出，进入环境中。[0043]所提出的个人防护设备的优点是过滤材料是高效的，并且可以吸附病毒等。如前所述，本发明的过滤材料优选具有抑菌性，这意味着减少了微生物和病毒在过滤材料表面上发展的风险，因此基于所示过滤材料的个人防护设备可以安全维护(更换个人防护设备中的过滤材料时，不会有细菌污染的危险)。[0044]由于要求保护的防护设备具有入口过滤器和出口过滤器两者，并且空气循环装置提供了明确的气流运动，因此用户呼出的空气必然通过出口过滤器，即，个人防护设备不仅保护用户免受环境的影响，而且保护环境免受用户的影响，从而确保了技术效果的实现。[0045]本发明的描述提出了本发明的优选实施方案。可以在要求保护的权利要求内改变，因此本发明可以广泛使用。当前第1页12当前第1页12