硅藻土复合过滤材料
[0001] 技术领域 本
发明涉及一种过滤气体的
复合材料，即
硅藻土复合过滤材料。具体的说是一种利用硅藻土具有独特的微孔结构和颗粒分布特征，可形成高度渗透性的过滤层，从而能够截留各种杂质微粒，滤除最细小的悬浮固体的性质用精细加工后的硅藻土同天然
纤维和
树脂纤维复合后制作一种非织造材料的配方和方法。
背景技术
[0002] 在
现有技术中，中国社会科学院、中国气象局联合发布的《
气候变化绿皮书：应对
气候变化报告(2013)》指出，雾霾天气现象会给气候、环境、健康、经济等方面造成显著的负面影响，可使慢性病加剧、使呼吸系统及心脏系统
疾病恶化，改变
肺功能及结构、影响生殖能
力、改变人体的免疫结构等。雾霾天对呼吸系统影响最大，这已成为多数人的共识。呼吸系统与外界环境
接触最频繁，且接触面积较大，数百种大气颗粒物能直接进入并黏附在人体上下
呼吸道和肺叶中，并且大部分会被人体吸入。其次，雾霾天气导致近
地层紫外线减弱，容易使得空气中病菌的活性增强，细颗粒物会“带着”细菌、病毒，来到呼吸系统的深处，造成感染。
[0003] PM 2.5对人体的影响和危害越来越被人重视，所以空气
净化成为一个普遍的问题。普通的过滤材料对过滤pm2.5没有用，用HEPA滤材价格昂贵成本太高。能找到一种制作成本大众能认可，还可以过滤粒径在微米级以下的细小颗粒物，过滤效果并能和HEPA滤材媲美的复合材料，是本发明的目的。滤材是
过滤器的
基础，滤材是确定过滤原件性能的核心部分，如何认识和理解滤材,合理的选用滤材成为设计优质过滤器中最广泛的，但是现在用的滤材它们的功能还有一定的欠缺，如细小颗粒物（pm10以下的）就不能过滤。本发明就是利用硅藻土基本结构和特性，将精加工出来的硅藻土粒子融合在纤维中来解决这个问题。
[0004] 硅藻土是由硅藻形成的一种硅质
生物沉积岩。硅藻是一种极微小的单细胞
植物，其大小可从几微米到700多微米，只能在
显微镜下才能看到它们。多个硅藻细胞由上下两片硅质壳镶嵌组成，其结构与肥皂盒相似。硅藻土具有不溶于酸，化学性能稳定，可耐1400度高温、孔隙度高、
比表面积大、导热系数小等特点，所以它的应用范围极广。在国外，硅藻土的用途已达200多种。他们的前沿科技就是产品精细化，精细化中包含了硅藻土精加工、硅藻土新材料的复合。在国内，由于对硅藻土的应用研究较晚，目前主要是简单的粗放型加工，主要用于轻质保温材料，催化剂载体和助滤剂等方面。硅藻土具有独特的微孔结构和颗粒分布特征，可形成高度渗透性的过滤层，从而能够截留各种杂质微粒，滤除最细小的悬浮固体，甚至可以滤除0.1微米以上大小可吸入颗粒物。使滤液和气体达到高度洁净。所以，硅藻土是一种理想的过滤介质。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对上述不足而提供一种用硅藻土与天然纤维和合成纤维复合制成,过滤功能强的一种硅藻土复合过滤材料。
[0006] 本发明的技术解决方案是：硅藻土复合过滤材料，由以下重量百分比的原料制成：木浆5%－15%，木纤维10%－20%，丙纶纤维37%－57%，精制硅藻土8%－28%。纤维材料不限于此,还可以是聚酯，聚丙烯，
棉，耐高温纤维和其它功能性的纤维，把它们与硅藻土复合后制成过滤新材料。精制硅藻土是指将硅藻土经过400℃左右
温度焙烧，焙烧后的硅藻土经
质量浓度为70%的
硫酸酸洗，处理后硅藻土的SiO2的含量在89%－93%。
[0007] 硅藻土复合过滤材料的原料粒度为：木浆200-300目,木纤维 80支-100支 ,丙纶纤维 120支-140支,硅藻土 325目-560目。
[0008] 适用于硅藻复合新材料的纤维原料种类很多，主要有天然纤维和化学纤维两大类。为了制得不同性能、用途和
风格的硅藻复合新材料，还可以使用高性能特种纤维和功能化、差别化纤维。
[0009] 丙纶纤维技术指标的要求： ⑴纤维
纤度4.0－7.0dtex，⑵纤维直径25－35μm，⑶纤维长度64－76mm ，⑷纤维强力＞3.0cN/dtex，⑸断裂伸长率＜100% ，⑹卷曲数4.5个/㎝，⑺含油率0.6% ，⑻比
电阻＜ｋ×10.9Ω.cm，⑼感官要求：微白、手感蓬松、滑爽、无异味。
[0010] 木纤维技术指数要求： 拉伸强调(干)cN/ dtex > 2.4 >2.2 >2.1
拉伸强度（湿）cN/dtex >1.25 >1.15 >1.05
残硫量 Mg/100g < 4.5 < 15 < 20
公定回潮率（%） <13 < 13 < 13
白度 >85 73-75 >68
含油量 0.15－0.25 0.15－0.3 0.1－0.3。
[0011] 硅藻土复合过滤材料可做成纸状非织造过滤材料。它介于传统纺织品、塑料、皮革和纸张四大柔性材料之间的材料，材料以纤网状结构存在，精加工出来的硅藻土粒子布满了非织造材料结构中，为良好滤材。
[0012] 木浆：选取质量好的纯原生化学木浆。好的纯原生化学木浆纤维长，挺度好，破裂强度高，耐久。此材料作过滤介子的基体。
[0013] 木纤维：具有天然的抗菌保健，清除异味、自清自洁的功能，触感柔软，不板结变硬。此材料作加强制品力学性能和起附加过滤功能。
[0014] 丙纶：又称聚丙烯纤维。丙纶最大特点是比重小，比
水还轻（是棉纤维的3/5），是纤维中最轻的。丙纶具有较强的芯吸作用，水汽可以通过纤维中的毛细管来排除。耐酸耐
碱性：丙纶有较好的耐化学
腐蚀性，除了浓
硝酸，浓的苛性钠外，丙纶对酸和碱抵抗性能良好，所以适于用作过滤材料。强伸性：丙纶的强度高，伸长大，初始模量较高，弹性优良。丙纶
耐磨性好。
[0015] 硅藻土: 硅藻土用焙烧和酸方法处理后，
氧化物杂质含量降低， SiO2含量增高，比表面积和孔容也增大，所以精制硅藻土的载体效果比天然硅藻土好。充分发挥了硅藻土的特性和功能。酸方法处理后硅藻土的SiO2的含量在89%－93%。
[0016] 选取吉林省长白山地区优质硅藻土为原料，对其进行加工前的化验以便设定温度和浓度，采用焙烧和酸浸法对其进行提纯处理，要求硅藻土先通过400℃左右（电脑监测和
调温）的焙烧，将其中所含的有机物杂质基本燃烧掉，
吸附的自然态水也被
蒸发掉，如果温度过高SiO2空间结构及内部细微结构均发生了改变。如果超过900℃焙烧以后，就露出硅质圆筛盘，其四周边缘已经
熔化，圆筛体中微孔因逐渐熔化而发生堵塞，部分原筛体裂成碎片。超过了1200℃焙烧，圆筛体表面微孔熔化消失，硅藻体微孔结构完全破坏。选材焙烧过程非常重要。用适当的温度焙烧后的硅藻土经低于70%浓度硫酸酸洗（电脑监测下调解硫酸浓度），故Fe2O3、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5等无机物杂质的含量会显著降低，SiO2的含量明显提高，圆盘上的无机物杂质已被溶解洗掉，硅藻体中间及四周的微孔已全部显露出来且硅藻体也比较完整。酸洗除掉了硅藻土微孔内所含的无机物杂质，既扩了微孔又暴露出了一些新的微孔。随着酸的浓度增大，硅藻体边缘逐渐溶解，硅藻体内部微孔孔壁因溶解使微孔连在一起变成大孔。当酸浓度达90%以上时，硅藻体结构因大面积溶解而残缺不全，规则的微孔已被杂乱无章的粗大孔所代替。硅藻土用酸处理后，氧化物杂质含量降低， SiO2含量增高，比表面积和孔容也增大，所以精制硅藻土的载体效果比天然硅藻土好。由于采用了上述工艺步骤基本保证了硅藻土材料的基本结构。从而才能充分发挥硅藻土独特的基本性能。
[0017] 采用常规湿法成网制成片材、布料状等滤材，方法不限，常规方法即可。根据过滤复合材料不同的功能特性、耐温、耐腐蚀、静电特性、耐水性等，用纯原生木浆（干木浆）、精加工后的硅藻土、木纤维、丙纶纤维等混合体，采用水为介质，湿法无纺技术为基础，制成滤材。常用工艺流程是：混合体原料→悬浮混合体制备→ 湿法成网→ 加固→ 后处理。悬浮混合体的组成成分：木浆（粘合纤维）+硅藻土粒子（功能添加剂）+木纤维（增强剂）+丙纶超细纤维。
[0018] 丙纶纤维成分中长度与直径之比大于300的纤维（不包括经化学蒸煮的植物纤维），占50%以上的质量； 其纤维成分中长度与直径之比大于300的纤维（不包括经化学蒸3
煮的植物纤维），占30%以上的质量，并且其
密度小于0.4/c m。这是为了织造无纺过滤材料的质量而要求。丙纶有长纤维有短纤维，短纤维适宜做无纺过滤材料。
[0019] 本发明的优点是：1、本发明获得了一种非织造过滤材料。这种非织造过滤材料是以天然纤维、合成纤维为主要原料，以精细加工出来的硅藻土粒子为核心功能添加剂，采用湿法成网工艺技术加工而成的一种纸状非织造过滤材料。它介于传统纺织品、塑料、皮革和纸张四大柔性材料之间的材料，材料以纤网状结构存在，精加工出来的硅藻土粒子布满了非织造材料结构中，为良好滤材。2、主功能可以滤除10—0.1微米大小的可吸入颗粒物。使滤液和气体达到高度洁净。因为复合材料中有功能性纤维，其副功能具有天然的保健，清除异味、自清自洁的功能。
[0020] 下面将结合
实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。
具体实施方式
[0021] 实施例1一种硅藻土复合过滤材料，由以下重量百分比的原料制成： 木浆15%,木纤维20%，丙纶纤维55%，精制硅藻土10%。 木浆粒度为200目，木纤维粒度为100支，丙纶纤维粒度为
120支，精制硅藻土粒度为325目。
[0022] 实施例2
