一種石膏晶須空氣過濾紙及其製備方法與流程
2023-11-10 22:56:27 1
本申請涉及空氣過濾領域，特別涉及一種無毒無害的石膏晶須空氣過濾紙及其製備方法。
背景技術：
2013年12月初，我國近半國土被霧霾覆蓋，2014年2月，大規模霧霾天氣再次來襲，多個城市的PM2.5值嚴重超標。霧霾來臨時，空中懸浮著大量顆粒、粉塵等有害物質，一旦這些有害物質被人體吸入，就會刺激並破壞呼吸道黏膜，容易造成上呼吸道感染，對人體健康造成威脅，因此能夠防護PM2.5的口罩和空氣淨化器成為了人們關注的熱點。而他們對PM2.5的過濾效果主要取決於所用空氣過濾紙的性能優劣。
濾紙的材質為纖維製成品，根據組成濾紙的纖維種類不同，濾紙的性能、用途也不一樣。目前市面上生產濾紙的主要原料包括石棉纖維、玻璃纖維、植物纖維等。石棉纖維具有高度耐火性、電絕緣性和絕熱性，是重要的防火、絕緣和保溫材料。但是由於石棉纖維能引起石棉肺、胸膜間皮瘤等疾病，許多國家選擇了全面禁止使用這種危險性物質。但是研究表明，與石棉相關的疾病在我國的多種工業職業中仍普遍存在，中國過濾材料至今仍使用石棉的現象十分令人擔憂。
過濾效率是產品分級的依據，決定著空氣是否達到淨化標準；過濾阻力是區分產品優劣的重要參數，過濾阻力越低，空氣進氣系統的進氣負荷越小，運行成本越低。因此，提高過濾效率、降低過濾阻力始終是過濾材料的發展趨勢。通過多層複合、表面覆膜、採用更細纖維等方法可以進一步實現高效低阻，其中使用超細纖維是一種簡單有效的方法。細纖維的加入在紙頁結構中形成「屏蔽效應」，使部分氣流從細纖維表面通過；加入亞微米級纖維時，氣溶膠通過時容易產生「滑流現象」，對紙頁過濾性能產生巨大影響。由於 玻璃纖維的直徑遠遠小於植物纖維，因此目前市面上通常採用玻璃纖維為原料生產空氣過濾紙。目前過濾效果最好的是超細玻璃纖維過濾紙，但是超細玻璃纖維過濾紙過高的成本令其推廣應用受到了限制。另外，玻璃纖維過濾紙容易破碎，並且其表面含有很多親水的羥基，遇到澱粉等類似物質時容易附著，從而滋生黴菌。因此，需要一種具有改進的過濾性能的空氣過濾紙。
技術實現要素：
本申請的第一目的是提供一種石膏晶須空氣過濾紙。
本申請所提供的石膏晶須空氣過濾紙，選自直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須、直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須中的至少一種和粘結材料，並且不同直徑的石膏晶須的質量百分比含量是任意的。
在一些實施方式中，所述過濾紙包括三種不同直徑的石膏晶須和粘結材料，其中三種不同直徑的石膏晶須的質量百分比為：
直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須 30-40％
直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須 45-55％
直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須 10-20％
其中，直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須搭起過濾紙的骨架，直徑為0.1-0.5μm和0.5-1.0μm的石膏晶須搭接在骨架上形成緻密的網孔。
在本申請中，術語「粘結材料」指的是可以在過濾紙中粘結各石膏晶須的任何粘性材料，包括但不限於熱固型粘結材料或非熱固型粘結材料，優選丙烯酸乳液或聚醯胺環氧氯丙烷，更優選丙烯酸乳液和聚醯胺環氧氯丙烷以任意比例的混合物。
粘結材料的用量也沒有特別限定，只要其使各石膏晶須粘結即可。
本領域的技術人員需要理解的是，當包括兩種或三種不同直徑的石膏晶須時，不可重複選擇不同直徑範圍內的直徑相同的石膏晶須。
本申請的第二目的是提供一種製備石膏晶須空氣過濾紙的方法。
本申請所提供的製備石膏晶須空氣過濾紙的方法，包括以下步驟：
(1)分別按質量百分比稱取直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須和直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須，然後混合製漿；
(2)將步驟(1)所得的漿料進行稀釋及除渣處理；
(3)將步驟(2)所得的稀釋液經成型機成型後得到溼紙；
(4)在步驟(3)所得溼紙表面噴入粘結材料，並進行脫水乾燥，得到成品石膏晶須空氣過濾紙。
在一些實施方式，所述步驟(1)中，混合製漿的具體方法為：將所稱取的三種不同直徑的石膏晶須放入打漿機，並加非強氧化性酸使之酸化，調整漿料的pH值為2.5-3.5，質量濃度為2.5-4％，在打漿機中打漿分散。
在一些實施方式，所述步驟(2)中，稀釋及除渣處理的具體方法為：將步驟(1)所得漿料用水稀釋至質量濃度為0.25-0.4％，然後進行除渣處理。
在一些實施方式，所述步驟(4)中，脫水的具體方法為：對成型後的溼紙進行真空抽吸脫水，使其含水率低於60％。
在一些實施方式，所述步驟(4)中，乾燥的具體方法為：將脫水後的溼紙在150-250℃下進行乾燥。
在一些實施方式，所述步驟(2)中使用的酸為鹽酸或稀硫酸。
在一些實施方式，所述步驟(4)中使用的粘結材料為丙烯酸乳液或聚醯胺環氧氯丙烷中的至少一種，優選為丙烯酸乳液與聚醯胺環氧氯丙烷以任意比例的混合物。
本申請以石膏晶須來製造過濾紙。石膏晶須的直徑比玻璃纖維小，硬度合適，具有更加優良的流動性。因此，本申請的基於石膏晶須的過濾紙在空氣淨化時過濾效率較高，過濾阻力也較低，同時克服了玻璃纖維空氣過濾紙成本高、容易破碎和容易滋生黴菌的缺點。
具體實施方式
下面通過實施例來描述本申請的實施方式，本領域的技術人員應當認識到，這些具體的實施例僅表明為了達到本申請的目的而選擇的實施技術方案，並不是對技術方案的限制。根據本申請的教導，結合現有技術對本申請技術 方案的改進是顯然的，均屬於本申請保護的範圍。
實施例1
本實施例的石膏晶須原料由按質量百分比計30％的直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、55％的直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須以及15％的直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須組成。
本實施例製備石膏晶須空氣過濾紙的方法，包括以下步驟：
(1)按照質量百分比分別稱取直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須和直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須；
(2)將步驟(1)所稱取的原料放入打漿機，並加入稀硫酸使之酸化，調整漿料的pH值為3.0，質量濃度為4％，在打漿機中打漿分散；
(3)將步驟(2)所得漿料用水稀釋至質量濃度為0.4％，並進行除渣處理，然後將稀釋液輸送至斜網成型造紙機上成型得到溼紙；
(4)在步驟(3)所得溼紙表面噴入丙烯酸乳液；
(5)對步驟(4)所得溼紙進行真空抽吸脫水，使其含水率低於60％；
(6)對步驟(5)所得溼紙在200℃下進行乾燥。
實施例2
本實施例的石膏晶須原料由按質量百分比計40％的直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、50％的直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須以及10％的直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須組成。
本實施例製備石膏晶須空氣過濾紙的方法，包括以下步驟：
(1)按照質量百分比分別稱取直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須和直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須；
(2)將步驟(1)所稱取的原料放入打漿機，並加入鹽酸使之酸化，調整漿料的pH值為3.5，質量濃度為3％，在打漿機中打漿分散；
(3)將步驟(2)所得漿料用水稀釋至質量濃度為0.3％，並進行除渣處 理，然後將稀釋液輸送至斜網成型造紙機上成型得到溼紙；
(4)在步驟(3)所得溼紙表面噴入聚醯胺環氧氯丙烷；
(5)對步驟(4)所得溼紙進行真空抽吸脫水，使其含水率低於60％；
(6)對步驟(5)所得溼紙在150℃下進行乾燥。
實施例3
本實施例的石膏晶須原料由按質量百分比計35％的直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、45％的直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須以及20％的直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須組成。
本實施例製備石膏晶須空氣過濾紙的方法，包括以下步驟：
(1)按照質量百分比分別稱取直徑為0.1-0.5μm的石膏晶須、直徑為0.5-1.0μm的石膏晶須和直徑為1.0-5.0μm的石膏晶須；
(2)將步驟(1)所稱取的原料放入打漿機，並加入稀硫酸使之酸化，調整漿料的pH值為2.5，質量濃度為2.5％，在打漿機中打漿分散；
(3)將步驟(2)所得漿料用水稀釋至質量濃度為0.25％，並進行除渣處理，然後將稀釋液輸送至斜網成型造紙機上成型得到溼紙；
(4)在步驟(3)所得溼紙表面噴入丙烯酸乳液和聚醯胺環氧氯丙烷乳液的混合物；
(5)對步驟(4)所得溼紙進行真空抽吸脫水，使其含水率低於60％；
(6)對步驟(5)所得溼紙在250℃下進行乾燥。
現有的植物纖維過濾紙對PM2.5的過濾效率為16-87％，透過率最小為13％；普通玻璃纖維過濾紙的過濾效率為95％-99.999％，超細玻璃纖維過濾紙的過濾效率可達99.99995％，透過率為0.00005％。而本申請的實施例1-3製造的石膏晶須過濾紙的過濾效率均可達到99.99995％，即透過率為0.00005％，同時還克服了玻璃纖維空氣過濾紙成本高、容易破碎和容易滋生黴菌的問題。因此，本申請的石膏晶須空氣過濾紙用於口罩和空氣淨化器後，其對PM2.5細顆粒的過濾效率是非常突出的。
以上所述僅為本申請的優選實施例，並非對本申請作出任何形式上和實質上的限制。本領域的技術人員，在不脫離本申請技術方案的範圍內，當可利用以上所揭示的技術內容而作出的些許更改、修飾與演變的等同變化均為本申請的等效實施例；同時，凡依據本申請的實質技術對以上實施例所作的任何等同變化的更改、修飾與演變等均在本申請的由權利要求界定的範圍內。