纳米线过滤器、其制作方法、除去吸附在其上的材料的方法及具有其的过滤设备.pdf

提供了一种纳米线过滤器、其制作方法、具有其的过滤设备、以及除去吸附在纳米线过滤器上的材料的方法。该过滤设备包含：过滤器，该过滤器具有支持件和多个纳米线，该纳米线支承在该支持件上并布置于结晶态；以及主体，该过滤器插入并紧固到该主体中，该主体具有将所引入的流体引导到该过滤器的入口以及将通过该过滤器被过滤的流体排放到外部的出口。

1.  一种过滤器，包含：
支持件；以及
多个纳米线，支承在该支持件上并布置于结晶态。

2.  权利要求1的过滤器，还包含分子材料，该分子材料填充在纳米线之间形成的空白空间的一些部分。

3.  权利要求2的过滤器，其中该材料为选自空气分子、水分子和氮气分子的任意一种。

4.  权利要求1的过滤器，其中该纳米线包含半导体纳米线或金属纳米线。

5.  权利要求1的过滤器，其中该纳米线由选自下述群组的任意一种材料制成：Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C、P、B-C、B-P(BP₆)、B-Si、Si-C、Si-Ge、Si-Sn和Ge-Sn、SiC、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AlN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN₂、CaCN₂、ZnGeP₂、CdSnAs₂、ZnSnSb₂、CuGeP₃、CuSi₂P₃、(Cu，Ag)(Al，Ga，In，Ti，Fe)(S，Se，Te)₂、Si₃N₄、Ge₃N₄、Al₂O₃、(Al，Ga，In)₂(S，Se，Te)₃、Al₂CO以及两种或更多种这些材料的适当组合。

6.  权利要求1的过滤器，其中该纳米线由氧化钒制成。

7.  权利要求1的过滤器，其中该支持件由多孔材料或网状材料制成。

8.  一种过滤设备，包含：
过滤器，该过滤器具有支持件和多个纳米线，该纳米线支承在该支持件上并布置于结晶态；以及
主体，该过滤器插入并紧固到该主体中，该主体具有将所引入的流体引导到该过滤器的入口以及将通过该过滤器被过滤的流体排放到外部的出口。

9.  权利要求8的过滤设备，还包含安装在该过滤器的前部或后部用于应用热到该过滤器的加热件。

10.  权利要求8的过滤设备，其中该加热件形成为网状形式。

11.  权利要求8的过滤设备，还包含沿着该主体的外围面缠绕用于应用热到该过滤器的加热件。

12.  权利要求8的过滤设备，其中该主体还包含用于在过滤器的前部和后部之间引起压力差的压力产生件。

13.  权利要求8的过滤设备，其中该主体设有多个路径，该流体通过该多个路径在该入口和该出口之间移动。

14.  权利要求13的过滤设备，其中至少一个过滤器安装在该路径。

15.  权利要求13的过滤设备，其中至少一个阀安装在该路径从而控制该流体的流动。

16.  权利要求8的过滤设备，其中多个过滤器安装在该主体。

17.  权利要求16的过滤设备，其中该多个过滤器具有以相同密度或者以不同密度布置的该纳米线。

18.  权利要求8的过滤设备，其中该过滤器形成为薄膜或者形成为板状结构。

19.  一种过滤器制作方法，包含步骤：
提供支持件；以及
布置多个结晶纳米线在该支持件上。

20.  权利要求19的方法，还包含在布置纳米线的步骤之前，附着粘合件于该支持件的表面上使得该纳米线容易且牢固地紧固到该支持件的步骤。

21.  权利要求19的方法，还包含在布置纳米线的步骤之后，填充该粘合件从而防止布置在该支持件上的纳米线之间的连接容易脱落的步骤。

22.  权利要求20的方法，其中具有硅烷基团的化学材料用作该粘合件。

23.  权利要求22的方法，其中具有硅烷基团的该化学材料为氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)或(3-氨丙基)三甲氧基硅烷(APTMS)。

24.  权利要求19的方法，还包含在布置纳米线的步骤之前，通过O₂灰化工艺或者通过将氧附着在该支持件的表面上来使该支持件的表面亲水的步骤。

25.  权利要求19的方法，还包含在布置纳米线的步骤之后，填充分子材料于在纳米线之间形成的空白空间的一些部分内的步骤。

26.  权利要求25的方法，其中该材料为选自空气分子、水分子和氮气分子的任意一种。

27.  权利要求19的方法，其中布置纳米线的步骤通过旋涂方法、利用分液器或吸液管的吸附方法以及喷涂方法中的任意一种来实施。

28.  权利要求19的方法，其中该纳米线以膜形式布置在该支持件的内围面上。

29.  权利要求19的方法，其中该纳米线包含半导体纳米线或金属纳米线。

30.  权利要求19的方法，其中该纳米线由选自下述群组的任意一种材料制成：Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C、P、B-C、B-P(BP₆)、B-Si、Si-C、Si-Ge、Si-Sn and Ge-Sn、SiC、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AlN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN₂、CaCN₂、ZnGeP₂、CdSnAs₂、ZnSnSb₂、CuGeP₃、CuSi₂P₃、(Cu，Ag)(Al，Ga，In，Ti，Fe)(S，Se，Te)₂、Si₃N₄、Ge₃N₄、Al₂O₃、(Al，Ga，In)₂(S，Se，Te)₃、Al₂CO以及两种或更多种这些材料的适当组合。

31.  权利要求19的方法，其中该纳米线由氧化钒制成。

32.  权利要求19的方法，其中该支持件由多孔材料或网状材料制成。

33.  权利要求19的方法，还包含在布置纳米线的步骤之后，压缩所布置的纳米线的步骤。

34.  权利要求33的方法，还包含在压缩所布置的纳米线的步骤之后，在压缩板上布置纳米线的步骤。

35.  一种除去吸附在过滤设备的过滤器上的材料的方法，包含步骤：
应用热到该过滤器；以及
注入非挥发性气体或空气到主体的入口内。

36.  权利要求35的方法，其中该过滤器的前部的压力低于该过滤器的后部的压力。

37.  权利要求35的方法，其中该非挥发性气体为氧气、氮气、氦气和氩气中的任意一种。

38.  一种除去吸附在过滤设备的过滤器上的材料的方法，包含步骤：
在过滤器的前部的压力低于该过滤器的后部的压力时，注入非挥发性气体或空气到主体的入口内。

纳米线过滤器、其制作方法、除去吸附在其上的材料的方法及具有其的过滤设备
技术领域
本发明涉及过滤器，更具体而言涉及纳米线过滤器、其制作方法、具有其的过滤设备、以及除去吸附在该纳米线过滤器上的材料的方法。
背景技术
由于工业化结果而产生的危险有机物、类似新房的新建建筑物中使用的微粒危险材料和危险有机物、在半导体工艺中需要的对人体致命的气体、在吸烟时或空气中或施工现场发现的致癌物质等等，对人类生活具有巨大影响并引起人类寿命缩短。
过滤这些基本的危险有机物材料和气体、颗粒等的设备是过滤器。作为这些过滤器，HEPA(高效微粒空气)过滤器和木炭过滤器已被使用。HEPA过滤器用于过滤空气中的颗粒。木炭过滤器用于过滤有机物例如气态物质。
然而，随着工业化的加速，对人体致命的材料通过复杂方式包含在空气中。具体而言，这些材料具有两种物理性能，即，以气态和微粒两种形式存在。因此，对于根据每一物理性能独立地使用传统HEPA过滤器或木炭过滤器，存在一些限制。因此迫切需要一种同时过滤气体和颗粒的过滤器。
发明内容
技术问题
因此，本发明的目的是提供一种纳米线过滤器及其制作方法，其同时过滤微粒和气态的危险材料。
本发明的另一目的是提供一种具有该纳米线过滤器的过滤设备。
本发明的再一目的是提供一种通过稳定地分离吸附在纳米线过滤器上的材料来除去吸附材料的方法，其提高了纳米线过滤器的效率。
本发明的其它目的和优点可以通过下述说明书来理解，且参考本发明的实施例变得显而易见。此外，本发明所述领域技术人员显见，本发明的目的和优点可以通过如所主张的手段或其组合来实现。
技术方案
根据本发明一方面，提供了一种过滤器，包含：支持件；以及多个纳米线，支承在该支持件上并布置于结晶态。
根据本发明又一方面，提供了一种过滤器制作方法，包含步骤：提供支持件；以及布置多个结晶纳米线在该支持件上。
根据本发明又一方面，提供了一种除去吸附在过滤设备的过滤器上的材料的方法，包含步骤：应用热到该过滤器；以及注入非挥发性气体或空气到主体的入口内。
如上所述，传统上，木炭过滤器被用作过滤危险有机气体的过滤器以及HEPA过滤器被用作过滤微粒危险材料的过滤器。然而，同时过滤气态和微粒材料的过滤器尚未提出。
相应地，本发明提供一种能够过滤化学气体和物理气体即微粒材料的过滤器以及其制作方法。作为用于实施上述内容的手段，使用了纳米线，即，结构被晶化的纳米线以及与材料堆叠的具有不同于基本纳米线的形状或结构的纳米线，且纳米线结构之间的间隙形成为空白的以用作过滤器。
例如，在氧化钒(V₂O₅)纳米线的结构中，氧化钒纳米线在两侧保持晶体形式，水(H₂O)填充在其间。在这种结构中，填充在氧化钒纳米线之间的材料即水可以容易地从氧化钒纳米线之间释放，且该空间的尺寸占据氧化钒纳米线的总表面积的大部分。一般气态材料容易吸附在水释放留下的空间内，且物理上，具有颗粒特性的材料由于动量减小而吸附在不同纳米线之间。
在本发明中，通过前述技术原理制作纳米线过滤器。此外，通过实验结果数据已经证明，如此制作的纳米线过滤器通过使通常且广泛已知的危险有机气体和颗粒流到其而工作为过滤器。
此外，本发明中提出的纳米线过滤器制作成具有板状结构，其中其表面积大于通常为多孔材料的木炭过滤器的表面积，由此使过滤效果最大化。
本发明中使用的纳米线具有板状结构，其中一种氧化钒材料形成一个板且另一氧化钒材料形成另一个板，使水(H₂O)存在于两个板之间。这里，水可以容易地排出。将水排出到外部时产生的表面积接近纳米线的总面积。此外，即使纳米线之间的水未排出，水不会均匀地分布在整个表面上而是在其中维持空白空间。当有机气体或颗粒收集在该空白空间内时，其可以用作材料过滤器。
本发明将具有这种结构的纳米线制作成膜形式并将其用作过滤器。通过使用具有若干微米至几百微米的孔的通常多孔玻璃或滤纸或海绵或者具有这种结构的材料作为支持件，并将纳米线附着在其顶部或底部上或者其整个结构上，由此制作此处使用的过滤器。具有这种结构的过滤器附着到危险有机物或气态或微粒材料的填充开口并工作为过滤器。
此处使用的措辞“纳米线”一般指任何拉长的金属或半导体材料，其包含小于500nm且优选小于100nm的至少一个截面尺寸，以及大于10，优选大于50且更优选大于100的纵横比(长度：宽度)。纳米线的示例包括半导体纳米线、碳纳米线以及相似尺寸的其它拉长金属或半导体。具体而言，优选纳米线包含半导体纳米线，其由选自例如下述组成的群组的半导体材料制成：Si、Ge、Sn、Se、Te、B、C(包含金刚石)、P、B-C、B-P(BP₆)、B-Si、Si-C、Si-Ge、Si-Sn and Ge-Sn、SiC、BN/BP/BAs、AlN/AlP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、BN/BP/BAs、AlN/AIP/AlAs/AlSb、GaN/GaP/GaAs/GaSb、InN/InP/InAs/InSb、ZnO/ZnS/ZnSe/ZnTe、CdS/CdSe/CdTe、HgS/HgSe/HgTe、BeS/BeSe/BeTe/MgS/MgSe、GeS、GeSe、GeTe、SnS、SnSe、SnTe、PbO、PbS、PbSe、PbTe、CuF、CuCl、CuBr、CuI、AgF、AgCl、AgBr、AgI、BeSiN₂、CaCN₂、ZnGeP₂、CdSnAs₂、ZnSnSb₂、CuGeP₃、CuSi₂P₃、(Cu，Ag)(Al，Ga，In，Ti，Fe)(S，Se，Te)₂、Si₃N₄、Ge₃N₄、Al₂O₃、(Al，Ga，In)₂(S，Se，Te)₃、Al₂CO以及两种或更多种这些半导体的恰当组合。
尽管措辞“纳米线”在说明书通篇用于说明的目的，其旨在也包括使用纳米管。纳米管可以形成为单独纳米管或者与纳米线的组合/薄膜，如针对纳米线所描述，由此提供此处所述的性能和优点。
此外应注意，本发明的纳米线薄膜可以是“非均质”膜，其涵盖半导体纳米线、纳米管、或者不同组成和/或结构特性的纳米线和/或纳米管。
此外，本发明的纳米线可以生长或附着在基板，例如管的内外表面、例如微孔介质的内外表面、例如网状微孔金属、氧化物、陶瓷或其它组合的多孔介质，或者可以吸附在海绵形状支持材料上。
有益效果
如上所述，根据本发明可以实现下述效果。
第一，根据本发明，化学或者物理精细微粒和气态材料可以通过使用纳米线制作的滤波器被稳定地过滤，使得通常且广泛已知的危险有机物、挥发性有机物、有害颗粒、以及有害生物体和细菌被过滤，由此向使用者提供清洁环境。
第二，根据本发明，通过提供具有串联、并联或者串并联布置的多个纳米线过滤器的过滤设备，可以进一步提高危险有机物的过滤率。
第三，根据本发明，在其中布置有多个纳米线过滤器的过滤设备中，多个纳米线过滤器按这种方式制作，纳米线高密度布置的滤波器和纳米线较低密度布置的滤波器分离地制作，使得它们串联或并联布置以相互面对，由此选择性地过滤微粒材料和气态材料。
第四，根据本发明，在布置有多个纳米线过滤器的过滤设备中，过滤设备的多个流体流动路径被提供，多个阀布置在每个流体流动路径中，且如此排列的阀的工作受控以控制流体流动，使得纳米线过滤器的使用可以视危险有机物的的量而适当调整，由此提高纳米线过滤器的寿命，同时提高过滤率。
第五，根据本发明，诸如氮气和空气的非挥发性气体被引入到纳米线过滤器，热应用到其上吸附有有机危险材料的纳米线过滤器，或者吸附在纳米线过滤器上的有机危险材料通过过滤设备的输入部和输出部之间的压力差而被稳定地除去，由此大幅提高纳米线过滤器的再使用率并反过来提高纳米线过滤器的效用。
附图说明
图1为用于解释本发明第一实施例的过滤设备的配置图。
图2为用于解释本发明第二实施例的过滤设备的配置图。
图3为示出本发明的纳米线过滤器对于丙酮的过滤率的实验结果图。
图4为示出由本发明纳米线过滤器过滤丙酮和氮气混合气体且随后除去收集在纳米线过滤器上的丙酮的实验结果的图示。
图5为示出当使用两个本发明纳米线过滤器时测量的丙酮的量的实验结果图。
图6为示出当使用两个本发明纳米线过滤器时测量的甲苯的量的实验结果图。
具体实施方式
下文将详细描述本发明的优选实施例，使得本领域技术人员可以容易地实施本发明。在下文描述中，相同参考符号在整个说明书中表示相同元件。
第一实施例
图1为用于解释本发明第一实施例的过滤设备的配置图。
参考图1，本发明第一实施例的过滤设备10包含过滤器11，其中多个结晶纳米线规则或不规则布置以具有存在于相应纳米线之间的空白空间。此时，过滤器11还可包含分子材料，该分子材料填充部分或全部的结晶状态布置纳米线之间的空白空间。
由构成过滤器11的多个纳米线组成的纳米线薄膜可以形成于宽广范围的可能表面区域。例如，纳米线薄膜可以形成为具有大于1mm²、大于1cm²、大于10cm²、大于1m²、以及甚至更大或更小区域的功能区域。
纳米线薄膜包含多个相互紧密定位的单独纳米线。纳米线薄膜可具有等于或大于单个纳米线厚度的各种厚度量。在一个示例中，纳米线薄膜的纳米线布置成使得其长轴通常相互平行。在另一示例中，纳米线薄膜的单独纳米线不对准，且相反地可以或者随机或者按其它方式彼此沿不同方向布置。
纳米线薄膜可以通过使用旋涂、利用吸液管或分液器(spuit)的吸附、以及喷涂工艺来形成。
在一个示例中，使用旋涂的方法是通过旋涂技术将纳米线吸附或附着在例如海绵的多孔材料或者网状材料上的方法。此时，通过恰当地增加旋涂次数来制作具有复杂堆叠结构的纳米线薄膜。这种情况下，纳米线薄膜按照这种方式制作，通过旋涂将纳米线吸附在多孔材料上，将另一多孔材料堆叠在其顶部上，随后再次旋涂纳米线。
在另一示例中，喷涂工艺是通过将纳米线喷射在多孔材料或者网状材料上成喷涂图案来制作薄膜的方法。具体而言，喷涂工艺这样制作薄膜，通过将喷射纳米线成喷涂图案而将纳米线吸附在多孔材料上，将另一多孔材料堆叠在其顶部上，随后再次喷射纳米线成喷射图案，正如旋涂方法那样。
此外，纳米线过滤器可以通过分子或表面处理来制作，用于恰当地将纳米线吸附在支持件上从而提高吸附优越性以及减小在将纳米线吸附在支持件上时的可除去性。也就是说，在将纳米线布置在支持件上之前或之后，使用诸如粘合剂的材料，使得纳米线可以容易且牢固地紧固到支持件。
例如，粘合剂可包含具有硅烷基团的任何化学材料，其包含氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)和(3-氨丙基)三甲氧基硅烷(APTMS)，这些材料包含提高亲水性能的分子。将这些化学材料的分子吸附在支持件的表面上以使得支持件的表面亲水以及随后布置纳米线，由此制作过滤器。备选地，通过使用等离子体方法例如O₂灰化使得表面亲水并布置纳米线，可以由此制作过滤器。或者，通过将氧基团附着在支持件上并随后布置纳米线，可以由此制作过滤器。
此外，通过前述方法在支持件上布置纳米线之后，粘合剂可以填充在纳米线之间，使得纳米线通过纳米线之间的连接而不容易除去。此时，粘合剂包含聚合物、油类或半导体材料。聚合物包含导电和不导电聚合物，油类包含具有粘合性的每种油，以及半导体材料包含在包含喷涂和沉积的半导体制作工艺例如CVD和PECVD(等离子体增强化学气相沉积)工艺中使用的每种材料。可通过前述沉积方法被吸附的材料都可以使用。
此外，在通过前述方法制作纳米线薄膜之后，所制作的纳米线薄膜可以通过垂直或横向地压缩而制成板状。另外，如此制作的单一纳米线板可以通过相互结合而制成多个板。再者，纳米线可以通过上述方法吸附或附着在单一纳米线板上或者多个板上。
纳米线薄膜的另一形成方法是仅使用纳米线将其形成杆状结构。该方法需要能够垂直或横向地紧固纳米线的支持件。该方法也可以形成多层结构。
另一方面，用于填充过滤器11中布置成非结晶状态的纳米线之间空白空间的分子材料没有限制，在纳米线之间可以容易吸附和除去的任何材料都可以使用。例如，可以使用空气分子、水分子或者氮气分子。
此外，如图1所示，本发明第一实施例的过滤设备10还包含过滤器11插入和紧固于其中的过滤器主体12。过滤器主体12形成为筒形结构，其中顶部和底部相互连通，入口设置在顶部上用于引入危险有机物和气体以及微粒有机物，出口设置在底部上用于过滤由过滤器11通过吸入口引入的危险气体和颗粒并将其排出。此外，各种气流设备可以安装在吸入口从而控制引入到该吸入口中的危险气体和颗粒的进入速度。此时应理解，该气流设备包含能够控制气流的每一种设备。
尽管过滤器主体12如图1所示制成圆形结构，这仅仅是一个示例且用于稳定地紧固过滤器11的任意类型均可使用。例如，如果过滤器11通过使用多孔材料或网状材料制成支持件，则该过滤器制成为具有该多孔材料或网状材料能够稳定地插入和紧固的形状。备选地，如果纳米线制成杆状，则该过滤器可以制成为使得过滤器主体12(其用作纳米线的支持件)可具有能够沿着过滤器主体12内围面稳定地布置纳米线的形状。例如，该过滤器可以制成具有多边形结构例如三角形、矩形、六角形、八角形等的各种形状。
此外，过滤器11的效用需要通过再次使用过滤器11来提高，而不是使用一次后丢弃该过滤器11。为此，本发明第一实施例的过滤设备10还包含作为加热件的加热网13，从而除去在过滤过程中吸附在过滤器11上的材料。
加热网13制成网状形式并沿与过滤器11相对的方向安装在前部(或后部)。加热网13通过将不相互接触的多条热电阻丝(hot wire)规则或不规则地布置成二维或三维结构而形成网，并响应于从电源单元(未示出)供应的电压而产生热。也就是说，加热网13将从电源单元供应的电能转换成热能并应用热到过滤器11。
此外，本发明第一实施例的过滤设备10还包含作为加热件的热电阻丝14从而直接应用热到过滤器11。热电阻丝14安装在过滤器主体12的与过滤器11对应的部分。换言之，通过沿过滤器主体12外围面缠绕产生热的电阻丝或线圈并将过滤器11插入和紧固在其中，以及从电源单元供应电压到如此缠绕的电阻丝或线圈，热电阻丝14由此产生热。
下文将描述通过使用加热网13和热电阻丝14来除去吸附在过滤器11上的材料的方法。
首先，从电源单元供应电力到加热网13和热电阻丝14。随后，加热网13和热电阻丝14通过将从电源单元供应的电能转换成热能而产生热。这种状态下，例如包含氧气(O₂)、氮气(N₂)、氦气(He)和氩气(Ar)的惰性气体以及空气的气体引入到过滤器主体12的入口。
随后，引入到过滤器主体12入口的惰性气体和空气被从加热网13应用的热所加热，使得其温度上升高于被引入到入口之前的温度。此时，过滤器11也被热电阻丝14加热而具有更高温度。因此，吸附在过滤器11上的材料由于过滤器11温度上升而具有特定程度的势能。这种状态下，具有高温度且具有势能的吸附材料被通过过滤器11的惰性气体从过滤器11除去。
此外，用于提供压力差的推进装置(包含真空设备)在过滤设备10中附着到出口侧以除去吸附材料。例如，过滤设备10的入口被阻挡，且用于排气的设备即例如真空设备的设备仅安装在出口侧并被驱动，由此通过入口和出口之间的压力差而除去吸附材料。
此外，过滤设备10中存在的过滤器11的数目没有限制。也就是说，多个过滤器可以串联或并联地安装从而提高过滤率。
第二实施例
图2为用于解释本发明第二实施例的过滤设备的配置的图示。在图2，示例性地解释具有串联安装的三个过滤器的结构。
参考图2，本发明第二实施例的过滤设备具有安装在过滤器主体22中的多个过滤器21A、21B和21C，过滤器主体22中设有多个流体路径。此时，过滤器21A、21B和21C按照与本发明第一实施例所述相同的配置和方法来制作，并沿着彼此相对的方向串联布置。
此外，至少一个阀23A、23B、23C、23D、23E和23F可以安装在设于过滤器主体22中的多个流体路径。具体而言，阀23A、23B和23C的每一个安装在过滤器21A、21B和21C的每一个的前侧，由此控制过滤器主体22内的流体流动。
在图2所示结构中，流体在通过入口引入之后，通过两个方向排放到出口。第一流体流动方向(见点线箭头)为穿过所有三个过滤器21A、21B和21C的方向，以及第二流体流动方向(见实线箭头)为仅穿过一个过滤21A或两个过滤器21A和21B的方向。通过恰当地控制阀23A、23B、23C、23D、23E和23F，实现这些不同的流体路径方向。
例如，如果第一过滤器21A由于已经吸附危险材料而再无法吸附任何危险材料，第二、第三和第四阀23B、23C和23D打开，从而由第二和第三过滤器21B和21C过滤未被第一过滤器21A过滤的危险材料。在另一示例中，如果第一过滤器21A具有过滤所引入的任何危险材料的能力，则第二阀23B关闭且第五阀23E打开，由此通过第五阀23E排放经过第一过滤器21A的流体，即危险材料被除去的流体。
这样，过滤器的数目和过滤器的性能可以通过分步吸附来调整。
此外，藉由改变过滤器主体22的结构，考虑过滤器的位置和形状而将过滤器布置成串联、并联和交叠结构，以及在过滤器主体22的正确位置安装阀，通过控制流体流动而可以最大化过滤器的过滤率。
如上所述的本发明实施例的纳米线过滤器使用下述特性。
当比较气体相对于纳米线过滤器的收集能力时，化学反应性弱的气体例如氦气、氮气和氧气的收集能力显著低于化学反应性强的气体的收集能力，化学反应性强的气体例如为包含丙酮、甲醇、苯乙烯、苯、甲苯、甲醛、二甲苯、乙基苯、肼、二氯甲等及其复合物质的危险有机化合物；毒性气体；烟草烟雾等等。如此，通过利用纳米线过滤器对于每种气体的收集能力差异，可以过滤毒性气体和危险有机化合物气体。
在一个示例中，对于氧化钒纳米线过滤器的情形，毒性气体和危险有机化合物可以收集在用水填充的空间中。此外，对于微粒毒性材料，当这些毒性微粒材料与纳米线碰撞时，毒性微粒材料的动量转移到纳米线且其固有动量损失，使得毒性微粒材料被收集在构成纳米线过滤器的单独纳米线之间的空白空间内。
下文将通过实验结果数据证明本发明的工作效果。
图3为示出本发明的纳米线过滤器对于丙酮的过滤率的图示。在图3，310为示出将约10sccm氮气气体与丙酮混合以及随后将约1000sccm氮气气体与之混合来稀释的混合气体中测量到的丙酮的量的曲线图，以及320为示出将该混合气体通过该纳米线过滤器以过滤丙酮之后测量到的丙酮的量的曲线图。此外，330为示出将约20sccm氮气气体与丙酮混合以及随后将约1000sccm氮气气体与之混合来稀释的混合气体中测量到的丙酮的量的曲线图，以及340为示出将该混合气体通过该纳米线过滤器以过滤丙酮之后测量到的丙酮的量的曲线图。
参考图3，约1000sccm氮气气体引入纳米线过滤器，当约10sccm氮气气体与丙酮的混合气体引入纳米线过滤器时，与310相同量的丙酮被探测到。在该量的丙酮通过纳米线过滤器被过滤之后，与320相同量的丙酮被探测到。也就是说，可以看出，约3/4的丙酮吸附在纳米线过滤器上，以及约1/4的丙酮排放到排放口。
此外，当与310相比丙酮的量进一步增加，且如此增加的丙酮与约20sccm氮气的混合气体再次使用约1000sccm氮气来混合并随后引入纳米线过滤器时，与330相同量的丙酮被探测到。在该量的丙酮通过纳米线过滤器被过滤之后，与340相同量的丙酮被探测到。这种情况下，也可以看到，约3/4的丙酮被纳米线过滤器收集和过滤。
基于该实验结果，证明了该纳米线过滤器收集丙酮。
此外，图4证明另一重要因素。也就是说，当1000sccm氮气气体引入时，丙酮的量410随时间逐渐减小。
图4为示出由本发明纳米线过滤器过滤丙酮和氮气混合气体且随后除去收集在纳米线过滤器上的丙酮的结果的实验结果图。从图4可以看出，丙酮的量410随时间逐渐减小。这里使用的方法为，通过在纳米线过滤器的入口仅滴下约1000sccm氮气气体而非丙酮，不断地测量丙酮的量。
具体地，如果收集在纳米线过滤器上的丙酮不除去而是任其存在于纳米线过滤器中，纳米线过滤器的收集能力退化并因此无法再次使用。因此，当约1000sccm的氮气气体滴在丙酮被收集的纳米线过滤器上时，丙酮的量随时间逐渐减小。这是因为随着氮气滴下，在纳米线过滤器中收集的丙酮逐渐与收集部分离并因此排放到外部。此外，当通过加热网或热电阻丝同时应用热时，收集在纳米线过滤器上的丙酮的分离程度变得更大。
图5为示出当使用两个纳米线过滤器时测量的丙酮的量的实验结果图。在图5中，与图3类似，510为示出将约10sccm氮气气体与丙酮混合以及随后将约1000sccm氮气气体与之混合来稀释的混合气体中测量到的丙酮的量的曲线图，以及520为示出将该混合气体通过第一纳米线过滤器以过滤丙酮之后测量到的丙酮的量的曲线图。此外，530为示出将已经通过第一纳米线过滤器的该混合气体通过第二纳米线过滤器以过滤丙酮之后测量到的丙酮的量的曲线图。
参考图5，约1000sccm氮气气体引入纳米线过滤器，当约10sccm氮气气体与丙酮的混合气体引入纳米线过滤器时，与510相同量的丙酮被探测到。在该量的丙酮通过第一纳米线过滤器被过滤之后，与520相同量的丙酮被探测到，以及在该量的丙酮通过第二纳米线过滤器被过滤之后，与530相同量的丙酮被探测到。也就是说，可以看出，在经过两个纳米线过滤器的过滤之后，未被任何纳米线过滤器过滤的丙酮的量减小至初始量的约1/100。
目前为止，已经通过实验结果描述了纳米线过滤器对丙酮的收集能力。
下文将解释纳米线过滤器对另一危险有机物例如甲苯的收集能力。
图6为示出在与图5相同条件下使用滴下氮气气体的方法测量到的甲苯的量的实验结果图，不同在于危险有机物从丙酮变为甲苯。在图6中，在与图5相同的条件下，610为示出将约10sccm氮气气体与甲苯混合以及随后将约1000sccm氮气气体与之混合来稀释的混合气体中测量到的甲苯的量的曲线图，以及620为示出将该混合气体通过第一纳米线过滤器以过滤甲苯之后测量到的甲苯的量的曲线图。此外，630为示出将已经通过第一纳米线过滤器的该混合气体通过第二纳米线过滤器以过滤甲苯之后测量到的甲苯的量的曲线图。
参考图6，约1000sccm氮气气体引入纳米线过滤器，当约10sccm氮气气体与甲苯的混合气体引入纳米线过滤器时，与610相同量的甲苯被探测到。在该量的甲苯通过第一纳米线过滤器被过滤之后，与620相同量的甲苯被探测到，以及在该量的甲苯通过第二纳米线过滤器被过滤之后，与630相同量的甲苯被探测到。也就是说，可以看出，在经过两个纳米线过滤器的过滤之后，未被任何纳米线过滤器过滤的甲苯的量减小至初始量的约1/25。
如上所述，如在使用丙酮和甲苯的实验的结果，可以看出当危险有机物引入纳米线过滤器时，出口中危险有机物显著减少。在分布有较少量危险有机物的日常环境中，这导致更大的程度。
此外，如果在本发明实施例所述纳米线过滤器的制作时调整组成过滤器的纳米线的密度，则微粒材料和气态材料可以同时被吸附。也就是说，纳米线密度不高的过滤器过滤微粒材料，而纳米线密度高的过滤器过滤危险有机物。然而该方法并不意味着，在纳米线不密集的部分中气体不被吸附，以及在纳米线密集的部分中颗粒不被吸附。
换言之，上述方法可以解读为，在纳米线过滤器制作方法中通过串联连接不同密度的过滤器，可以同时过滤颗粒和气体两种物理性能类型。此外，上述方法包含高密度过滤器和低密度过滤器相互交叉以及将它们串联或并联，或者串联连接多个高密度过滤器或者串联连接多个低密度过滤器，且其结构不限于此处建议的方法。
此外，本发明的实验结果图中建议的纳米线过滤器特性不限于所示的甲苯和丙酮过滤器的特性，任何化学危险材料以及微粒危险材料均可以被过滤。此外，通过在分布有有害生物体和细菌的病房以及需要洁净的其它空间中使用该纳米线过滤器，可以减小有害细菌和有害生物体的量。
尽管已经参考具体实施例描述了本发明，不过本领域技术人员将理解，可以进行各种变化和调整而不背离如下述权利要求所限定的本发明的精神和范围。