一种同时防治雾霾和氮氧化物污染的口罩的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及口罩技术领域，具体涉及一种同时防治雾霾和氮氧化物的口罩。
【背景技术】
[0002]雾霾天气是一种大气污染状态，雾霾是对大气中各种悬浮颗粒物含量超标的笼统表述，尤其是PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物)被认为是造成雾霾天气的“元凶”。
[0003]雾是由大量悬浮在近地面空气中的微小水滴或冰晶组成的气溶胶系统。多出现于秋冬季节，是近地面层空气中水汽凝结(或凝华)的产物。雾的存在会降低空气透明度，使能见度恶化，如果目标物的水平能见度降低到1000米以内，就将悬浮在近地面空气中的水汽凝结(或凝华)物的天气现象称为雾(Fog)。
[0004]霾，也称灰霾(烟雾)空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等粒子也能使大气混浊。将目标物的水平能见度在1000-10000米的这种现象称为轻雾或霭(Mist)。形成雾时大气湿度应该是饱和的(如有大量凝结核存在时，相对湿度不一定达到100 %就可能出现饱和)。由于液态水或冰晶组成的雾散射的光与波长关系不大，因而雾看起来呈乳白色或青白色和灰色。二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物是雾霾的主要组成。
[0005]2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的I月，4次雾霾过程笼罩30个省(区、市)，在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到I %的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。
[0006]雾霾对人体产生的危害如下:
[0007](I)对呼吸系统的影响
[0008]霾的组成成分非常复杂，包括数百种大气化学颗粒物质。其中有害健康的主要是直径小于10微米的气溶胶粒子，如矿物颗粒物、海盐、硫酸盐、硝酸盐、有机气溶胶粒子、燃料和汽车废气等，它能直接进入并粘附在人体呼吸道和肺泡中。尤其是亚微米粒子会分别沉积于上、下呼吸道和肺泡中，引起急性鼻炎和急性支气管炎等病症。对于支气管哮喘、慢性支气管炎、阻塞性肺气肿和慢性阻塞性肺疾病等慢性呼吸系统疾病患者，雾霾天气可使病情急性发作或急性加重。如果长期处于这种环境还会诱发肺癌。
[0009](2)对心血管系统的影响
[0010]雾霾天对人体心脑血管疾病的影响也很严重，会阻碍正常的血液循环，导致心血管病、高血压、冠心病、脑溢血，可能诱发心绞痛、心肌梗塞、心力衰竭等，使慢性支气管炎出现肺源性心脏病等。
[0011 ]另外，浓雾天气压比较低，人会产生一种烦躁的感觉，血压自然会有所增高。再一方面雾天往往气温较低，一些高血压、冠心病患者从温暖的室内突然走到寒冷的室外，血管热胀冷缩，也可使血压升高，导致中风、心肌梗死的发生。所以心脑血病患者一定要按时服药小心应对。
[0012]而在室外大气中，由于燃油汽车的尾气，以及各种燃煤锅炉和燃气锅炉的烟气排放，使得大气中的氮氧化物超标。
[0013]目前，对大气环境的治理，主要集中在烟气的集中治理，而对于大气环境，特别是雾霾和氮氧化物的混合体，并没有合适的治理途径。
[0014]目前，对于雾霾的防治，口罩是最常用的形式。其一般采用纤维布或纤维布夹杂活性炭层，来过滤空气。
[0015]CN 104983095 A公开了一种防雾霾无呼吸阻力口罩，其特征在于，包括罩壳，所述罩壳为中间部位隆起的壳体，所述罩壳由内到外依次设有吸气室和储气室，所述吸气室的顶端设有雾霾过滤网，所述吸气室包括气缸、活塞、曲柄和连杆，所述气缸与所述曲柄相连，所述曲柄连接所述连杆，所述连杆与活塞连接，且所述活塞上安装有第三单向通气阀;所述储气室包括上端盖和下端盖，所述上端盖为靠近所述吸气室的一侧，所述上端盖和下端盖分别设有第一单向通气阀和第二单向通气阀；所述罩壳的外表面的上部设有马达，所述马达与电源相连;所述罩壳外表面的下侧设有若干出气孔。
[0016]CN 104921345 A公开了一种防PM2.5 口罩，包括口罩本体，所述口罩本体包括表层、中间层和里层，其特征在于:所述表层为第一全面面料，所述中间层为重量每平方米50g的熔喷非织造布，所述里层为第二全棉面料，所述第一全棉面料与熔喷非织造布之间设有过滤层，所述第二全棉面料与熔喷非织造布之间设有保温层，所述第一全棉面料与第二全棉面料之间通过包边连接。
[0017]现有技术的防雾霾口罩，均是通过过滤或吸附的作用来净化空气，但空气中的氮氧化物或硫氧化物却不能通过过滤或吸附去除。
【发明内容】
[0018]本发明的目的在于提出一种同时防治雾霾和氮氧化物污染的口罩，该口罩可以净化雾霾空气，并将空气中的硫氧化物和氮氧化物快速分解，能有效保护使用者的呼吸系统。
[0019]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0020]—种防治雾霾的口罩，所述口罩从内到外由纤维布料层、催化剂层和防水透气层组成。
[0021]所述催化剂层由粉状催化剂组成，其包括载体、活性组分和助催化剂。
[0022]所述载体为沸石和二氧化锰纳米棒的混合物，沸石与二氧化锰纳米棒的质量比为2:1-1:2，沸石的骨架结构中3丨/(3丨+厶1+?)摩尔比为0.20。
[0023]所述活性组分为二氧化钛和氧化铈的混合物，Ti与Ce的摩尔比为4:3，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型。所述活性组分在催化剂中的重量含量为0.3%-10%，优选0.5-%-8%，更优选2%-5%。例如，0.8%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%0
[0024]所述助催化剂为银和三氧化二铁，Ag与Fe的摩尔比为2:5，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为0.3%-6%，优选0.5%-5%。例如，0.8%、1%、1.5%、2%、2.5%、3%、3.5%、4%、4.5%、5%、5.5%0
[0025]优选的，所述活性组分与助催化剂的重量比为5:1?2:1。例如4.5:1、4:1、3.5:1、3:1、2.5:1 ο
[0026]所述催化剂的制备方法可以采取常规的浸渍法以及其他替代方法，本领域技术人员可以根据其掌握的现有技术自由选择，本发明不再赘述。
[0027]所述防水透气层由具备防水透气的纤维制备得到，所述防水透气面料是现有技术，其可以自市面购买得到，本发明不再就其面料组成赘述。
[0028]本发明通过选取特定的沸石和二氧化猛纳米棒的混合物作为载体，以及选取特定比例的Ti/Ce作为活性成分，Ag/Fe作为助催化剂，使得该催化剂产生协同效应。将其应用于口罩夹层，在呼吸时使得其温度在25-37°C左右，达到最佳工作范围，雾霾空气经过所述口罩之后，PM2.5颗粒、氮氧化物及硫氧化物都降低到极低水平，有效保护了呼吸健康。
【具体实施方式】
[0029]本发明通过下述实施例对本发明的口罩进行说明。
[0030]实施例1
[0031]通过浸渍法制备得到催化剂，载体为沸石和二氧化锰纳米棒的混合物，二者质量比为1:1，沸石的骨架结构中31/(31+41+?)摩尔比为0.20，活性组分为二氧化钛和氧化铺的混合物，Ti与Ce的摩尔比为4:3，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型，所述活性组分在催化剂中的重量含量为5%，助催化剂为银和三氧化二铁，Ag与Fe的摩尔比为2:5，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为2%。
[0032]将所述催化剂封闭于纤维布料层和防水透气层中间，形成口罩。在PM2.5为300时测试，将所述污染空气以接近呼吸速度的I米/秒的速度通过所述口罩，测试经口罩处理的空气，其PM2.5值为18，氮氧化物和硫氧化物的含量均降到0.1毫克/立方米以下，远远小于GB/T18883-2002规定的室内空气质量标准的要求。
[0033]对比例I
[0034]将实施例1的载体替换为活性炭，其余条件不变，PM2.5值为56，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0035]对比例2
[0036]将实施例1的Ce替换为La，其余条件不变，PM2.5值为48，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0037]对比例3
[0038]将实施例1的Fe替换为Co，其余条件不变，PM2.5值为32，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0039]对比例4
[0040]将实施例1的载体替换为二氧化锰纳米棒，其余条件不变，I小时后的PM2.5值为32，氮氧化物和硫氧化物的值均高于I毫克/立方米。
[0041 ] 对比例5
[0042]将实施例1的载体替换为本发明的沸石，其余条件不变，I小时后的PM2.5值为14，氮氧化物和硫氧化物的值均高于0.5毫克/立方米。
[0043]上述实施例及对比例说明，本发明所述口罩采用的催化剂几种组分之间存在特定的联系，省略或替换其中一种或几种，都不能达到本申请的特定效果，证明其产生了协同效应。
[0044]申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的催化剂，但本发明并不局限于上述催化剂，即不意味着本发明必须依赖上述详细催化剂才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1.一种防治雾霾的口罩，所述口罩从内到外由纤维布料层、催化剂层和防水透气层组成，所述催化剂层由粉状催化剂组成，其包括载体、活性组分和助催化剂，其特征在于， 所述载体为沸石和二氧化锰纳米棒的混合物，沸石与二氧化锰纳米棒的质量比为2:1-1:2，沸石的骨架结构中3丨/(3丨+六1+?)摩尔比为0.20; 所述活性组分为二氧化钛和氧化铈的混合物，Ti与Ce的摩尔比为4:3，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型，所述活性组分在催化剂中的重量含量为0.3%-10%; 所述助催化剂为银和三氧化二铁，Ag与Fe的摩尔比为2:5，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为0.3%-6 %。2.如权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述活性组分在催化剂中的重量含量为0.5-m3.如权利要求2所述的口罩，其特征在于，所述活性组分在催化剂中的重量含量为2% -4.如权利要求1所述的口罩剂，其特征在于，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为0.5%-5%。5.如权利要求1所述的口罩，其特征在于，所述活性组分与助催化剂的重量比为5:1?2:1。
【专利摘要】本发明公开了一种同时防治雾霾和氮氧化物污染的口罩，所述口罩从内到外由纤维布料层、催化剂层和防水透气层组成，所述催化剂层由粉状催化剂组成，其包括载体、活性组分和助催化剂，所述载体为沸石和二氧化锰纳米棒，沸石的骨架结构中Si/(Si+Al+P)摩尔比为0.20；所述活性组分为二氧化钛和氧化铈的混合物，Ti与Ce的摩尔比为4:3，且所述二氧化钛为锐钛矿晶型，所述活性组分在催化剂中的重量含量为0.3％-10％；所述助催化剂为银和三氧化二铁，Ag与Fe的摩尔比为2:5，所述助催化剂在催化剂中的重量含量为0.3％-6％。雾霾空气经过本发明所述口罩之后，PM2.5颗粒、氮氧化物及硫氧化物都降低到极低水平，有效保护了呼吸健康。
【IPC分类】A41D31/02, B01D53/86, A41D13/11, B01J29/85, B01J29/04, B01D53/60
【公开号】CN105595466
【申请号】CN201510779910
【发明人】沈秋
【申请人】无锡桥阳机械制造有限公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年11月13日
文档序号 :
【 9831399 】
技术研发人员：沈秋
技术所有人：无锡桥阳机械制造有限公司
备 注：该技术已申请专利，仅供学习研究，如用于商业用途，请联系技术所有人。
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