清除香烟烟雾的滤料及其制作方法 技术领域
本发明涉及一种用天然矿物微晶复合材料组成的微孔海绵体滤芯，本发明进一步涉及这种滤料的的制作工艺。
背景技术
现代化的家庭、车厢等为了满足舒适要求，常常因使用空调而设计成封闭型的，造成内部空气的污浊程度大大升高，特别是有人吸烟时，环境中含有大量的物质如焦油、CO、尼古丁、尘埃，以及近期发现的二恶英等，对人体十分有害。据统计，我国目前有近3亿烟民，“被动吸烟”的危害已引起社会的高度重视。
尽管目前市场上现有一些类似于室内空气净化的产品，如利用过滤、吸附、凝聚尘埃、负离子清除烟尘等功能，达到净化空气的效果，这种浅层物理功能为主的净化器，尽管在一定程度上有效，但只是起到治标不治本的作用。其缺点在于对香烟中的异味、CO、尼古丁、微生物等造成的污染清除效果不理想。这类产品的典型代表是利用HEPA高密度滤材作为净化芯的空气净化类产品。其主要是对微粒灰尘的净化效率高，但对非固体微粒的污染和香烟烟雾等达不到理想净化效果，且净化芯寿命有限，更换频繁。另一类产品是以挥发性杀菌药物和臭氧或负离子结合，从而达到使空气中的灰尘沉降、杀灭病原菌的效果。此类净化产品的缺点是易产生二次污染如排泄残余药剂及臭氧。
发明内容
本发明要解决的技术问题是寻找一种材料，它能有效清除香烟烟雾所带来地有害气体，减少对被动吸烟者的危害，同时释放空气负离子，有效改善生活环境，而且清除烟雾效果好，使用方便，有效寿命长，成本低。同时要寻找解决这种材料的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明基于在研究天然矿物晶体，特别是黑色电气石和沸石时发现，在环境温度发生变化时，电气石微晶可产生热释电和红外辐射功能，并可释放空气负离子，可有效改善生活环境的原理，以及沸石矿物所具有吸附、分离流体的性质的基础上找到了下述的技术方案。它是由天然电气石、沸石、二氧化钛和远红外氧化锆等多种无毒无害的矿物微晶制成的复合材料，并经有机发泡剂制成海绵体滤芯。
本发明的滤料由矿物微晶复合材料粉料与塑料两部分按3∶1重量比混合组成微孔海绵体。其中矿物微晶复合材料粉料由电气石微晶∶沸石∶远红外氧化锆石粉∶二氧化钛粉＝60～65∶10～15∶10～15∶15～20重量百分比组成。
本发明的具体工艺步骤如下：
首先，将天然矿物黑色电气石、沸石分别进行漂洗、烘干，粉碎；接着，按下列重量百分比混合：电气石微晶粉∶沸石粉∶远红外氧化锆石粉∶二氧化钛粉＝60～65％∶10～15％∶10～15％∶15～20％；再经球磨到粉末粒径在100～120目，然后，将上述微晶粉料在450～500℃加热3～4小时，完成粉料的活化处理工作。接着将上述粉料与塑料、发泡剂按3∶1∶0.1重量比混合、搅拌发泡制成微孔海绵体。
本发明所需要的天然矿物如黑色电气石、沸石原料在混合前先进行筛选，去除矿物中的杂质和围岩，并对其成分进行检测和处理控制，要求原料的氧化铁含量不超过4.5％，氧化镁含量不低于5.0％，放射性指标必须小于国家规定安全指标。
本发明的优点是：
1.由于本发明的材料采用了以廉价的天然黑色电气石和沸石为主要原料的天然矿物微晶原料，并对其成分组元进行检测和控制，经活化和复合处理后，制成微孔海绵体滤料，大大增加了香烟烟雾与矿物微晶的接触面积，能有效地达到清除烟雾的目的。
2.本发明采用的矿物微晶体具有热释电和强红外辐射效应，香烟烟雾的温度往往高于环境温度，因此本发明的滤料对香烟烟雾具有比现有空气净化剂更好的吸附和净化功能，净化效率高，使用有效期长。
3.矿物微晶在温度变化条件下，还可释放空气负离子，使本发明的滤料对有害气体如胺、醛类具有分解和清除作用、对空气中的微小尘矣，焦油液滴等具有吸附收集和分离功效外，还可改善生活环境的空气质量。
4.本发明采用的是传统的加工工艺，如洗矿、球磨、加热活化复合，所以本发明制作工艺简单，成本低廉，性能可靠。
5.本发明的活化复合处理是在氧化性空气中进行，处理温度低(450～500℃)，能耗小，易于控制。
附图说明
图1为本发明的微孔海绵体滤料结构放大图，该滤料的结构放大40倍。
具体实施方式
实施例1
本发明所选用廉价的天然黑色电气石、沸石、远红外氧化锆和二氧化钛粉末混合制成矿物微晶复合材料，其中黑色电气石产于云南马关-麻栗坡矿带中部，主要矿物组成及化学成分如表1和表2所示。沸石、远红外氧化锆和二氧化钛粉末从市场购得，主要成分分别为Na[AlSi5O12]3H2O、ZrO2和TiO2。
首先，将天然矿物黑色电气石、沸石分别进行漂洗、烘干，粉碎；接着，按下列重量百分比比例混合：电气石微晶∶沸石∶远红外氧化锆石粉∶二氧化钛粉＝60％∶12％∶10％∶18％；经球磨到粉末粒径为120目左右，然后将上述微晶复合粉料在箱式加热炉中缓慢加热到480℃，保温3.5小时后随炉冷却至室温，完成粉料的活化处理制成本发明的滤芯粉料。接着将上述粉料与聚苯乙烯塑料及普通的发泡剂按重量比3∶1∶0.1的比例混合搅拌发泡制成微孔海绵体，按香烟烟雾清除器的样机尺寸求要切割成相应直径、厚度的圆形或其他形状的微孔海绵体滤料芯。
表1电气石主要矿物组成(wt％)产地主要矿物组成及含量(％) 次要矿物组成及含量(％)云南马关-麻栗坡镁电气石84.21 金云母7.70、滑石3.90、绿泥石3.91、 石英0.32
表2电气石主要化学成分(wt％)MgO ∑FeO SiO2 Al2O3 MnO Na2O CaO K2O 产状与产地10.52 2.37 36.58 34.68 0.56 1.02 1.63 2.86 云南马关-麻栗坡矿 带中部电气石岩
本发明所制得的滤芯微孔分布均匀，海绵体材料强度、韧性良好，使用寿命长，以检测滤芯吸附性能和矿物微晶复合材料净化烟雾功能优越。在环境温度9℃，湿度75％，气压104.4Kpa条件下，甲醛的净化效果，相对浓度比下降39.8％，可明显降低香烟中的焦油含量。在自制的容积为36升的有机玻璃钟罩中充入一支香烟的烟雾，在20秒钟之内可将烟雾完全清除。
实施例2
本发明所选用廉价的天然黑色电气石、沸石、红外氧化锆和二氧化钛粉末混合制成矿物微晶复合材料，其中黑色电气石产于云南马关-麻栗坡矿带边缘区域，主要矿物组成及化学成分如表3和表4所示。沸石、远红外氧化锆和二氧化钛粉末从市场购得，主要成分分别为Na[AlSi5O12]3H2O、ZrO2和TiO2。首先，将天然矿物黑色电气石、沸石分别进行漂洗、烘干，粉碎；接着按下列重量百分比混合：电气石微晶∶沸石粉∶远红外氧化锆石粉∶二氧化钛粉＝65％∶10％∶10％∶15％；再经球磨到粉末粒径为100目左右。
然后将上述微晶复合粉料在箱式加热炉中缓慢加热到450℃，保温4小时后随炉冷却至室温，完成粉料的活化处理制成本发明的粉料。接着将上述粉料与聚乙烯塑料、通用发泡剂按重量3∶1∶0.1的比例混合搅拌制成微孔海绵体，按香烟烟雾清除器的样机尺寸求要切割成相应直径、厚度和形状的微孔海绵体滤芯，即完成本发明的矿物微晶复合材料香烟烟雾海绵体滤芯的制作。
表3电气石主要矿物组成(wt％)产地主要矿物组成及含量(％)次要矿物组成及含量(％)云南马关-麻栗坡镁电气石47.59、石英42.20金云母6.50、绿泥石1.90、滑石1.80
表4电气石主要化学成分(wt％) MgO ∑FeO SiO2 Al2O3 MnO Na2O CaO K2O 产状与产地 5.24 1.02 58.38 21.89 0.68 0.89 0.97 2.15 云南马关-麻栗坡矿 带边缘电气石岩