JP2008511403A - Impregnated filter element and manufacturing method thereof - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

空気のようなガス流れから、酸性、塩基性またはカルボニルを含有する化合物の汚染物質を除去ための汚染物質除去フィルタである。フィルタは、第１の入口面から第２の面に伸びる複数の流れ経路を提供する通路を含む、多孔性または繊維状の基体を有する。基体は、基板中に含浸された活性材料を有する。存在する活性材料は除去すべき汚染物質に基づいて選択される。  A contaminant removal filter for removing acidic, basic or carbonyl containing compound contaminants from a gas stream such as air. The filter has a porous or fibrous substrate that includes passages that provide a plurality of flow paths extending from a first inlet surface to a second surface. The substrate has an active material impregnated in the substrate. The active material present is selected based on the contaminant to be removed.

Description

Translated fromJapanese

本発明は空気の流れなどのガスの流れから汚染物質を除去する低圧力損失のフィルタエレメントに関する。特に、本発明は、汚染物質を除去するために特に選択された材料で含浸されたフィルタエレメントを使用するガス流れからの汚染物質除去に関する。  The present invention relates to a low pressure drop filter element that removes contaminants from a gas stream, such as an air stream. In particular, the present invention relates to contaminant removal from a gas stream using a filter element impregnated with a specifically selected material to remove the contaminant.

本願は、米国内の企業であり、米国を除く全ての国の指定に対する出願人をＤｏｎａｌｄｓｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．の名で、および、米国の指定に対する出願人として米市民であるアンドリュージェームスダラスと中国市民であるレフェイディングと米市民であるデニスジョリマンの名で、２００５年８月２５日にＰＣＴ国際特許出願として出願されたものであり、かつ２００４年８月２７日に米国実用新案出願第１０／９２８，７７６号および２００４年８月２７日出願の米国実用新案出願第１０／９２７，７０８号および２００４年１２月１７日出願の米国実用新案出願第１１／０１６，０１３号に基づく優先権を主張するものである。  This application is a company in the United States, and applicants for designation in all countries except the United States are named Donaldson Company, Inc. PCT international patent application on August 25, 2005 in the name of US citizen Andrew C. Dallas and Chinese citizen Refading and US citizen Dennis Jolliman as applicants for US designation US Utility Model Application No. 10 / 928,776 filed August 27, 2004 and US Utility Model Application Nos. 10 / 927,708 and 2004 filed August 27, 2004. Priority is claimed based on US Utility Model Application No. 11 / 016,013 filed on Dec. 17th.

エレメントあるいはフィルタと呼ばれるガス吸着物品は、しばしば多くの工業において人々、環境、および重大な製造プロセスあるいはその製造プロセスで製造される製品を保護するために、空気で運ばれる汚染物質を除去するために使用されている。ガス吸着物品の応用の特別な例は、半導体産業であり、そこでは製品が「クリーンルーム」として一般的にその業界で知られている、超清潔な環境で製造されている。ガス吸着物品は多くの非工業の応用でも使用されている。例えば、ガス吸着物品は、商業用ビルおよび住居用ビルの両方で空気移動システム中にしばしば存在し、クリーナーで住民に呼吸をする空気を提供している。  Gas adsorbent articles called elements or filters are often used in many industries to remove airborne contaminants to protect people, the environment, and critical manufacturing processes or products manufactured in those manufacturing processes. in use. A special example of the application of gas-adsorbing articles is the semiconductor industry, where the product is manufactured in an ultra-clean environment, commonly known in the industry as a “clean room”. Gas adsorbent articles are also used in many non-industrial applications. For example, gas-adsorbing articles are often present in air movement systems in both commercial and residential buildings, providing cleaner air with breathing air.

典型的な空気で運ばれる汚染物質は、アンモニア、有機アミン、およびＮ−メチル−２-ピロリドンなどの塩基性汚染物質、硫化水素、塩化水素、または亜硫酸ガスなどの酸性汚染物質、および反応性モノマーまたは反応しない溶媒などのＶＯＣ(揮発性有機化合物)と通常呼ばれる一般的な有機物汚染物質を含む。シラン、シロキサン、シラノール、およびシラザンなどのシリコン含有材料は、いくつかの応用において特に有害な汚染物質であり得る。さらに、多くの有害な工業化学薬品と化学戦争の薬剤は呼吸をする空気から除去されなければならない。  Typical airborne pollutants include ammonia, organic amines, basic pollutants such as N-methyl-2-pyrrolidone, acidic pollutants such as hydrogen sulfide, hydrogen chloride, or sulfurous acid gas, and reactive monomers Or it contains common organic contaminants usually called VOC (volatile organic compounds) such as solvents that do not react. Silicon-containing materials such as silanes, siloxanes, silanols, and silazanes can be particularly harmful contaminants in some applications. In addition, many harmful industrial chemicals and chemical warfare agents must be removed from the breathing air.

汚れたあるいは汚染された空気は、しばしば微粒状吸着ベッドアセンブリまたは充填されたベッドアセンブリを通して吸引される。そのようなベッドはフレームと、フレーム中に保有された活性炭などの吸着媒体を有する。吸着媒体は、気流からのガス状汚染物質を吸着し、あるいは化学反応し、環境に戻される空気を清浄にするのを可能にする。除去効率と特別な除去効率における時間の長さは、そのプロセスおよび製品を伸びた期間、十分保護するために重要である。  Dirty or contaminated air is often aspirated through a particulate adsorption bed assembly or a packed bed assembly. Such a bed has a frame and an adsorbing medium such as activated carbon held in the frame. The adsorption medium allows gaseous contaminants from the air stream to be adsorbed or chemically reacted to clean the air that is returned to the environment. The length of time in removal efficiency and special removal efficiency is important to fully protect the process and product for extended periods.

ガス状吸着ベッドの除去効率と能力は、多くの因子、例えば、吸着ベッドを通る空気速度、ベッドの深さ、使用されている吸着媒体のタイプと量、吸着媒体の活性レベルおよびレートに依存する。また、増加されるまたは最大にされるべき効率に対して、ぎっしり充填された吸着ベッドの粒子とフレームとの間の空隙を通って漏れる空気は、排除されるべき点に減少されるべきであることも重要である。微粒状吸着ベッドの例は、オセンドルフ他の米国特許第５，２９０，３４５号、グラハム他の同第５，９６４，９２７号、グラハム他の同第６，１１３，６７４号で教示されたものを含む。これらのぎっしり充填されたベッドは、ベッドを通る空気て流れのための曲がりくねった経路をもたらす。  The removal efficiency and capacity of the gaseous adsorption bed depends on a number of factors, such as the air velocity through the adsorption bed, the bed depth, the type and amount of adsorption medium used, the activity level and rate of the adsorption medium . Also, for the efficiency to be increased or maximized, the air leaking through the gap between the tightly packed adsorption bed particles and the frame should be reduced to the point where it should be eliminated. It is also important. Examples of particulate adsorbent beds are those taught in US Pat. No. 5,290,345 to Osendorf et al., 5,964,927 to Graham et al., 6,113,674 to Graham et al. Including. These closely packed beds provide a tortuous path for air flow through the bed.

しかしながら、ぎっしり充填されたベッドの結果として、かなりの圧力損失をこうむる。圧力損失を最小にする現在の解決策は、ベッドの面積を増加することによってベッドを通る空気速度を減少させる工程を含む。これは、ベッドをＶ次にまたはひだ付きに形成することによってベッドサイズを増加することによってなし得る。しかしながら、あいにく、これらの方法は、圧力損失の問題に十分取り組んでおらず、ベッドを出る不均等な流れ速度の追加の問題を生じさせ得る。さらに、充填されたベッドはかなり重い。  However, it suffers considerable pressure loss as a result of a tightly packed bed. Current solutions that minimize pressure loss include reducing the air velocity through the bed by increasing the bed area. This can be done by increasing the bed size by forming the bed V-ordered or pleated. Unfortunately, however, these methods do not adequately address the pressure drop problem and can cause the additional problem of uneven flow velocity leaving the bed. Furthermore, the filled bed is quite heavy.

上記の認定された充填されたベッドでの汚染物質除去システムは、いくつかの応用において十分ではあるが、酸、塩基、または他の有機材料などの汚染物質を効率的に除去するとともに圧力損失を最小にしてフィルタを出る一定の流れ速度を提供する代替の製品が必要とされる。  The above certified packed bed decontamination system is sufficient for some applications, but effectively removes contaminants such as acids, bases, or other organic materials and reduces pressure drop. There is a need for an alternative product that provides a constant flow velocity exiting the filter with a minimum.

充填されていないベッドの吸着物品の一例がセグイン他の米国特許第６，６４５，２７１号に記載されている。この特許で記載された物品は、そこを通る通路を有する基板を有し、通路の表面は吸着材料で被覆されるまたは覆われている。吸着材料は高分子材料によって基板上に保持され得る。  An example of an unfilled bed adsorbent article is described in US Pat. No. 6,645,271 to Seguin et al. The article described in this patent has a substrate having a passage therethrough, the surface of the passage being coated or covered with an adsorbent material. The adsorbent material can be held on the substrate by a polymeric material.

マラ他の米国特許第６，０７１，４７９号は、ガス流れから汚染物質を除去するための適切な物品を提供することを試みている。しかしながら、マラ他の物品には様々な欠点と好ましくない特徴が本来備わっている。例えば、その媒体は、長期間および/または高純度の濾過の応用のために設計されていない。マラ他の発明によると、クエン酸を含浸した紙媒体は適切な汚染物質除去物品であり得るが、実際の使用において、そのような製品は受け入れ可能な性能を提供していない。マラ他は、吸着材料の水分含有量を増加するための湿潤剤または有機アミンを含み、酸性の含浸剤と除去されるべき塩基性材料との間の反応を助けている。さらに、マラ他は、形成された媒体の構造を保持するためにバインダーと接着剤とを使用する。そのような接着材料は汚染物質をオフガスすることが知られていて、そのうちのいくらかは汚染物質除去材料と反応あるいは結合し得るので、それにより、そこを通るガス流れから汚染物質を除去するための利用可能量が低減する。
米国特許第５，２９０，３４５号米国特許第５，９６４，９２７号米国特許第６，１１３，６７４号米国特許第６，６４５，２７１号米国特許第６，０７１，４７９号US Pat. No. 6,071,479 to Mala et al. Attempts to provide a suitable article for removing contaminants from a gas stream. However, Mala and other articles inherently have various drawbacks and undesirable features. For example, the media is not designed for long term and / or high purity filtration applications. According to Mala et al., Paper media impregnated with citric acid can be a suitable contaminant removal article, but in actual use such products do not provide acceptable performance. Mala et al. Include wetting agents or organic amines to increase the moisture content of the adsorbent material and assist the reaction between the acidic impregnant and the basic material to be removed. In addition, Mala et al. Use binders and adhesives to maintain the structure of the formed media. Such adhesive materials are known to off-gas contaminants, some of which can react or combine with the contaminant removal material, thereby removing contaminants from the gas flow therethrough. The available amount is reduced.
US Pat. No. 5,290,345 US Pat. No. 5,964,927 US Pat. No. 6,113,674 US Pat. No. 6,645,271 US Pat. No. 6,071,479

より良い汚染物質除去システムが必要とされる。  A better contaminant removal system is needed.

本発明は、繊維状基板内および至る所に存在する汚染物質除去用活性材料を有する汚染物質除去フィルタに向けられる。フィルタ中に存在する活性材料は、除去されるべき特別の汚染物質に対して選択される。  The present invention is directed to a contaminant removal filter having a contaminant removal active material present in and throughout a fibrous substrate. The active material present in the filter is selected for the particular contaminant to be removed.

１つの設計において、フィルタは塩基性汚染物質の除去用に構成される酸性材料と、防腐剤または安定剤とを含む。出願人は、本発明に先だって、フィルタエレメント中の酸性材料が一般に、許容できる汚染物質除去寿命を有しておらず、従来技術のフィルタ寿命はフィルタ中の水分の存在によって短縮されることを見出した。出願人は、酸性材料とともに防腐剤あるいは安定剤を含むことが、フィルタの有用な寿命を増加させることを見出した。理論によって縛られないが、出願人は防腐剤または安定剤がフィルタ基板上のかび、バクテリアおよびウイルスなどの微生物の成長を抑制することによってフィルタの使用寿命を伸ばすと信じている。  In one design, the filter includes an acidic material configured for the removal of basic contaminants and a preservative or stabilizer. Applicants have found that prior to the present invention, the acidic material in the filter element generally does not have an acceptable contaminant removal life, and the prior art filter life is reduced by the presence of moisture in the filter. It was. Applicants have found that including an antiseptic or stabilizer along with the acidic material increases the useful life of the filter. Without being bound by theory, applicants believe that preservatives or stabilizers extend the useful life of the filter by inhibiting the growth of fungi on the filter substrate and microorganisms such as bacteria and viruses.

好ましい酸性材料はクエン酸である。酸性材料は、フィルタと接触する空気または他のガス流体中の塩基性汚染物質と反応する、あるいは別の方法で除去する。防腐剤または安定剤の少なくとも１つは、少なくとも表面上に、好ましくは基板中に存在する。一般に、この防腐剤および/または安定剤は酸性材料とともに均一に存在している。好ましい安定剤はポリアクリル酸(ＰＡＡ)である。好ましい防腐剤は安息香酸ナトリウムである。  A preferred acidic material is citric acid. The acidic material reacts with or otherwise removes basic contaminants in the air or other gaseous fluid that contacts the filter. At least one of the preservatives or stabilizers is present at least on the surface, preferably in the substrate. Generally, the preservative and / or stabilizer is present uniformly with the acidic material. A preferred stabilizer is polyacrylic acid (PAA). A preferred preservative is sodium benzoate.

別の設計において、フィルタは、酸性汚染物質除去用に構成され、塩基性またはアルカリ性材料と助触媒とを含む。出願人は、本発明に先だって、フィルタエレメント中の塩基性材料は一般に許容可能な汚染物質の除去寿命を有さず、従来技術のフィルタ寿命はフィルタ中の水分の存在によって短縮されることを見出した。出願人は、塩基性材料と助触媒とを含むと、フィルタの有用な寿命を増加させることを見出した。理論によって縛られないが、出願人は、助触媒が酸性のガス(除去されるべき汚染物質)とフィルタの塩基性またはアルカリ性材料との間の酸化反応を高めて、その結果、フィルタの使用寿命を伸ばすこと信じている。  In another design, the filter is configured for acidic contaminant removal and includes a basic or alkaline material and a cocatalyst. Applicants have found that prior to the present invention, the basic material in the filter element generally does not have an acceptable contaminant removal life, and the prior art filter life is shortened by the presence of moisture in the filter. It was. Applicants have found that including a basic material and a cocatalyst increases the useful life of the filter. Without being bound by theory, Applicants believe that the cocatalyst enhances the oxidation reaction between the acidic gas (contaminant to be removed) and the basic or alkaline material of the filter, resulting in the service life of the filter. I believe in extending

好ましい塩基性材料は炭酸カリウム(Ｋ₂ＣＯ₃)である。塩基性材料は、フィルタに接触する空気または他のガス流体の酸性汚染物質と反応する、あるいは別の方法で除去する。また助触媒は、少なくとも表面上に、好ましくは基板中に存在する。一般に、この助触媒は塩基性材料であり、均一に存在する。好ましい助触媒は、ヨウ化カリウム（ＫＩ）である。A preferred basic material is potassium carbonate (K₂ CO₃ ). The basic material reacts with or otherwise removes air or other gaseous fluid acidic contaminants that contact the filter. The cocatalyst is also present at least on the surface, preferably in the substrate. In general, the cocatalyst is a basic material and is present uniformly. A preferred cocatalyst is potassium iodide (KI).

また別の設計において、フィルタはその上やその中に存在する反応材料あるいは反応物を有する基板を含み、その反応材料は、ケトンとアルデヒドとを含むカルボニル含有化合物の除去用に構成された、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、酸化剤、アンモニアの誘導体、または特有の高分子量の安定なアミンである。強アルカリ（塩基）材料は特にアルデヒド除去に適している。  In another design, the filter includes a substrate having a reactive material or reactant present thereon or in the reactive material, the reactive material configured for removal of carbonyl-containing compounds including ketones and aldehydes. A salt, bisulfite, oxidant, derivative of ammonia, or a unique high molecular weight stable amine. Strong alkali (base) materials are particularly suitable for aldehyde removal.

カルボニル含有化合物を除去するための好ましい材料の例は、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、酸化剤、または、アンモニアの誘導体、特有の高分子量の安定なアミンなどの反応物が含浸された、微粒状あるいは繊維状形態の活性炭である。強アルカリを含浸した活性炭の微粒子または繊維は、特にアルデヒド除去に適している。  Examples of preferred materials for removing carbonyl-containing compounds include sulphites, bisulfites, oxidizing agents, or derivatives of ammonia, impregnated with reactants such as specific high molecular weight stable amines, It is activated carbon in a fibrous form. The fine particles or fibers of activated carbon impregnated with a strong alkali are particularly suitable for aldehyde removal.

また別の設計において、フィルタは、その中に活性化された炭素繊維を含む基板を含んでおり、活性化された炭素繊維は基板の構造的な構成要素である。そのようなフィルタ設計はメタノール、トルエン、エタノール、および同様物などのＶＯＣ除去用に構成されている。活性化された炭素繊維は特に低濃度(例えば、１００ｐｐｍ未満)で存在しているＶＯＣの除去に適している。上記要約された設計のいずれかは、内部に炭素繊維を有する基板と共に使用され得る。カルボニル含有化合物とＶＯＣの除去のために、炭素繊維は、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、酸化剤、または、アンモニアの誘導体、特有の高分子量の安定なアミンなどの反応物の含浸に特に適している。  In yet another design, the filter includes a substrate that includes activated carbon fibers therein, where the activated carbon fibers are a structural component of the substrate. Such filter designs are configured for VOC removal such as methanol, toluene, ethanol, and the like. Activated carbon fibers are particularly suitable for removing VOCs present at low concentrations (eg, less than 100 ppm). Any of the above summarized designs can be used with a substrate having carbon fibers therein. For removal of carbonyl-containing compounds and VOCs, carbon fibers are particularly suitable for impregnation of reactants such as sulfites, bisulfites, oxidants, or derivatives of ammonia, characteristic high molecular weight stable amines. .

フィルタを形成する基板は、セルロースあるいは高分子材料、またはその組み合わせなどの繊維状または多孔性材料である。ＶＯＣ除去のために、基板は活性化された炭素繊維を含む。基板によって形成されたフィルタの基体は、好ましくは、そこを通るガス流れに対して通路を提供する複数の流路が入口面から出口面に向かって伸びるように構成されている。活性材料は、少なくとも基板表面上に、好ましくは基板中に存在する。  The substrate forming the filter is a fibrous or porous material such as cellulose or a polymeric material, or a combination thereof. For VOC removal, the substrate includes activated carbon fibers. The base of the filter formed by the substrate is preferably configured such that a plurality of channels providing passages for the gas flow therethrough extend from the inlet face toward the outlet face. The active material is present at least on the substrate surface, preferably in the substrate.

酸性材料、アルカリあるいは塩基性材料、または反応材料のいずれかである活性材料は、活性材料の混合物または溶液として基板に適用される。通常、混合物または溶液が含浸によって適用される。  The active material, either an acidic material, an alkali or basic material, or a reactive material is applied to the substrate as a mixture or solution of active materials. Usually the mixture or solution is applied by impregnation.

本発明の汚染物質除去フィルタは、空気流れなどのガス流れからの塩基性汚染物質の除去を望んでいる種々の高純度の応用において使用することができる。用語「高純度」およびその変形での使用によって意味されることは、清浄にされたガス流れ中において汚染物質レベルが１ｐｐｍ未満の汚染物質であることを示す。多くの応用では、望まれるレベルは１ｐｐｂ未満の汚染物質である。本発明の汚染物質除去フィルターは、「高純度エレメント」である、または「高純度媒体」を含む。この応用において、そのような用語は、空気流れから汚染物質を除去するばかりでなく、いかなる汚染物質を拡散しないまたは放出しない材料について言及する。高純度エレメントまたは高純度媒体中に一般に存在しない材料の例は、オフガスをする接着剤または他の高分子材料を含む。いくつかの応用において、汚染物質除去フィルタでの接着剤の存在が許容できることが理解され得る。  The contaminant removal filter of the present invention can be used in a variety of high purity applications where it is desired to remove basic contaminants from a gas stream such as an air stream. What is meant by the term “high purity” and its use in its variants indicates that the contaminant level is less than 1 ppm in the cleaned gas stream. For many applications, the desired level is less than 1 ppb contaminant. The contaminant removal filter of the present invention is a “high purity element” or includes a “high purity medium”. In this application, such terms refer to materials that not only remove contaminants from the air stream, but do not diffuse or release any contaminants. Examples of materials that are not typically present in high purity elements or high purity media include off-gassing adhesives or other polymeric materials. It can be appreciated that in some applications, the presence of adhesive in the contaminant removal filter is acceptable.

一般に、このフィルタは石版印刷プロセス、半導体プロセス、写真画像プロセスおよび熱アブレーティブ画像プロセス（thermal ablative imaging process）などの応用でも使用され得る。また、燃料電池の適切で効率的な操作は、容認できない化学汚染物質を有さない酸化剤(例えば、空気)を望んでいる。本発明の汚染物質除去フィルタを使用することができる他の応用は、環境の空気がその空気を吸う人々ために清浄にされる応用を含む。しばしば、これらの領域は、住宅、工業的または商業的空間、飛行機の客室、および自動車の車室などの囲まれた空間である。  In general, this filter can also be used in applications such as lithographic printing processes, semiconductor processes, photographic imaging processes and thermal ablative imaging processes. Also, proper and efficient operation of fuel cells desires an oxidant (eg, air) that does not have unacceptable chemical contaminants. Other applications in which the pollutant removal filter of the present invention can be used include applications where ambient air is cleaned for people who breathe that air. Often these areas are enclosed spaces such as residential, industrial or commercial spaces, airplane cabins, and automobile cabins.

ここで、図面を参照するが、同じ参照番号と文字とはいくつかの図面で対応する構造を示すものである。ここで、特に図１を参照すると、本発明に基づく汚染物質除去フィルタまたはエレメントの第１実施例が１０で示される。汚染物質除去フィルタ１０は、第１面１７と反対の第２面１９とを有する基体１２によって定められる。一般に、塩基性汚染物質を清浄にするガスは、第１面１７を通ってフィルタ１０に入り、第２面１９を通って出る。この実施例では、基体１２は、対面層１６と波形状層１４を交互にすることによって形成される。波形状シート１４は、各谷と尾根とが一般に同じである丸い波状の構成を有する。対面層１６は波形状層あるいは非波形状(例えば、平ら)シートであり得る、本実施例では、対面層１６は平たんなシートである。層１４と層１６とは一緒に第１面１７から第２面１９まで伸びる基体１２を通る多くの通路２０を定める。フィルタ１０は、「まっすぐに通る流れ（straight-through flow）」あるいは「インライン流れ」は、フィルターにかけられるガスが第１面１７を通って一方向に入って、第２面から一般に同じ方向に出ることを意味する。通路２０の長さ「Ｌ」は、第１面１７と第２面１９との間で測定され、この寸法Ｌは、一般に空気流れの方向に基体１２の厚さ、フィルタ１０の厚さをも定める。  Reference is now made to the drawings, wherein like reference numerals and characters indicate corresponding structures in the several views. Referring now specifically to FIG. 1, a first embodiment of a contaminant removal filter or element according to the present invention is shown at 10. Thecontaminant removal filter 10 is defined by asubstrate 12 having afirst surface 17 and asecond surface 19 opposite to thefirst surface 17. In general, gas that cleans basic contaminants enters thefilter 10 through thefirst surface 17 and exits through thesecond surface 19. In this embodiment, thesubstrate 12 is formed by alternating the facinglayer 16 and thecorrugated layer 14. Thecorrugated sheet 14 has a round corrugated configuration with each valley and ridge generally the same. The facinglayer 16 can be a corrugated layer or a non-corrugated (eg, flat) sheet. In this embodiment, the facinglayer 16 is a flat sheet.Layer 14 andlayer 16 together define a number ofpassages 20 throughsubstrate 12 that extend fromfirst surface 17 tosecond surface 19.Filter 10 has a “straight-through flow” or “in-line flow” where gas applied to the filter enters one direction throughfirst surface 17 and exits generally in the same direction from the second surface. Means that. The length “L” of thepassage 20 is measured between thefirst surface 17 and thesecond surface 19, and this dimension L generally represents the thickness of thesubstrate 12 and the thickness of thefilter 10 in the direction of air flow. Determine.

本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第２の構成は図２の１０'で示される。図の物品と同様に、汚染物質除去フィルタ１０’は、第１面１７'と反対の第２面１９'を有する基体１２'によって定められる。第１面１７'と第２面１９'の間の距離はフィルタ１０'の厚さである。基体１２'は、波形状層の１４'と対面層１６'とを交互にすることによって形成される。波形状シート１４'は、各谷と尾根とが一般に同じ高さである、角張った波状の構成を有する。対面層１６'は波形状層あるいは非波形状(例えば、平ら)シートであり得るが、本実施例の対面層１６'は平たんなシートである。層１４'と層１６'は一緒に第１面１７'から第２面１９'まで伸びる基体１２'を通る複数の通路を定める。  A second configuration of the contaminant removal filter according to the present invention is shown at 10 'in FIG. Similar to the illustrated article, the contaminant removal filter 10 'is defined by a substrate 12' having a second surface 19 'opposite the first surface 17'. The distance between thefirst surface 17 ′ and thesecond surface 19 ′ is the thickness of thefilter 10 ′. Thesubstrate 12 ′ is formed by alternating thecorrugated layer 14 ′ and the facinglayer 16 ′. The corrugated sheet 14 'has an angular corrugated configuration with each valley and ridge generally at the same height. The facinglayer 16 ′ may be a corrugated layer or a non-corrugated (eg, flat) sheet, but the facinglayer 16 ′ of this embodiment is a flat sheet. Layer 14 'and layer 16' together define a plurality of passageways through substrate 12 'that extend from first surface 17' to second surface 19 '.

図１の基体１２と図２の基体１２’は、どちらも波形状層１４、１４'と対面層１６、１６'とを含むという同様の構造を有する。基体１２に対して、２つの層１４，１６は、交互に積層され、一般に平らなフィルタ１０を提供する。基体１２'に対して、２つの層１４’、１６’は、交互にコイル状にまかれて、一般に筒状フィルタ１０’を供給する。例示されたフィルタ１０'は、卵形、楕円形、または競馬場形状などの非円形断面を有し、他の形状(特に円)は、層１４’、１６’をコイル状に巻いて形成することができる。さらに、２つの平行な側面、第一の２つの平行な側面と直交する２つの他の平行な側面、およびそれらの間の４つの丸いコーナもまたコイル状に巻かれることができる。コイル状に巻かれた構成は、層の巻き取りを容易にするために中央コアを含むことができる。  Thebase body 12 of FIG. 1 and the base body 12 'of FIG. 2 both have a similar structure that includescorrugated layers 14, 14' and facinglayers 16, 16 '. For thesubstrate 12, the twolayers 14, 16 are stacked alternately to provide a generallyflat filter 10. For the substrate 12 ', the two layers 14', 16 'are alternately coiled to provide a generally cylindrical filter 10'. The illustrated filter 10 'has a non-circular cross section such as an oval, elliptical, or racetrack shape, and other shapes (especially circles) are formed by coiling thelayers 14', 16 '. be able to. In addition, two parallel sides, two other parallel sides orthogonal to the first two parallel sides, and four round corners between them can also be coiled. The coiled configuration can include a central core to facilitate layer winding.

本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第３の構成は図３に３０で示される。汚染物質除去フィルタ３０は第１面３７と反対の第２面３９を有する基体３２によって定められる。一般に、清浄にされるべきガスは第１面３７を通ってフィルタ３０に入り、第２面３９を通って出る。第１面３７と第２面３９の間の距離はフィルタ３０の厚みである。基体３２は基板層３５をらせん状に巻き上げることによって形成される。スペーサは層３５の隣接する巻き付け間の必要な間隔を得るために使用され得る。層３５の隣接する巻き付けがフィルタ３０を通る通路を形成する。図２のフィルタ１０'と同様に、フィルタ３０は、円形あるいは非円形の断面を持つことができ、層の巻き取りを容易にするために中央コアを含むことができる。  A third configuration of a contaminant removal filter according to the present invention is shown at 30 in FIG. Thecontaminant removal filter 30 is defined by asubstrate 32 having asecond surface 39 opposite thefirst surface 37. In general, the gas to be cleaned enters thefilter 30 through thefirst surface 37 and exits through thesecond surface 39. The distance between thefirst surface 37 and thesecond surface 39 is the thickness of thefilter 30. Thesubstrate 32 is formed by winding up thesubstrate layer 35 in a spiral shape. Spacers can be used to obtain the required spacing between adjacent turns oflayer 35. Adjacent wraps oflayer 35 form a passage throughfilter 30. Similar to the filter 10 'of FIG. 2, thefilter 30 can have a circular or non-circular cross-section and can include a central core to facilitate winding of the layers.

本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第４の構成は、図４の５０で示される。前の構成のように、フィルタ５０は、第１面５７と反対の第２面５９とを有する基体５２によって定められる。第１面５７と第２面５９との間の距離はフィルタ５０の厚みである。基体５２は一般にらせん状構造を形成するために構成された基板の多重の各シートによって形成される。例えば、基体５２は、第１シート６５a、隣接する第２シート６５b、およびそれに続く各シートがある。これらのシート６５は一般に平たんであるが、波形でもあり得る。６５aと６５bなどの隣接するシート６５は一緒に、第１面５７から第２面５７に伸びる基体５２を通る複数の通路６０を定める。前の構成のように、フィルタ５０は、円形あるいは非円形の断面を持つことができ、シート６５の配置を容易にするためにコアを含むことができる。  A fourth configuration of the contaminant removal filter according to the present invention is shown at 50 in FIG. As in the previous configuration, thefilter 50 is defined by asubstrate 52 having afirst surface 57 and asecond surface 59 opposite thefirst surface 57. The distance between thefirst surface 57 and thesecond surface 59 is the thickness of thefilter 50.Substrate 52 is generally formed by multiple sheets of a substrate configured to form a helical structure. For example, thebase 52 includes a first sheet 65a, an adjacentsecond sheet 65b, and subsequent sheets. Thesesheets 65 are generally flat but can also be corrugated.Adjacent sheets 65, such as 65 a and 65 b, together define a plurality ofpassages 60 through thesubstrate 52 that extend from thefirst surface 57 to thesecond surface 57. As in the previous configuration, thefilter 50 can have a circular or non-circular cross section and can include a core to facilitate placement of thesheet 65.

本発明の汚染物質除去フィルタのための別の予期される構成は、多重の個々のシートによって形成される同心状の層を有するものである。  Another anticipated configuration for the contaminant removal filter of the present invention is to have concentric layers formed by multiple individual sheets.

汚染物質除去フィルタの特別な特徴は以下に記載される。容易なために、第１実施例のフィルタ１０の参照番号だけが一般に使用されるが、特別に示されない場合、その特徴の記載はすべての構成に適用されることが理解される。  Special features of the contaminant removal filter are described below. For the sake of simplicity, only the reference numbers of thefilter 10 of the first embodiment are generally used, but it is understood that the description of the features applies to all configurations unless otherwise indicated.

フィルタの基体
基体１２は汚染物質除去フィルタ１０の総合的構造を提供し、基体１２はフィルタ１０の形状とサイズとを定める。基体１２は立方体、円筒、円錐、切形の円錐、ピラミッド、切形のピラミッド、ディスクなどのいかなる３次元形状を持つことができる、しかしながら、第１面１７および第２面１９は、通路２０に入ってくる流れが通路２０から出る流れと等しいことを可能とするため、少なくとも同じ面積に近いものを有することが好ましい。第１面１７、第２面１９、面１７と面１９の間でえられる断面によって定められる基体１２の断面の形状は、正方形、長方形、三角形、円、星、卵形、楕円、競馬場状、および同様のものなどのいかなる二次元形状でもあり得る。また、輪状形状もまた使用することができる。好ましくは、基体１２の断面は、長さ「Ｌ」に沿って第１面１７から第２面１９まで本質的に一定である。Thefilter substrate substrate 12 provides the overall structure of thecontaminant removal filter 10, which defines the shape and size of thefilter 10. Thesubstrate 12 can have any three-dimensional shape such as a cube, cylinder, cone, truncated cone, pyramid, truncated pyramid, disk, etc. However, thefirst surface 17 and thesecond surface 19 are in thepassage 20. In order to allow the incoming flow to be equal to the flow leaving thepassage 20, it is preferable to have at least close to the same area. The shape of the cross section of the base 12 defined by thefirst surface 17, thesecond surface 19, and the cross section obtained between thesurface 17 and thesurface 19 is a square, a rectangle, a triangle, a circle, a star, an oval, an ellipse, or a racetrack shape. , And the like, and can be any two-dimensional shape. An annular shape can also be used. Preferably, the cross section of thesubstrate 12 is essentially constant from thefirst surface 17 to thesecond surface 19 along the length “L”.

通常、第１面１７と第２面１９は、少なくとも１ｃｍ²である、同じ面積を有する。追加のまたは代替の第１面１７と第２面１９は約１ｍ²以下である面積を有する。多くの実施例では、面１７と面１９の面積は約７０〜７５００ｃｍ²である。フィルタ１０の特別の応用では、その面積に対して好ましい範囲を有する。第１面１７と第２面１９の間である基体１２の厚み「Ｌ」は通常少なくとも０．５ｃｍであり、通常２５ｃｍ以下である。多くの実施例では、「Ｌ」は約２〜１０ｃｍである。基体１２の２つの特別な適切な厚みは２．５ｃｍと７．５ｃｍである。基体１２の寸法は、フィルタ中のガスの滞流時間および結果としてガス流れからの汚染物質の除去に影響を与え得る。Usually, thefirst surface 17 and thesecond surface 19 have the same area, which is at least 1 cm² . The additional or alternativefirst surface 17 andsecond surface 19 have an area that is about 1 m² or less. In many embodiments, the area ofsurface 17 andsurface 19 is about 70-7500 cm² . Special applications of thefilter 10 have a preferred range for its area. The thickness “L” of thesubstrate 12 between thefirst surface 17 and thesecond surface 19 is usually at least 0.5 cm, and usually 25 cm or less. In many embodiments, “L” is about 2-10 cm. Two special suitable thicknesses for thesubstrate 12 are 2.5 cm and 7.5 cm. The dimensions of thesubstrate 12 can affect the stagnation time of the gas in the filter and consequently the removal of contaminants from the gas stream.

例えば、図１と２のエレメント１０と１０'を参照されるように、基体１２には、通常、そこを通って伸びる複数の通路２０を有する。通路２０は、例えば、正方形、長方形、三角形、円形、台形、六角形(例えば、「ハニカム」)などのいかなる形状も持ち得るが、一般に好ましい形状は、図１で示されるようなドーム形である。好ましくは、通路２０の形状は第１面１７から第２面１９まで変化が感知されず、フィルタ１０中の各通路は同様の断面形状を有する。  For example, with reference toelements 10 and 10 'of FIGS. 1 and 2, thesubstrate 12 typically has a plurality ofpassages 20 extending therethrough. Thepassage 20 can have any shape, for example, a square, rectangle, triangle, circle, trapezoid, hexagon (eg, “honeycomb”), but a generally preferred shape is a dome shape as shown in FIG. . Preferably, the shape of thepassage 20 is undetectable from thefirst surface 17 to thesecond surface 19, and each passage in thefilter 10 has a similar cross-sectional shape.

各通路２０は、一般に、通常約５０ｍｍ²以下の断面積を有し、この断面積は少なくとも第１面１７と第２面１９の少なくとも１つと平行である。代替のまたは追加の通路２０は通常約１ｍｍ²よりも小さくない断面積を有する。一般に、各通路２０の断面積は約１．５〜３０ｍｍ²、しばしば約２〜４ｍｍ²である。１つの好ましい実施例では、図１で例示される通路２０などのドーム形通路２０の断面積は約７〜８ｍｍ²である。別の好ましい実施例では、通路２０の面積は１．９ｍｍ²である。Eachpassage 20 typically has a cross-sectional area that is typically less than or equal to about 50 mm² , and this cross-sectional area is parallel to at least one of thefirst surface 17 and thesecond surface 19. Alternative oradditional passages 20 typically have a cross-sectional area not less than about 1 mm² . In general, the cross-sectional area of eachpassage 20 is about 1.5～30Mm^2, often about 2-4 mm^2. In one preferred embodiment, the cross-sectional area of a dome-shapedpassage 20 such as thepassage 20 illustrated in FIG. 1 is about 7-8 mm² . In another preferred embodiment, the area of thepassage 20 is 1.9 mm² .

通路２０の最も長い断面寸法は通常１０ｍｍ以下、しばしば６ｍｍ以下である。さらに、通路２０の最も短い断面寸法は０．２５ｍｍ以上であり、しばしば１．５ｍｍ以上である。  The longest cross-sectional dimension of thepassage 20 is usually 10 mm or less, often 6 mm or less. Furthermore, the shortest cross-sectional dimension of thepassage 20 is 0.25 mm or more, often 1.5 mm or more.

各細長い通路２０の全内部表面積は、通常、約５ｍｍ²以上であり、通常約２００ｃｍ²以下である。通路２０の内部表面積によって定められるフィルタ１０の総面積は少なくとも２００ｃｍ²であり、あるいは約２５０ｃｍ²から約１０ｍ²である。The total internal surface area of eachelongate passage 20 is typically about 5 mm² or more and usually about 200 cm² or less. The total area of thefilter 10 defined by the internal surface area of thepassage 20 is at least 200 cm² , alternatively from about 250 cm² to about 10 m² .

第３の構成において、図３のエレメント３０は層３５の続く隣接する一巻きによって形成された単一の通路を持っている。そのような構成において、エレメント３０の全内部表面積は少なくとも約２００ｃｍ²であり、通常、約２５０ｃｍ²から１０ｍ²である。In the third configuration, theelement 30 of FIG. 3 has a single passage formed by successive adjacent turns of thelayer 35. In such a configuration, the total internal surface area of theelement 30 is at least about 200 cm² and is typically about 250 cm² to 10 m² .

通路２０の形とサイズを定める通路壁は基体１２を形成する基板によって定められる。基板は一般に、少なくとも０．０１５ｍｍの厚さである。代替のあるいは追加の通路壁は一般に、５ｍｍ以下の厚さである。通常、通路壁は２ｍｍ以下の厚さである。壁の厚みは通路２０のサイズ、基体１２が作られる基板およびフィルタ１０の使用用途によって変わり得る。層１４と対面層１６が通路２０を定めるそれらの構成において、通路壁は層１４と対面層１６によって定められる。  The passage walls that define the shape and size of thepassage 20 are defined by the substrate on which thesubstrate 12 is formed. The substrate is generally at least 0.015 mm thick. Alternative or additional passage walls are generally less than 5 mm thick. Usually, the passage wall is 2 mm or less in thickness. The wall thickness may vary depending on the size of thepassage 20, the substrate on which thesubstrate 12 is made and the intended use of thefilter 10. In those configurations where thelayer 14 and the facinglayer 16 define thepassage 20, the passage wall is defined by thelayer 14 and the facinglayer 16.

ほとんどの実施例において、各通路２０はその長さに沿って連続したサイズと形状とを持っている。一般に、各通路２０の長さは、第１面１７と第２面１９との間の厚み「Ｌ」として本質的に同じである。通路２０は面１７から面１９まで直線でないことが予想される、しかしながら、このことは、通路２０を通る圧力損失が望ましくないレベルの可能性をもつことによって、一般に好まれない。  In most embodiments, eachpassage 20 has a continuous size and shape along its length. In general, the length of eachpassage 20 is essentially the same as the thickness “L” between thefirst surface 17 and thesecond surface 19. It is expected that thepassage 20 is not straight from thesurface 17 to thesurface 19, however this is generally not preferred due to the possibility of an undesirable level of pressure loss through thepassage 20.

基体１２(例えば、層１４、１６)は多孔性あるいは透過性基板で形成されるが、繊維状材料は好ましい材料である。基体１２用の適切な基板の例は、天然の(例えば、セルロース材料)および高分子ベースの材料を含む。基板は、不織の繊維状材料(例えば、紡織され接着された)、織られた繊維状材料、編んだ繊維状材料、開いたまたは閉じたセルの発泡体またはスポンジ材料であり得る。適切な基板の特別な例は、グラス繊維紙、ちりめん紙、クラフト紙、羊毛、絹、セルロースの繊維織物(例えば、綿、リネン、ビスコースまたはレーヨンなど)および合成繊維の織物(例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール、アクリル、およびポリアミドなど)を含む。また、多孔性セラミック材料は基体１２に使用され得る。  The substrate 12 (eg, layers 14 and 16) is formed of a porous or permeable substrate, although fibrous materials are the preferred materials. Examples of suitable substrates for thesubstrate 12 include natural (eg, cellulosic materials) and polymer based materials. The substrate can be a non-woven fibrous material (eg, woven and bonded), woven fibrous material, knitted fibrous material, open or closed cell foam or sponge material. Specific examples of suitable substrates are glass fiber paper, crepe paper, kraft paper, wool, silk, cellulose fiber fabrics (e.g. cotton, linen, viscose or rayon) and synthetic fiber fabrics (e.g. nylon, Polyester, polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polyvinyl alcohol, acrylic, polyamide, etc.). A porous ceramic material can also be used for thesubstrate 12.

基体１２中の活性化された炭素繊維は、特に低濃度(約１００ｐｐｍ未満)のＶＯＣ除去のために望まれている。繊維は２０wt％から１００wt％のレベルで存在し得るが、３０〜８０wt％のレベルが最も一般的である。活性化された炭素繊維は一般に、基体１２を形成するために他の少なくとも１つの繊維と混合されるが、熱可塑性繊維との組み合わせが好まれる。熱可塑性繊維は材料に強度と堅さを加える。炭素繊維は層１４、１６の一方あるいは両方に存在し得る。  Activated carbon fibers insubstrate 12 are particularly desirable for low concentration (less than about 100 ppm) VOC removal. Fibers can be present at levels of 20 wt% to 100 wt%, but levels of 30-80 wt% are most common. The activated carbon fibers are generally mixed with at least one other fiber to form thesubstrate 12, but combinations with thermoplastic fibers are preferred. Thermoplastic fibers add strength and stiffness to the material. Carbon fibers can be present in one or both of thelayers 14,16.

ＶＯＣ除去のための基体１２での使用に適した活性化された炭素繊維は、通常、約８００〜３０００ｍ²/ｇの名目上のＢＥＴ表面積、約０．３〜０．８ｃｍ³/ｇの細孔容積、５〜１００μｍの繊維直径、および０．１〜１０ｍｍの平均繊維長さを有する。Activated carbon fibers suitable for use in thesubstrate 12 for VOC removal is usually nominal BET surface area of about 800~3000m² / g, from about ranging from 0.3 to 0.8 cm³ / g fine It has a pore volume, a fiber diameter of 5 to 100 μm, and an average fiber length of 0.1 to 10 mm.

基体１２に使用される材料は、基体１２上に存在している活性材料(すなわち、酸性、塩基性、または他の反応材料)の機能に影響を与え得る、有害なオフガスあるいは汚染物質の放出を発生させるべきでない。好ましくは避けられる材料の例は、オフガスをする接着剤および他のそのような材料である。ある応用において許容される接着剤があり、接着剤はその応用に対して有害でなくかつ許容できるオフガスのレベル、量およびタイプを有する。  The material used for thesubstrate 12 may release harmful off-gas or contaminants that may affect the function of the active material (ie, acidic, basic, or other reactive material) present on thesubstrate 12. Should not be generated. Examples of materials that are preferably avoided are off-gassing adhesives and other such materials. There are acceptable adhesives in certain applications, and the adhesive has an off-gas level, amount and type that is not harmful to the application and is acceptable.

基体１２のための好ましい基板は、セルロース繊維と結合した熱可塑性高分子繊維を有する。２つの繊維は、均一に結合され混合されてシート状の基板に形成され得る。加熱時に高分子繊維は軟化し、少なくとも部分的に溶融し、繊維は一緒に結合する。冷却のときに、高分子繊維は再び固化する熱可塑性材料を含む基板を使用すると、接着剤を使用せずに基板の多重シートあるいは層の接合を可能とする。適切な基板の特別の例は、ポリエチレンテレフタレート(PET)繊維を約４０wt％とセルロース繊維を約６０wt％有する。適切な基板の別の特別の例は、活性化された炭素繊維を約６０wt％とポリエステル繊維を約４０wt％有する。また、熱可塑性および非熱可塑性繊維の他の組み合わせもまた適切であろう。  A preferred substrate for thesubstrate 12 has thermoplastic polymer fibers combined with cellulose fibers. The two fibers can be uniformly bonded and mixed to form a sheet-like substrate. When heated, the polymeric fibers soften and at least partially melt and the fibers bind together. Using a substrate containing a thermoplastic material that solidifies again upon cooling allows the polymeric fibers to bond multiple sheets or layers of the substrate without the use of an adhesive. A specific example of a suitable substrate has about 40 wt% polyethylene terephthalate (PET) fibers and about 60 wt% cellulose fibers. Another specific example of a suitable substrate has about 60 wt% activated carbon fibers and about 40 wt% polyester fibers. Other combinations of thermoplastic and non-thermoplastic fibers may also be appropriate.

図２で例示したような好ましい基体１２の例は、セルロース繊維と結合した熱可塑性高分子繊維をどちらも有する、波形状シート１４と対面シート１６とからを作ることができる。シート１４、１６は、シートを局所的に加熱するために超音波を使用する超音波溶接機を通過され得る。圧力はシート１４、１６が互いに接触する領域に加えられ、その結果、シート１４、１６は一緒に結合する。また、活性化された炭素繊維と熱可塑性高分子繊維で作られたシート１４、１６は、そのような方法で溶接することができる。  An example of apreferred substrate 12 as illustrated in FIG. 2 can be made from acorrugated sheet 14 and a facingsheet 16 that both have thermoplastic polymeric fibers combined with cellulose fibers. Thesheets 14, 16 can be passed through an ultrasonic welder that uses ultrasonic waves to locally heat the sheets. Pressure is applied to the area where thesheets 14, 16 contact each other so that thesheets 14, 16 are bonded together. Also, thesheets 14 and 16 made of activated carbon fibers and thermoplastic polymer fibers can be welded in such a manner.

波形状シート１４と対面シート１６から基体１２を作るための方法は、例えば、米国特許第６，４１６，６０５号および国際特許出願第ＷＯ ０３/４７７２２号に教授され、参照により本明細書に合体される。基体１２はフィルタ１０を通過する空気あるいは他のガス状流体から汚染物質を除去する酸性材料のための担体である。  Methods for makingsubstrate 12 fromcorrugated sheet 14 and facingsheet 16 are taught, for example, in US Pat. No. 6,416,605 and International Patent Application No. WO 03/47722, incorporated herein by reference. Is done.Substrate 12 is a carrier for acidic material that removes contaminants from air or other gaseous fluid passing throughfilter 10.

上記で提供されたように、汚染物質除去フィルタ１０は、塩基、酸、およびカルボニル含有化合物の除去のためにそれぞれ選択された酸性材料、塩基性またはアルカリ性材料、または反応材料などの活性材料を少なくとも１つ含む。汚染物質除去フィルタ１０は、代替のまたは追加の、ＶＯＣ除去用に基体１２中に活性化された炭素繊維を含むことができる。  As provided above, thecontaminant removal filter 10 includes at least an active material, such as an acidic material, a basic or alkaline material, or a reactive material, each selected for removal of base, acid, and carbonyl-containing compounds. Contains one.Contaminant removal filter 10 can include alternative or additional carbon fibers activated insubstrate 12 for VOC removal.

活性材料は、基体１２中の繊維としてよりはむしろ基体１２中および基体上に提供された活性材料を有するフィルタ１０を製造するために、液体キャリア中供給され、汚染物質除去フィルタを形成する基板上または基板中に含浸される。通常および好ましくは、活性材料は溶液の形態で基板中に含浸される。いくつかの材料は溶媒に溶解せずにむしろ分散されることが理解される。水は、溶液、分散体または他の混合物形態に対する好ましい溶媒である。  The active material is supplied in a liquid carrier to produce afilter 10 having the active material provided in and on thesubstrate 12 rather than as fibers in thesubstrate 12, on a substrate that forms a contaminant removal filter. Or it is impregnated in the substrate. Usually and preferably, the active material is impregnated into the substrate in the form of a solution. It is understood that some materials are not dissolved in the solvent but rather dispersed. Water is the preferred solvent for solutions, dispersions or other mixture forms.

含浸溶液内の活性材料のレベルは特別な活性材料と使用される基板に基づいて選択される。溶液中の活性材料の量は、少なくとも約０．５wt％であり、約７５wt％以下である。好ましくは、活性材料の量は、５-５０wt％あるいは１０-５０wt％である。  The level of active material in the impregnation solution is selected based on the particular active material and the substrate used. The amount of active material in the solution is at least about 0.5 wt% and no more than about 75 wt%. Preferably, the amount of active material is 5-50 wt% or 10-50 wt%.

用語「含浸」「含浸する」およびその同類が使用されるが、基板への活性材料の適用方法が含浸に制限されないのは理解されるべきである。他の方法は、活性材料を基板に供給するのに使用され得る。活性材料を基板中に適用するために使用される他の代替の適切な方法は、浸漬、噴霧、ブラッシング、ナイフコーティング、キスコーティング、および表面または基板上に液体を適用するために知られている他の方法を含む。含浸または他の応用方法は、大気圧条件で、または、加圧または真空でなされ得る。  Although the terms “impregnation”, “impregnate” and the like are used, it should be understood that the method of applying the active material to the substrate is not limited to impregnation. Other methods can be used to supply the active material to the substrate. Other alternative suitable methods used to apply the active material into the substrate are known for dipping, spraying, brushing, knife coating, kiss coating, and applying a liquid on a surface or substrate Including other methods. Impregnation or other application methods can be done at atmospheric pressure conditions, or under pressure or vacuum.

好ましい方法では、基板は活性材料の適用前に基体１２中に形成される。しかしながら、基板が基体１２中に形成された後で基体１２を形成され得ることは理解される。基体１２中に活性化された炭素繊維を含ませるために、基板がその中を繊維で形成され得ることが理解される。  In a preferred method, the substrate is formed in thesubstrate 12 prior to application of the active material. However, it is understood that thesubstrate 12 can be formed after the substrate is formed in thesubstrate 12. It will be appreciated that in order to include activated carbon fibers in thesubstrate 12, the substrate may be formed of fibers therein.

含浸させられた後に、基板は少なくとも部分的に溶媒(例えば、水)を除去するために乾燥され、基板中および基板上には活性材料が残る。好ましくは、少なくとも９０％の全自由水または他の溶媒が除去され、最も好ましくは、少なくとも９５％の全自由水または他の溶媒が除去される。  After being impregnated, the substrate is dried to at least partially remove solvent (eg, water), leaving the active material in and on the substrate. Preferably, at least 90% total free water or other solvent is removed, and most preferably at least 95% total free water or other solvent is removed.

活性材料はエレメントの通路２０の表面積の少なくとも５０％の上および内部に存在している。好ましくは、活性材料は、通路壁の表面の少なくとも５０％〜７５％の上および内部に、より好ましくは表面の少なくとも９０％で、最も好ましくは活性材料がない領域がなくて連続して全面的に接触している。活性材料は基板の厚みの少なくとも１０％を通って存在している。好ましくは、活性材料は基板の少なくとも５０％を通して、より好ましくは少なくとも８０％を通って存在している。活性材料が基板中の活性化された炭素繊維であるときに、基板は、少なくとも３０wt％の活性化された炭素繊維、好ましくは少なくとも６０wt％の活性化された炭素繊維が均一に層１４または層１６中に分布されていることが好ましい。いくつかの実施例では、層１４、１６のうちの１つだけが活性化された炭素繊維を含む。  The active material is present above and within at least 50% of the surface area of thepassageway 20 of the element. Preferably, the active material is continuously over the surface of at least 50% to 75% of the surface of the passage wall, more preferably at least 90% of the surface, and most preferably without regions of active material. Touching. The active material is present through at least 10% of the thickness of the substrate. Preferably, the active material is present through at least 50% of the substrate, more preferably through at least 80%. When the active material is activated carbon fibers in the substrate, the substrate is uniformly layer 14 or layer of at least 30 wt% activated carbon fibers, preferably at least 60 wt% activated carbon fibers. 16 is preferably distributed. In some embodiments, only one of thelayers 14, 16 includes activated carbon fibers.

活性材料は通常、基板の厚みを通常増加させない。しかしながら、活性材料は、基板の特性を変更し得る、例えば、基板をより堅くするまたはより柔軟にする。  The active material usually does not normally increase the thickness of the substrate. However, the active material can change the properties of the substrate, for example making the substrate stiffer or more flexible.

活性材料としての酸性材料
１つの設計では、汚染物質除去フィルタ１０は活性材料として酸性材料を含む。酸性材料は、塩基性汚染物質と反応することによってまたは塩基性汚染物質を除去することによって通路を通り抜ける空気から汚染物質を除去する。Acidic Material as the Active Material In one design, thecontaminant removal filter 10 includes an acidic material as the active material. The acidic material removes contaminants from the air passing through the passages by reacting with basic contaminants or by removing basic contaminants.

本発明のエレメントでの使用のために適切な酸性材料の例は、クエン酸、蓚酸、マロン酸、高次の同族体等のカルボン酸(一、二、三、多酸;線形の、分岐した、および周期的な形態)、芳香族カルボン酸、スルフォン酸(線形の、周期的、芳香族)、硫酸、燐酸、硝酸、塩酸などの無機酸、ヘテロポリ酸(「超酸」)を含む。クエン酸は好ましい酸性材料である。  Examples of acidic materials suitable for use in the elements of the present invention include carboxylic acids (one, two, three, polyacids; linear, branched, etc., such as citric acid, succinic acid, malonic acid, higher homologues, etc. And periodic forms), aromatic carboxylic acids, sulfonic acids (linear, periodic, aromatic), inorganic acids such as sulfuric acid, phosphoric acid, nitric acid, hydrochloric acid, heteropolyacids ("superacids"). Citric acid is a preferred acidic material.

含浸溶液中の酸性材料のレベルは、酸性材料と使用される基板に基づいて選択される。溶液中の酸性材料の量は、少なくとも約０．５wt％であり、約７５wt％以下である。好ましくは、酸性材料の量は１０-５０wt％である。好ましい酸性材料であるクエン酸に対して、クエン酸の量は約１０-５０wt％、好ましくは１５-３５wt％である。また、他の酸のレベルもまた適切であり得える。  The level of acidic material in the impregnation solution is selected based on the acidic material and the substrate used. The amount of acidic material in the solution is at least about 0.5 wt% and no more than about 75 wt%. Preferably, the amount of acidic material is 10-50 wt%. For the preferred acidic material, citric acid, the amount of citric acid is about 10-50 wt%, preferably 15-35 wt%. Other acid levels may also be appropriate.

低濃度の酸性材料が高濃度の酸性材料よりも一般に好まれることが見いだされた。例えば、５-１５wt％のクエン酸を有する溶液は２０-３５wt％のクエン酸を有する溶液よりも好ましい。特別の例では、基板を５％の水性クエン酸溶液で含浸し、基板を乾燥し、次に、２５％のクエン酸溶液を用いる一工程の含浸より、より良い塩基性汚染物質除去を提供する１２％の水性クエン酸溶液で含浸する。この低濃度の２ステップ含浸工程は１ステップの含浸工程よりも好ましい。  It has been found that low concentrations of acidic materials are generally preferred over high concentrations of acidic materials. For example, a solution with 5-15 wt% citric acid is preferred over a solution with 20-35 wt% citric acid. In a specific example, the substrate is impregnated with a 5% aqueous citric acid solution, the substrate is dried, and then provides better basic contaminant removal than a one-step impregnation using a 25% citric acid solution. Impregnate with 12% aqueous citric acid solution. This low concentration two-step impregnation step is preferable to the one-step impregnation step.

酸性材料が活性材料の場合に避けるべき助剤
基板中の水分レベルの増加は酸で含浸させられたエレメントの適切な寿命を低下することが理論づけられる。したがって、乾燥された基板の水分含有量を増加する湿潤剤の使用は好ましくない。避けられるべき湿潤剤の例は、尿素、グリセロール、グリセリン、アルコール、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、およびセルロースアセテートを含む。また、乾燥された基板の水分含有量を増加する有機アミンの使用は好ましくない。避けられるべき有機アミンの例は、アルカノールアミン、ヒドロキシアミン、およびポリアミンを含む。It is theorized that increasing the moisture level in theauxiliary substrate tobe avoided when the acidic material is the active material reduces the proper lifetime of the element impregnated with acid. Therefore, the use of a wetting agent that increases the moisture content of the dried substrate is not preferred. Examples of wetting agents to be avoided include urea, glycerol, glycerin, alcohol, polyvinyl pyridine, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylate, polyethylene glycol, and cellulose acetate. Also, the use of organic amines that increase the moisture content of the dried substrate is not preferred. Examples of organic amines to be avoided include alkanolamines, hydroxyamines, and polyamines.

酸性材料が活性材料の場合に受け入れ可能な助剤
理論によって縛られないが出願人は、フィルタエレメントの基板中に存在する水分が、フィルタ上のかび、バクテリア、ウイルスなどの微生物の成長を容易にし、この微生物が酸性材料と反応するまたそうでない場合は劣化させると信じている。出願人は、酸性材料に少なくとも１つの防腐剤あるいは安定剤を加えるとエレメントの寿命に対する酸性材料の有効性を改良し、フィルタエレメントの寿命を伸ばすることを見出した。Although not bound by the adjunct theorythat is acceptable when the acidic material is an active material, Applicants believe that moisture present in the substrate of the filter element facilitates the growth of fungi, bacteria, viruses and other microorganisms on the filter. We believe that this microorganism reacts with acidic materials and otherwise degrades. Applicants have found that adding at least one preservative or stabilizer to the acidic material improves the effectiveness of the acidic material for the lifetime of the element and extends the lifetime of the filter element.

含浸溶液中の安定剤および／または防腐剤のレベルは、酸性材料と使用される安定剤または防腐剤に基づいて選択される。溶液中の安定剤および/又は防腐剤の量は少なくとも約０．０１wt％であり、約２０wt％以下である。好ましくは、安定剤および/又は防腐剤の量は、添加物に依存するが、０．１−１０wt％、より好ましくは約０．１−１０wt％、である。安定剤および/又は防腐剤の他のレベルもまた適切であり得る。  The level of stabilizer and / or preservative in the impregnation solution is selected based on the stabilizer or preservative used with the acidic material. The amount of stabilizer and / or preservative in the solution is at least about 0.01 wt% and not more than about 20 wt%. Preferably, the amount of stabilizer and / or preservative is 0.1-10 wt%, more preferably about 0.1-10 wt%, depending on the additive. Other levels of stabilizers and / or preservatives may also be appropriate.

適切な安定剤の例は、ポリアクリル酸である。溶液中のポリアクリル酸の好ましいレベルは、もし存在する場合は、約１−１０wt％、好ましくは６−１０wt％である。これらのレベルは特に酸性材料がクエン酸の場合に適切である。ポリアクリル酸の好ましいレベルは、クエン酸との比率として１:１〜約１:１０、より好ましくは約１:２〜１:４である。  An example of a suitable stabilizer is polyacrylic acid. The preferred level of polyacrylic acid in the solution, if present, is about 1-10 wt%, preferably 6-10 wt%. These levels are particularly appropriate when the acidic material is citric acid. The preferred level of polyacrylic acid is 1: 1 to about 1:10, more preferably about 1: 2 to 1: 4 as a ratio to citric acid.

適切な防腐剤の例は、安息香酸、安息香酸ナトリウム、硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、メチルパラベン、エチルパラベン、プロピルパラベン、ブチルパラベン、プロピオン酸、プロピオン酸ナトリウム、プロピオン酸カルシウム、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、酢酸、燐酸、ソルビン酸ナトリウム、ソルビン酸カルシウム、安息香酸カリウム、安息香酸カルシウム、エチルパラ-ヒドロキシ安息香酸、エチルパラ-ヒドロキシ安息香酸ナトリウム、プロピルパラヒドロキシ安息香酸、ビフェニル、ジフェニル、オルトフェニルフェノール、ナトリウムオルトフェニルフェノール、亜硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムを含む。溶液中の安息香酸ナトリウムの好ましいレベルは、存在する場合は、約０．０１−５wt％、好ましくは０．１−１wt％、およびさらに好ましくは、約０．１−０．５wt％である。これらのレベルは特に酸性材料がクエン酸材料の場合は適切である。安息香酸ナトリウムが好ましいレベルは、クエン酸との比率として、約１：５から１：１０００であり、より好ましくは、約１：５０から１:７００である。  Examples of suitable preservatives are benzoic acid, sodium benzoate, potassium nitrate, potassium nitrite, sodium nitrite, sodium nitrate, methyl paraben, ethyl paraben, propyl paraben, butyl paraben, propionic acid, sodium propionate, calcium propionate, sorbine Acid, potassium sorbate, acetic acid, phosphoric acid, sodium sorbate, calcium sorbate, potassium benzoate, calcium benzoate, ethyl para-hydroxybenzoic acid, sodium ethyl para-hydroxybenzoate, propyl parahydroxybenzoic acid, biphenyl, diphenyl, ortho Contains phenylphenol, sodium orthophenylphenol, sodium sulfite, sodium sulfate. The preferred level of sodium benzoate in the solution, if present, is about 0.01-5 wt%, preferably 0.1-1 wt%, and more preferably about 0.1-0.5 wt%. These levels are particularly appropriate when the acidic material is a citric acid material. A preferred level of sodium benzoate is about 1: 5 to 1: 1000, more preferably about 1:50 to 1: 700 as a ratio to citric acid.

活性材料としてのアルカリ性または塩基性材料
別の設計では、汚染物質除去フィルタ１０は活性材料として塩基性材料を含む。塩基性材料は、酸性汚染物質と反応するあるいは別の方法で除去することによって、通路を通る空気から酸性汚染物質を除去する。In an alternative designof alkaline or basic material as the active material , thecontaminant removal filter 10 includes a basic material as the active material. The basic material removes acidic pollutants from the air passing through the passages by reacting with acid pollutants or otherwise removing them.

本発明のエレメント中で使用するのための適切な塩基性材料の例は、炭酸塩、重炭酸塩、水酸化物、第４アンモニウム化合物(一般に水酸化物形態)などの塩基性塩、酸化銅、酸化マンガン、および酸化鉄などの金属酸化物を含む。ポリスチレン第４アンモニウム(水酸化物形態)、ポリスチレン第三アミン、グラフトされたポリエチレンを含むなどのイオン交換樹脂もまた塩基性汚染物質の除去に対して適切である。アルカリおよびアルカリ土類金属の塩基性塩、通常、リチウム、ナトリウム、およびカリウム塩が使用される。炭酸カリウムは汚染物質除去エレメント１０における使用のための好ましい塩基性材料である。他の好ましい塩基性材料の例は重炭酸カリウム、炭酸ソーダ、および重炭酸ナトリウムを含む。  Examples of suitable basic materials for use in the elements of the present invention are basic salts such as carbonates, bicarbonates, hydroxides, quaternary ammonium compounds (generally hydroxide forms), copper oxides Metal oxides such as manganese oxide and iron oxide. Ion exchange resins such as those containing polystyrene quaternary ammonium (hydroxide form), polystyrene tertiary amine, grafted polyethylene, etc. are also suitable for the removal of basic contaminants. Basic salts of alkali and alkaline earth metals, usually lithium, sodium and potassium salts are used. Potassium carbonate is a preferred basic material for use in thecontaminant removal element 10. Examples of other preferred basic materials include potassium bicarbonate, sodium carbonate, and sodium bicarbonate.

含浸溶液中の塩基性材料のレベルは、塩基性材料と使用される基板に基づいて選択される。溶液中の塩基性材料の量は少なくとも約０．５wt％であり、約７５wt％以下である。好ましくは、塩基性材料の量は１０−５０wt-％である。好ましい塩基性材料が炭酸カリウムの場合、その量は約１０−５０wt％、好ましくは１５−３５wt％である。また、塩基性材料の他のレベルもまた適切である。  The level of basic material in the impregnation solution is selected based on the basic material and the substrate used. The amount of basic material in the solution is at least about 0.5 wt% and not more than about 75 wt%. Preferably, the amount of basic material is 10-50 wt-%. When the preferred basic material is potassium carbonate, the amount is about 10-50 wt%, preferably 15-35 wt%. Also other levels of basic material are suitable.

アルカリ材料が活性材料の場合に避けるべき助剤
基板中の水分レベルの増加はエレメントの適切な寿命を低下することが理論づけられる。したがって、乾燥された基板の水分含有量を増加する湿潤剤の使用は好ましくない。避けられるべき湿潤剤の例は、尿素、グリセロール、グリセリン、アルコール、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、およびセルロースアセテートを含む。また、乾燥された基板の水分含有量を増加する有機アミンの使用は好ましくない。避けられるべき有機アミンの例は、アルカノールアミン、ヒドロキシアミン、およびポリアミンを含む。It is theorized that increasing the moisture level in theauxiliary substrate tobe avoided when the alkaline material is an active material reduces the proper lifetime of the element. Therefore, the use of a wetting agent that increases the moisture content of the dried substrate is not preferred. Examples of wetting agents to be avoided include urea, glycerol, glycerin, alcohol, polyvinyl pyridine, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylate, polyethylene glycol, and cellulose acetate. Also, the use of organic amines that increase the moisture content of the dried substrate is not preferred. Examples of organic amines to be avoided include alkanolamines, hydroxyamines, and polyamines.

アルカリ材料が活性材料の場合に受け入れ可能な助剤
出願人は、塩基性またはアルカリ性材料に助触媒を加えると、エレメントの寿命に対して塩基性あるいはアルカリ性材料の有効性が改良されて、フィルタエレメントの寿命を伸ばすことを見出した。Applicants who areacceptable auxiliaries when the alkaline material is an active material have found that adding a cocatalyst to a basic or alkaline material improves the effectiveness of the basic or alkaline material with respect to the lifetime of the element, so Found to extend the lifespan.

含浸溶液中の助触媒のレベルは、塩基性材料と使用される助触媒に基づいて選択される。適切な助触媒の例は、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸ナトリウム、またはヨウ素酸リチウムである。好ましい助触媒はヨウ化カリウムであり、この助触媒は特に炭酸カリウム材料とともの使用に適している。  The level of promoter in the impregnation solution is selected based on the basic material and the promoter used. Examples of suitable promoters are potassium iodide, sodium iodide, lithium iodide, potassium iodate, sodium iodate, or lithium iodate. A preferred cocatalyst is potassium iodide, which is particularly suitable for use with potassium carbonate materials.

溶液中の助触媒の量は少なくとも約０．０１wt％であり、約２０wt％以下である。好ましくは、助触媒の量は０．１−１０wt％、より好ましくは、約０．１−５wt％である。これらのレベルは塩基性材料が約５wt％であるときに、特に適切である。また、助触媒の他のレベルも適切であろう。好ましいレベルの助触媒は、塩基性材料の比率として、約１：１から１:５０であり、より好ましくは約１：３から１:１０である。  The amount of cocatalyst in the solution is at least about 0.01 wt% and no more than about 20 wt%. Preferably, the amount of promoter is 0.1-10 wt%, more preferably about 0.1-5 wt%. These levels are particularly appropriate when the basic material is about 5 wt%. Other levels of cocatalyst may also be appropriate. A preferred level of cocatalyst is from about 1: 1 to 1:50, more preferably from about 1: 3 to 1:10, as a ratio of basic material.

活性材料としての反応物材料
別の設計では、汚染物質除去フィルタ１０は活性材料として反応物材料を含む。反応物材料は、カルボニル含有化合物と反応するあるいは別の方法で除去することによって通路を通る空気からカルボニル含有化合物を除去する。In another designof reactant material as the active material , thecontaminant removal filter 10 includes the reactant material as the active material. The reactant material removes the carbonyl-containing compound from the air passing through the passage by reacting with or otherwise removing the carbonyl-containing compound.

本発明のフィルタエレメントで使用するのための適切な反応物材料の例は、亜硫酸塩、重亜硫酸塩、酸化剤、アンモニア誘導体、特に高分子量の安定したアミンを含む。アルデヒドの除去のために、強アルカリ(塩基性)材料が好まれる。  Examples of suitable reactant materials for use in the filter element of the present invention include sulfites, bisulfites, oxidants, ammonia derivatives, especially high molecular weight stable amines. For the removal of aldehydes, strongly alkaline (basic) materials are preferred.

より特別の例の適切な反応物は、亜硫酸塩に対して亜硫酸ナトリウムおよび亜硫酸カリウム、重亜硫酸塩に対して、重亜硫酸ナトリウムと重亜硫酸カリウム、アンモニア誘導体に対して、特別に適切な高分子量と安定したアミン、２、４ジニトロフェニルヒドラジン(DNPH)、２-ヒドロキシメチルピペリジン(２-HMP)、およびトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン、強アルカリに対して水酸化ナトリウムおよび水酸化カリウムを含む。カルボニル含有化合物除去方法の様々な例は以下に提供される。  Suitable reactants in more specific examples include sodium sulfite and potassium sulfite for sulfites, sodium bisulfite and potassium bisulfite for ammonia bisulphite, and particularly suitable high molecular weights for ammonia derivatives. Stable amines, 2, 4 dinitrophenylhydrazine (DNPH), 2-hydroxymethylpiperidine (2-HMP), and tris (hydroxymethyl) aminomethane, sodium hydroxide and potassium hydroxide against strong alkali. Various examples of carbonyl-containing compound removal methods are provided below.

カルボニル含有化合物と亜硫酸塩の反応例は以下の通りである。
ＲＣＲ’Ｏ＋Ｎａ₂ＳＯ₃+Ｈ₂Ｏ→ＮａＯＨ＋ＨＯＲＣＲ’ＳＯ₃Ｎａ
カルボニル含有化合物との重亜硫酸塩の反応例は以下の通りである。
ＲＣＲ’Ｏ＋ＮａＨＳＯ₃→ＨＯＲＣＲ’ＳＯ₃ＮａExamples of the reaction of the carbonyl-containing compound and sulfite are as follows.
RCR′O + Na₂ SO₃ + H₂ O → NaOH + HORCR′SO₃ Na
An example of the reaction of bisulfite with a carbonyl-containing compound is as follows.
RCR'O + NaHSO₃ → HORCR'SO₃ Na

アルデヒドと高分子量で安定したアミンの反応例は以下の通りである。
ＨＣＨＯ＋ＮＨ₂−Ｒ→ＨＣＮＨ−Ｒ＋Ｈ₂ＯExamples of the reaction of aldehydes with high molecular weight stable amines are as follows.
HCHO + NH₂ −R → HCNH—R + H₂ O

アルデヒドと強アルカリの反応例は以下の通りである。
２ＲＣＨＯ＋ＮａＯＨ→ＲＣＯＯＮａ＋ＲＣＨ₂ＯＨExamples of the reaction between aldehyde and strong alkali are as follows.
2RCHO + NaOH → RCONa + RCH₂ OH

含浸溶液中の反応物材料のレベルは反応物材料と使用される基板に基づいて選択される。溶液中の反応物材料の量は少なくとも約０．５wt％であり、約７５wt％以下である。好ましくは、反応物の材料の量は５-５０wt％である。例えば、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンが使用される場合、好ましいレベルは含浸溶液で約５wt％である。水酸化ナトリウムが使用される場合、好ましいレベルは約５wt％である。また、１０−５０wt％などの他の反応物材料のレベルも適切である。  The level of reactant material in the impregnation solution is selected based on the reactant material and the substrate used. The amount of reactant material in the solution is at least about 0.5 wt% and no more than about 75 wt%. Preferably, the amount of reactant material is 5-50 wt%. For example, when tris (hydroxymethyl) aminomethane is used, the preferred level is about 5 wt% in the impregnation solution. When sodium hydroxide is used, the preferred level is about 5 wt%. Other reactant material levels such as 10-50 wt% are also suitable.

避けられるべき添加物
基板中の水分レベルの増加はエレメントの適切な寿命を低下することが理論づけられる。したがって、乾燥された基板の水分含有量を増加する湿潤剤の使用は好ましくない。避けられるべき湿潤剤の例は、尿素、グリセロール、グリセリン、アルコール、ポリビニルピリジン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリエチレングリコール、およびセルロースアセテートを含む。It is theorized that increasing the moisture level in theadditive substrateto be avoided reduces the proper lifetime of the element. Therefore, the use of a wetting agent that increases the moisture content of the dried substrate is not preferred. Examples of wetting agents to be avoided include urea, glycerol, glycerin, alcohol, polyvinyl pyridine, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyacrylate, polyethylene glycol, and cellulose acetate.

上記記載された活性材料は、いずれも活性化された炭素繊維に含浸させるかまたは別の方法で適用することができる。  Any of the active materials described above can be impregnated into activated carbon fibers or otherwise applied.

再生
本発明の汚染物質除去フィルタでは、酸性、塩基性、または反応材料を有するか否かに関係なく再生することができることを見出した。使用の後または長期間使用しなかった後に、酸性材料、アルカリ性材料、または反応物材料で再びエレメントを含浸することができる。この第２あるいはその後の含浸は、例えば、水のすすぎによってフィルタから前の汚染物質を洗浄する、洗浄しないにかかわらずすることができる。基板が物理的に損なわれないという制限で、基板は何回でも含浸することができることが予想される。Regeneration It has been found that the contaminant removal filter of the present invention can be regenerated regardless of whether it has acidic, basic, or reactive materials. After use or after long periods of non-use, the element can be impregnated again with acidic, alkaline, or reactant materials. This second or subsequent impregnation can be done with or without washing the previous contaminant from the filter, for example by rinsing with water. It is expected that the substrate can be impregnated any number of times, with the limitation that the substrate is not physically damaged.

汚染物質除去フィルタ１０のための応用
本発明の汚染物質除去フィルタ１０は、空気流れなどのガス流れから汚染物質除去を望むいかなる種類の応用にも使用することができる。汚染物質除去フィルタ１０は特に、ガスから１ｐｐｍ未満の汚染物質のレベルまで化学汚染物質の除去を望む高純度の応用に対して適している。多くの高純度の応用において、望まれているレベルは１ｐｐｂ未満の汚染物質である。一般に、フィルタ１０自体はオフガスなどによっていかなる汚染物質も追加しない。Applications for theContaminant Removal Filter 10 Thecontaminant removal filter 10 of the present invention can be used in any type of application where it is desired to remove contaminants from a gas stream, such as an air stream. Thecontaminant removal filter 10 is particularly suitable for high purity applications that desire removal of chemical contaminants from gases to levels of contaminants below 1 ppm. In many high purity applications, the desired level is less than 1 ppb contaminant. In general, thefilter 10 itself does not add any contaminants such as off-gas.

酸を含浸したフィルタ１０によって除去され得る、共通の、空気で運ばれる塩基性汚染物質化合物の例は、アンモニア、アミン、アミド、Ｎ−メチルl−１，２−ピロロドン、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、揮発性の有機塩基および不揮発性の有機塩基などの有機塩基を含む。アルカリを含浸したフィルタ１０によって除去され得る、共通の、空気で運ばれる酸性汚染物質化合物の例は、酸化硫黄、酸化窒素、ＨＣｌ(塩酸)、ＨＮＯ₃(硝酸)、Ｈ₂Ｓ(硫化水素)、Ｈ₂ＳＯ₄(硫酸)およびＨＣＮ(シアン化水素)を含む。共通の空気で運ばれるカルボニル含有化合物の例は、アセトンを含むケトン、ホルムアルデヒドを含むアルデヒドを含む。カルボニル含有化合物は、一般に、かなり悪臭を放って、多くの人々に不快を引き起こす。人々の中にはカルボニル含有化合物にアレルギーの反応を持つ人もいる。Examples of common airborne basic pollutant compounds that can be removed by the acid impregnatedfilter 10 are ammonia, amines, amides, N-methyl l-1,2-pyrrolodon, sodium hydroxide, hydroxide Including organic bases such as lithium, potassium hydroxide, volatile organic bases and non-volatile organic bases. Examples of common airborne acidic pollutant compounds that can be removed by the alkali impregnatedfilter 10 are sulfur oxide, nitric oxide, HCl (hydrochloric acid), HNO₃ (nitric acid), H₂ S (hydrogen sulfide). , H₂ SO₄ (sulfuric acid) and HCN (hydrogen cyanide). Examples of common airborne carbonyl-containing compounds include ketones containing acetone and aldehydes containing formaldehyde. Carbonyl-containing compounds generally give off a lot of odors and cause discomfort for many people. Some people have an allergic reaction to carbonyl-containing compounds.

一般に、汚染物質除去フィルタ１０は、充填された微粒状ベッドが使用されるような、石版印刷プロセス、半導体プロセス、写真画像プロセスおよび熱アブレーティブ画像プロセスを含むいかなる応用でも使用することができる。燃料電池の適切で効率的な操作は、容認できない塩基性汚染物質を含まない空気を取入ることによって利益を得るだろう。汚染物質除去フィルタ１０を使用することができる他の応用は、人々がその空気を呼吸する利益のために環境空気が浄化されるような応用を含む。フィルタ１０は、呼吸装置(慣用のものと動力を備えたものの療法)などの個人的装置と清浄な呼吸用空気を供給するための自給式呼吸装置とで使用することができる。汚染物質除去フィルタ１０は、また大きいスケールで、例えば、住宅用および商業用空間(部屋とビル全体など)、飛行機の客室、および自動車の車室などの閉じられた空間で使用することができる。他の時に、空気を大気に放出する前に汚染物質を除去ことが望まれる。そのような応用の例は、自動車または他の乗り物からの放出、工業的操業からの排気、あるいは化学汚染物質を環境に放出するような他の操業または応用も含む。  In general, thecontaminant removal filter 10 can be used in any application, including lithographic processes, semiconductor processes, photographic image processes, and thermal ablative image processes, such that a packed particulate bed is used. Proper and efficient operation of the fuel cell would benefit from introducing air that is free of unacceptable basic contaminants. Other applications in which thecontaminant removal filter 10 can be used include those in which ambient air is purified for the benefit of people breathing that air. Thefilter 10 can be used with personal devices such as breathing devices (conventional and powered therapy) and self-contained breathing devices for supplying clean breathing air. Thecontaminant removal filter 10 can also be used on a large scale, for example, in closed spaces such as residential and commercial spaces (such as rooms and entire buildings), airplane cabins, and automobile cabins. At other times, it is desirable to remove contaminants before releasing the air into the atmosphere. Examples of such applications include emissions from automobiles or other vehicles, exhaust from industrial operations, or other operations or applications that release chemical pollutants to the environment.

フィルタ１０は通常、ガス流れ(例えば、空気の流れ)がフィルタ１０の通路２０に入って通過するように向けるハウジング、フレームまたは他の構造中に配置される。多くの構成において、フィルタ１０は、ハウジング、フレームまたは他の構造によってその周囲の周りが少なくとも部分的に囲まれているる。  Thefilter 10 is typically disposed in a housing, frame or other structure that directs a gas flow (eg, an air flow) into and through thepassage 20 of thefilter 10. In many configurations, thefilter 10 is at least partially surrounded around its periphery by a housing, frame, or other structure.

本明細書で記述されたプロセスで作られた汚染物質除去フィルタ１０は、システム内に配置され、プレフィルタ、ポストフィルタまたは両方が汚染物質除去フィルタ１０と協同して使用される。プレフィルタは、フィルタ１０の上流に配置され、フィルタ１０を使用する前に空気で運ばれる粒子を除去する。ポストフィルタは、フィルタ１０の下流に配置され、空気が放出される前にフィルタ１０から残留粒子を除去する。これらのフィルタは一般に、汚染物質除去フィルタ１０の第１面１７と第２面１９に対向してあるいは近くに近接してそれぞれ配置される。プレフィルタを含むシステムの例は図５に示される。  Acontaminant removal filter 10 made by the process described herein is placed in the system and a prefilter, a post filter, or both are used in cooperation with thecontaminant removal filter 10. The prefilter is located upstream of thefilter 10 and removes airborne particles prior to using thefilter 10. The post filter is placed downstream of thefilter 10 to remove residual particles from thefilter 10 before air is released. In general, these filters are disposed opposite to or close to thefirst surface 17 and thesecond surface 19 of thecontaminant removal filter 10, respectively. An example of a system including a prefilter is shown in FIG.

図５では、システム１００は、汚れたガス流れ１０１から汚染物質を除去ために示される。システム１００は微粒子フィルタ１０５、第１の汚染物質除去フィルタ１１０、および第２の汚染物質除去フィルタ１１０'を含む。微粒子フィルタ１０５は、ガス流れ１０１からほこりと煙などの固体粒子を除去ために構成される。通常、微粒子フィルタ１０５が使用される場合は、微粒子フィルタ１０５は、汚染物質除去フィルタ１１０と１１０’の上流に配置され、汚染物質除去フィルタ１１０、１１０'が微粒子で詰まらされるまたは積み込まれるのを低減する。１つの例では、第１汚染物質除去フィルタ１１０はガス流れ１０１から塩基性汚染物質を除去ために構成され、第２汚染物質除去フィルタ１１０'は、ガスの流れ１０１から酸性汚染物質を除去ために構成される。代替の実施例において、酸性汚染物質、塩基性汚染物質、またはカルボニル含有化合物を除去ための形態でフィルタ１１０、１１０'を構成することができることが理解される。微粒子フィルタ１０５、汚染物質除去フィルタ１１０、および汚染物質除去フィルタで１１０'をそれぞれ通過した後の結果としての浄化されたガス流れは１０２として示される。  In FIG. 5, thesystem 100 is shown for removing contaminants from adirty gas stream 101.System 100 includes aparticulate filter 105, a firstcontaminant removal filter 110, and a second contaminant removal filter 110 '. Theparticulate filter 105 is configured to remove solid particles such as dust and smoke from thegas stream 101. Typically, when aparticulate filter 105 is used, theparticulate filter 105 is placed upstream of the contaminant removal filters 110 and 110 'to prevent the contaminant removal filters 110, 110' from being clogged or loaded with particulates. To reduce. In one example, the firstcontaminant removal filter 110 is configured to remove basic contaminants from thegas stream 101 and the secondcontaminant removal filter 110 ′ is to remove acidic contaminants from thegas stream 101. Composed. It will be appreciated that in alternative embodiments, thefilters 110, 110 ′ may be configured in a form for removing acidic contaminants, basic contaminants, or carbonyl-containing compounds. The resulting purified gas flow after passing through 110 ′ with theparticulate filter 105, thecontaminant removal filter 110, and the contaminant removal filter, respectively, is shown as 102.

微粒子フィルタ１０５、フィルタ１１０、およびフィルタ１１０'のいずれあるいはすべてはハウジング１２０などのハウジング中に保有され得る。フィルタ１０５、１１０、１１０'は互いに隣接して置かれるまたはその間に空間を有するかもしれない。  Any or all of theparticulate filter 105, thefilter 110, and thefilter 110 ′ may be retained in a housing such as thehousing 120. Thefilters 105, 110, 110 ′ may be placed adjacent to each other or have a space therebetween.

塩基汚染物質除去フィルタと微粒子フィルタが結合した代替の構成は、フィルタ７０として図６で例証される。汚染物質除去フィルタ７０は、第１面７７と反対の第２面７９を有する基体７２によって定められる。一般に、汚染物質を浄化すべきガスは第１面７７を通ってフィルタ７０に入り、第２面を通って出る。基体７２は図２のフィルタ１０'の基体１２と類似しており、波形状層７４と対面層７６とを交互に有する。層７４と層７６とは一緒に複数の通路８０を定める。通路８０の第１セットは第１面７７でブロックされあるいはシールされる、これらはシール８５として示される。シール８５の反対の端、第２面７９で、通路８０は開いている。さらに、通路８０の第２セットは、第２面７９でブロックされあるいはシールされ、第１面７７で開いている。  An alternative configuration in which a base contaminant removal filter and a particulate filter are combined is illustrated in FIG. Thecontaminant removal filter 70 is defined by asubstrate 72 having asecond surface 79 opposite thefirst surface 77. In general, the gas to be cleaned of contaminants enters thefilter 70 through thefirst surface 77 and exits through the second surface. Thebase body 72 is similar to thebase body 12 of thefilter 10 ′ in FIG. 2, and has the corrugated layers 74 and the facinglayers 76 alternately.Layer 74 andlayer 76 together define a plurality ofpassages 80. A first set ofpassages 80 is blocked or sealed at thefirst surface 77, these are shown as seals 85. At the opposite end of theseal 85, thesecond surface 79, thepassage 80 is open. Further, the second set ofpassages 80 is blocked or sealed at thesecond surface 79 and is open at thefirst surface 77.

使用中、微粒子が積み込まれたガスは第１面７７の開いている通路８０を入る。微粒子はシールされた第２面７９によって通路８０で捕集されるが、ガスは繊維状基板によって形成された通路壁を通り抜ける。基板中と基板上の活性材料は空気で運ばれる汚染物質を除去する。浄化されたガスは第２面を通って出る。  During use, the gas loaded with particulates enters anopen passage 80 in thefirst surface 77. Fine particles are collected in thepassage 80 by the sealedsecond surface 79, but the gas passes through the passage wall formed by the fibrous substrate. The active material in and on the substrate removes airborne contaminants. The purified gas exits through the second surface.

フィルタ７０は、Ｚ−フィルタ、まっすぐに通る流れフィルタ、インラインフィルタとして言及される。フィルタ７０としてのそのようなフィルタの微粒子を除去する特徴は、例えば、米国特許第５，８２０，６４６号、同第６，１９０，４３２号、同第６，３５０，２９１号に記載されている。  Filter 70 is referred to as a Z-filter, a straight-through flow filter, an in-line filter. The feature of removing such filter particulates asfilter 70 is described, for example, in US Pat. Nos. 5,820,646, 6,190,432, and 6,350,291. .

除去されずにフィルタ１０を通り抜ける汚染物質の量を、もしある場合に、モニターするための表示計器または表示システムはフィルタ１０あるいは他の実施例の下流に配置され得る。そのような表示計器はよく知られている。  A display instrument or system for monitoring, if any, the amount of contaminants that pass through thefilter 10 without being removed may be located downstream of thefilter 10 or other embodiments. Such display instruments are well known.

フィルタ１０の形状とサイズは、フィルタ１０中のガスの滞留時間に基づいて、そこを通過するガスまたは空気から所望の量の汚染物質を除去ために選択される。例えば、好ましくは少なくとも９０％、より好ましくは少なくとも９５％の汚染物質が除去かれる。いくつかの設計では、汚染物質の９８％またはそれ以上が除去される。除去かれるべき汚染物質の所望量は、用途、汚染物質の量および種類によって異なるのは理解される。例として、半導体処理施設に対し、フィルタ１０に入って来る空気の滞留時間は通常約０．０６〜０．３６秒であり、それは、約７．６〜１５ｃｍの厚みを有するエレメントによって成し遂げることができる。  The shape and size of thefilter 10 is selected based on the residence time of the gas in thefilter 10 to remove the desired amount of contaminants from the gas or air passing therethrough. For example, preferably at least 90%, more preferably at least 95% of contaminants are removed. In some designs, 98% or more of the contaminants are removed. It will be appreciated that the desired amount of contaminant to be removed depends on the application, the amount and type of contaminant. As an example, for a semiconductor processing facility, the residence time of air entering thefilter 10 is typically about 0.06 to 0.36 seconds, which can be achieved by an element having a thickness of about 7.6 to 15 cm. it can.

実施例
以下の限定無しの実施例はさらに本発明を例証するであろう。実施例におけるすべての部品、割合、比率は、別の方法で示されない限り、重量によって示される。Examples The following non-limiting examples will further illustrate the invention. All parts, proportions, ratios in the examples are given by weight unless otherwise indicated.

２つの異なった基体が実施例の汚染物質除去エレメントとして使用された。
基体１:
基体１は平たんな対面シートと折り曲げ状の波形状シートと交互にすることによって形成された図２のものと同様である。各シートは１００％のセルロース繊維から作られた。シートは、シリンダを形成するために巻き付けられた。結果としてのドーム形の通路は、約３．４ｍｍの高さと約５．０ｍｍの幅を有した。各通路の断面積は約８．５ｍｍ²であった。シートはウレタン接着剤で結合された。Two different substrates were used as the contaminant removal element in the examples.
Base 1:
Thesubstrate 1 is similar to that of FIG. 2 formed by alternating flat facing sheets and folded corrugated sheets. Each sheet was made from 100% cellulose fibers. The sheet was wound to form a cylinder. The resulting dome-shaped passage had a height of about 3.4 mm and a width of about 5.0 mm. The cross-sectional area of each passage was about 8.5 mm² . The sheets were bonded with urethane adhesive.

基体２:
基体２は、基体２が約１．０５ｍｍの高さと２．９０ｍｍの幅を有するのドーム形の通路を除いて基体１と類似であった。各通路の断面積は約１．５ｍｍ²だった。シートは６０％のセルロース繊維と４０％のＰＥＴ繊維から作られた。シートは超音波エネルギーで生成した熱で溶融する熱可塑性材料によって結合された。Base 2:
The substrate 2 was similar to thesubstrate 1 except for a dome-shaped passage where the substrate 2 had a height of about 1.05 mm and a width of 2.90 mm. The cross-sectional area of each passage was about 1.5 mm² . The sheet was made from 60% cellulose fibers and 40% PET fibers. The sheets were bonded by a thermoplastic material that melts with the heat generated by ultrasonic energy.

酸性が含浸された実施例
基体は以下の方法によって酸性材料で含浸された。酸性溶液の容積はビーカーに入れられた。基体全体が溶液中に浸漬されるように繊維状基体はビーカー中に配置された。約６０秒後、基体は取り出され、１時間オーブン中で乾燥された。乾燥後、結果としてえられるフィルタエレメントは、その概算寿命を決定するために試験された。Example substratesimpregnated with acid were impregnated with acidic material in the following manner. The volume of acidic solution was placed in a beaker. The fibrous substrate was placed in a beaker so that the entire substrate was immersed in the solution. After about 60 seconds, the substrate was removed and dried in an oven for 1 hour. After drying, the resulting filter element was tested to determine its approximate life.

破過試験（breakthrough test）１
フィルタエレメントは、テストチャンバーに配置され、フィルタの上流側と下流側を提供するためにシールされた。５０ｐｐｍのアンモニアを含んだ空気流れは、３０リットル/分の流れ速度でフィルタエレメントの上流側に送られた。上流と川流のアンモニア濃度は、アンモニア検知器を使用してモニターされた。Breakthrough test 1
The filter element was placed in the test chamber and sealed to provide the upstream and downstream sides of the filter. An air stream containing 50 ppm of ammonia was sent upstream of the filter element at a flow rate of 30 liters / minute. Upstream and river ammonia concentrations were monitored using ammonia detectors.

比較実施例Ａ:
３５wt％クエン酸の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体１はこの水溶液で含浸された。比較実施例Ａは破過試験１で試験されて、その結果は図７のグラフに示される。Comparative Example A:
An aqueous solution of 35 wt% citric acid was made. Asubstrate 1 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this aqueous solution. Comparative Example A was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例１:
３５wt％クエン酸と６wt％のポリアクリル酸の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体１はこの水溶液で含浸された。実施例１は破過試験１で試験されて、その結果は図７のグラフに示される。Example 1:
An aqueous solution of 35 wt% citric acid and 6 wt% polyacrylic acid was made. Asubstrate 1 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this aqueous solution. Example 1 was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例２:
３５wt％クエン酸と１wt％のポリアクリル酸の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体１はこの水溶液で含浸された。実施例２は破過試験１で試験されて、その結果は図７のグラフに示される。Example 2:
An aqueous solution of 35 wt% citric acid and 1 wt% polyacrylic acid was made. Asubstrate 1 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this aqueous solution. Example 2 was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例３:
３５wt％クエン酸と０．５wt％の安息香酸ナトリウムの水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体１はこの水溶液で含浸された。実施例３は破過試験１で試験されて、その結果は図７のグラフに示される。Example 3:
An aqueous solution of 35 wt% citric acid and 0.5 wt% sodium benzoate was made. Asubstrate 1 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this aqueous solution. Example 3 was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

図７は、時間とともに(Ｘ座標に沿って)、１０％のしきい値に到達する時間が比較実施例Ａと実施例２の両方で減少する、ただし実施例２は比較実施例Ａと同じように早くはない、ことを示している。試験の持続時間に対して、実施例１と３は性能低下がないことを示している。  FIG. 7 shows that over time (along the X coordinate), the time to reach the 10% threshold decreases in both Comparative Example A and Example 2, except that Example 2 is the same as Comparative Example A. It shows that it is not so early. For the duration of the test, Examples 1 and 3 show no performance degradation.

比較実施例Ｂ:
１５wt％クエン酸と１５wt％尿素の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体１はこの溶液で含浸された。比較実施例Ｂは破過試験１で試験されて、その結果は図８のグラフに示される。Comparative Example B:
An aqueous solution of 15 wt% citric acid and 15 wt% urea was made. Asubstrate 1 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this solution. Comparative Example B was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例４：
１５wt％クエン酸と１０wt％のポリアクリル酸の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体１はこの溶液で含浸された。実施例４は破過試験１で試験されて、その結果は図８のグラフに示される。Example 4:
An aqueous solution of 15 wt% citric acid and 10 wt% polyacrylic acid was made. Asubstrate 1 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this solution. Example 4 was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

図８は、時間とともに(Ｘ座標に沿って)、１０％のしきい値に到達する時間が、湿潤剤を含んだ比較実施例Ｂで減少することを示している。試験の持続時間に対して、実施例４は性能低下がないことを示している。  FIG. 8 shows that over time (along the X coordinate), the time to reach the 10% threshold decreases in Comparative Example B with wetting agent. For the duration of the test, Example 4 shows no performance degradation.

実施例５
３５wt％クエン酸と０．５wt％硫酸ナトリウムの水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約２．５ｃｍの長さを有する基体２はこの溶液で含浸された。実施例５は破過試験１で試験されて、その結果は図９のグラフに示される。Example 5
An aqueous solution of 35 wt% citric acid and 0.5 wt% sodium sulfate was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 2.5 cm was impregnated with this solution. Example 5 was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例６
３５wt％クエン酸と０．５wt％安息香酸ナトリウムの水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約２．５ｃｍの長さを有する基体２はこの溶液で含浸された。実施例５は破過試験１で試験されて、その結果は図９のグラフで示される。Example 6
An aqueous solution of 35 wt% citric acid and 0.5 wt% sodium benzoate was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 2.5 cm was impregnated with this solution. Example 5 was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例７
５０wt％クエン酸と０．５wt％の安息香酸ナトリウムの水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約２．５ｃｍの長さを有する基体２はこの溶液で含浸された。実施例７は破過試験１で試験されて、その結果は図９のグラフで示される。Example 7
An aqueous solution of 50 wt% citric acid and 0.5 wt% sodium benzoate was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 2.5 cm was impregnated with this solution. Example 7 was tested inbreakthrough test 1 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例８
３５wt％クエン酸と０．５wt％硫酸ナトリウムの水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約２．５ｃｍの長さを有する基体２はこの溶液で含浸された。実施例８は週末(約４８時間)の間乾燥されて、次に、破過試験１に従って試験された。その結果は図９のグラフで例証される。Example 8
An aqueous solution of 35 wt% citric acid and 0.5 wt% sodium sulfate was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 2.5 cm was impregnated with this solution. Example 8 was dried over the weekend (about 48 hours) and then tested according tobreakthrough test 1. The result is illustrated in the graph of FIG.

図９は、試験の持続する時間の間、実施例５、実施例６および実施例８が性能低下が無いことを示している。実施例７には、破過時間の増加があった。これは試験されたフィルタの小さい領域と同様に利用可能な試験データの小さい領域による可能性がある。３．８ｃｍの直径で、フィルタの中心は損傷を受けて１０％の破過時間における小さな変動を起こすが、総合的な能力は良い。  FIG. 9 shows that Example 5, Example 6 and Example 8 have no performance degradation for the duration of the test. In Example 7, there was an increase in breakthrough time. This may be due to the small area of available test data as well as the small area of the tested filter. At a diameter of 3.8 cm, the center of the filter is damaged causing a small variation in 10% breakthrough time, but the overall capability is good.

アルカリが含浸された実施例
基体は以下の方法によって塩基性材料で含浸された。塩基性溶液の容積はビーカーに入れられた。基体全体が溶液中に浸漬されるように繊維状基体はビーカー中に配置された。約６０秒後、基体は取り出され、１時間オーブン中で乾燥された。乾燥後、結果としてえられるフィルタエレメントは、その概算寿命を決定するために試験された。フィルタエレメントは、テストチャンバーに配置され、フィルタの上流側と下流側を提供するためにシールされた。Example substratesimpregnated with alkali were impregnated with a basic material in the following manner. The volume of basic solution was placed in a beaker. The fibrous substrate was placed in a beaker so that the entire substrate was immersed in the solution. After about 60 seconds, the substrate was removed and dried in an oven for 1 hour. After drying, the resulting filter element was tested to determine its approximate life. The filter element was placed in the test chamber and sealed to provide the upstream and downstream sides of the filter.

破過試験２
破過試験２に対して、５００ｐｐｂのＳＯ₂と５０％相対湿度を含んだ空気流れは、３０リットル/分の流れ速度でフィルタエレメントの上流側に送られた。上流側と川流側の亜硫酸ガス濃度は、ＳＯ₂検出器を使用してモニターされた。Breakthrough test 2
For breakthrough test 2, an air flow containing 500 ppb SO₂ and 50% relative humidity was sent upstream of the filter element at a flow rate of 30 liters / minute. The sulfur dioxide gas concentration on the upstream side and the river side was monitored using an SO₂ detector.

破過試験３
破過試験３に対して、５０ｐｐｍのＳＯ₂と５０％の相対湿度を含んだ空気流れは３０リットル/分の流れ速度でフィルタエレメントの上流側に送られた。上流側と川流側の亜硫酸ガス濃度は、ＳＯ₂検出器を使用してモニターされた。Breakthrough test 3
For breakthrough test 3, an air stream containing 50 ppm SO₂ and 50% relative humidity was sent upstream of the filter element at a flow rate of 30 liters / minute. The sulfur dioxide gas concentration on the upstream side and the river side was monitored using an SO₂ detector.

比較実施例Ｃ:
２０wt％炭酸カリウム(Ｋ₂ＣＯ₃)の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体２はこの水溶液で含浸された。比較実施例Ｃは破過試験２で試験されて、その結果は図１０のグラフで示される。Comparative Example C:
An aqueous solution of 20 wt% potassium carbonate (K₂ CO₃ ) was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this aqueous solution. Comparative Example C was tested in breakthrough test 2 and the results are shown in the graph of FIG.

比較実施例Ｄ:
２０wt％のＫ₂ＣＯ₃の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体２はこの溶液で含浸された。比較実施例Ｄは破過試験２で試験されて、その結果は図１０のグラフで示される。Comparative Example D:
An aqueous solution of 20 wt% K₂ CO₃ was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this solution. Comparative Example D was tested in breakthrough test 2 and the results are shown in the graph of FIG.

実施例９
２０wt％のＫ₂ＣＯ₃と６．６wt％のＫＩの水溶液が作られた。３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体２がこの溶液で含浸された。実施例９は、破過試験２で試験されて、その結果は図１０のグラフで示される。Example 9
An aqueous solution of 20 wt% K₂ CO₃ and 6.6 wt% KI was made. A substrate 2 having a diameter of 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this solution. Example 9 was tested in breakthrough test 2 and the results are shown in the graph of FIG.

図１０は時間とともに試験されたフィルタエレメントを通り抜けるＳＯ₂レベルを示す。助触媒を含んだ実施例９は、比較実施例Ｃ、Ｄよりもより良いＳＯ₂除去を提供することがわかる。FIG. 10 shows the SO₂ level through the filter element tested over time. It can be seen that Example 9 containing the cocatalyst provides better SO₂ removal than Comparative Examples C and D.

比較実施例Ｅ:
２０wt％のＫ₂ＣＯ₃の水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体２はこの溶液で含浸された。比較実施例Ｅは破過試験３で試験された。試験されたサンプルの写真は図１２で示される。Comparative Example E:
An aqueous solution of 20 wt% K₂ CO₃ was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this solution. Comparative Example E was tested in breakthrough test 3. A photograph of the tested sample is shown in FIG.

実施例１０
２０wt％のＫ₂ＣＯ₃と６．６wt％のＫＩの水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約７．５ｃｍの長さを有する基体２はこの溶液で含浸された。実施例１０は破過試験で試験された。試験されたサンプルの写真は図１１で示される。Example 10
An aqueous solution of 20 wt% K₂ CO₃ and 6.6 wt% KI was made. A substrate 2 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 7.5 cm was impregnated with this solution. Example 10 was tested in a breakthrough test. A photograph of the tested sample is shown in FIG.

破過試験３からの比較実施例Ｅと実施例１０の定量的な試験結果は、２つフィルタエレメント寿命が同様であることを示した。しかしながら、図１１と図１２の比較は、２つのサンプルが同じ量のＳＯ₂を吸着したがフィルタを横切る圧力損失において重要な違いがあることを示している。図１２でわかるように、比較実施例Ｅの入口面にはかなりの材料の集積があって、その結果、それを通る空気流れのために利用できる容積を減少させる。比較実施例Ｅの入口側における結晶の集積Ｋ₂ＳＯ₃として同定された。この集積は図１１の実施例１０上では見られなかった。この集積は低濃度下での破過試験２では見られなかった。The quantitative test results of Comparative Example E and Example 10 from Breakthrough Test 3 showed that the two filter element lifetimes were similar. However, a comparison between FIG. 11 and FIG. 12 shows that the two samples adsorbed the same amount of SO₂ but there is an important difference in the pressure drop across the filter. As can be seen in FIG. 12, there is considerable material accumulation at the inlet surface of Comparative Example E, thereby reducing the volume available for air flow therethrough. It was identified as the crystal accumulation K₂ SO₃ on the inlet side of Comparative Example E. This accumulation was not seen on Example 10 of FIG. This accumulation was not seen in breakthrough test 2 at low concentrations.

反応物が含浸された例
基体は以下の方法により反応物材料で含浸された。反応物溶液の体積はビーカーに入れられた。基体全体が溶液中に浸漬されるように繊維状基体はビーカー中に配置された。約６０秒後、基体は取り出され、１時間オーブン中で乾燥された。Example impregnated with reactants The substrate was impregnated with reactant materials in the following manner. The volume of the reactant solution was placed in a beaker. The fibrous substrate was placed in a beaker so that the entire substrate was immersed in the solution. After about 60 seconds, the substrate was removed and dried in an oven for 1 hour.

乾燥後、結果としてのフィルタエレメントは、その概算寿命を決定するためにテストされた。  After drying, the resulting filter element was tested to determine its approximate life.

破過試験４
破過試験４に対して、フィルタエレメントは、テストチャンバーに配置され、フィルタの上流側と下流側を提供するためにシールされた。０．７ｐｐｍのホルムアルデヒドと５０％の相対湿度を含んだ空気流れは、３０リットル/分の流れ速度でフィルタエレメントの上流側に送られた。フィルタエレメントは、約３．８ｃｍの直径と約２．５４ｃｍの長さを有した。川流側のホルムアルデヒド濃度は、検出器を使用してモニターされた。Breakthrough test 4
For breakthrough test 4, the filter element was placed in the test chamber and sealed to provide the upstream and downstream sides of the filter. An air stream containing 0.7 ppm formaldehyde and 50% relative humidity was sent upstream of the filter element at a flow rate of 30 liters / minute. The filter element had a diameter of about 3.8 cm and a length of about 2.54 cm. The streamside formaldehyde concentration was monitored using a detector.

比較実施例 Ｆ
基体１から、約３．８ｃｍの直径と約２．５４ｃｍの長さを有するフィルタエレメントが作られた。基体基板の表面または基板処理はなかった。Comparative Example F
A filter element having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 2.54 cm was made from thesubstrate 1. There was no substrate substrate surface or substrate treatment.

実施例１１
トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンの５％水溶液が作られた。約３．８ｃｍの直径と約２．５４ｃｍの長さを有する基体１はこの溶液で含浸された。Example 11
A 5% aqueous solution of tris (hydroxymethyl) aminomethane was made. Asubstrate 1 having a diameter of about 3.8 cm and a length of about 2.54 cm was impregnated with this solution.

実施例１１と比較実施例Ｆは、破過試験４によって試験され、その結果が図１３で示される。図１３のグラフは、含浸されたフィルタエレメントの実施例１１が劇的に寿命が伸びることを示している。ホルムアルデヒドのレベルは、比較実施例Ｆでは直ちに０．５ｐｐｍに達するが、実施例１１では０．５ｐｐｍに達するのに少なくとも５０００分有した。  Example 11 and Comparative Example F were tested by breakthrough test 4 and the results are shown in FIG. The graph of FIG. 13 shows that Example 11 of the impregnated filter element dramatically increases the lifetime. The formaldehyde level immediately reached 0.5 ppm in Comparative Example F but had at least 5000 minutes to reach 0.5 ppm in Example 11.

しかしながら、本発明の多くの特徴と利点は、本発明の構造と機能の詳細と共に上記の記載で発表されたけれども、その記載は単なる例示であり、本発明の原理の範囲内での詳細、特に、形状、サイズ、および部品の構成における変更は、付属の請求項で表された用語の広い一般的な意味によって示される全範囲にまでなされ得ることが理解される。  However, while many of the features and advantages of the present invention have been presented in the foregoing description, together with details of the structure and function of the invention, the description is only exemplary and is particularly detailed within the scope of the principles of the invention. It will be understood that changes in shape, size, and construction of parts may be made to the full extent indicated by the broad general meaning of the terms expressed in the appended claims.

本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第１実施例の概略的な斜視図である。1 is a schematic perspective view of a first embodiment of a contaminant removal filter according to the present invention.本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第２実施例の概略的な斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of a second embodiment of a contaminant removal filter according to the present invention.本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第３実施例の概略的な斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of a third embodiment of a contaminant removal filter according to the present invention.本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第４実施例の概略的な斜視図である。FIG. 6 is a schematic perspective view of a fourth embodiment of a contaminant removal filter according to the present invention.微粒子フィルタと協同して本発明に基づく汚染物質除去フィルタを多重に組み込んだの第４実施例の概略的な斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view of a fourth embodiment in which a contaminant removal filter according to the present invention is incorporated in a multiple manner in cooperation with a particulate filter.本発明に基づく汚染物質除去フィルタの第５実施例の概略的な斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view of a fifth embodiment of a contaminant removal filter according to the present invention.本発明に基づく種々の汚染物質除去フィルタのテスト結果をグラフで表現した図である。It is the figure which expressed the test result of the various contaminant removal filter based on this invention with the graph.本発明に基づく種々の汚染物質除去フィルタのテスト結果をグラフで表現した図である。It is the figure which expressed the test result of the various contaminant removal filter based on this invention with the graph.本発明に基づく種々の汚染物質除去フィルタのテスト結果をグラフで表現した図である。It is the figure which expressed the test result of the various contaminant removal filter based on this invention with the graph.本発明に基づく種々の汚染物質除去フィルタのテスト結果をグラフで表現した図である。It is the figure which expressed the test result of the various contaminant removal filter based on this invention with the graph.破過試験３の試験後の本発明に基づくフィルタエレメントの入口側の写真を示す図である。It is a figure which shows the photograph of the inlet side of the filter element based on this invention after the test of the breakthrough test 3. FIG.破過試験３の試験後の比較実施例のフィルタエレメントの入口側の写真を示す図である。It is a figure which shows the photograph by the side of the inlet_port | entrance of the filter element of the comparative example after the test of the breakthrough test 3. FIG.実施例１１と比較実施例Ｆの結果をグラフで表現した図である。It is the figure which expressed the result of Example 11 and Comparative Example F with the graph.

Claims (21)

Translated fromJapanese

汚染物質除去用のフィルタであって、
繊維状基板と、
前記繊維状基板の全体に分布する活性材料と、
を有する基体を含み、
前記活性材料が、
（ａ）クエン酸と、防腐剤または安定剤のうちの少なくとも１つ、
（ｂ）前記フィルタがいかなる湿潤剤も用いていなくて、塩基性材料および助触媒、または、
（ｃ）亜硫酸塩、重亜硫酸塩、アンモニア誘導体、特有の高分子量の安定なアミン、および強アルカリの群から選択された１つの反応物、
のうちの１つであることを特徴とするフィルタ。A filter for removing contaminants,
A fibrous substrate;
An active material distributed throughout the fibrous substrate;
Including a substrate having
The active material is
(A) citric acid and at least one of a preservative or stabilizer;
(B) the filter does not use any wetting agent, basic material and promoter, or
(C) one reactant selected from the group of sulfites, bisulfites, ammonia derivatives, unique high molecular weight stable amines, and strong alkalis,
A filter characterized by being one of the above. 前記防腐剤が存在する場合、前記防腐剤は、安息香酸ナトリウム、安息香酸、硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、メチルパラベン、エチルパラベン、プロピルパラベン、ブチルパラベン、プロピオン酸、プロピオン酸ナトリウム、プロピオン酸カルシウム、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、酢酸、燐酸、ソルビン酸ナトリウム、ソルビン酸カルシウム、安息香酸カリウム、安息香酸カルシウム、エチルパラ-ヒドロキシ安息香酸、エチルパラ-ヒドロキシ安息香酸ナトリウム、プロピルパラヒドロキシ安息香酸、ビフェニル、ジフェニル、オルトフェニルフェノール、ナトリウムオルトフェニルフェノール、亜硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、およびその組み合わせからなる群から選択されたものであることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  When the preservative is present, the preservative is sodium benzoate, benzoic acid, potassium nitrate, potassium nitrite, sodium nitrite, sodium nitrate, methyl paraben, ethyl paraben, propyl paraben, butyl paraben, propionic acid, sodium propionate, Calcium propionate, sorbic acid, potassium sorbate, acetic acid, phosphoric acid, sodium sorbate, calcium sorbate, potassium benzoate, calcium benzoate, ethyl para-hydroxybenzoate, sodium ethyl para-hydroxybenzoate, propyl parahydroxybenzoate, Selected from the group consisting of biphenyl, diphenyl, orthophenylphenol, sodium orthophenylphenol, sodium sulfite, sodium sulfate, and combinations thereof The filter of claim 1, wherein the door. 前記安定剤が存在する場合、前記安定剤がポリアクリル酸であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter according to claim 1, wherein when the stabilizer is present, the stabilizer is polyacrylic acid. 前記クエン酸と防腐剤とが存在する場合、クエン酸対防腐剤の比率は１:１から５０００：１であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter of claim 1, wherein when the citric acid and the preservative are present, the ratio of citric acid to the preservative is from 1: 1 to 5000: 1. 前記クエン酸と安定剤とが存在する場合、クエン酸対安定剤の比率は１:１から５０：１であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter of claim 1, wherein when the citric acid and stabilizer are present, the ratio of citric acid to stabilizer is from 1: 1 to 50: 1. 前記塩基性材料が存在する場合、前記塩基性材料は、炭酸塩、重炭酸塩、および水酸化物、第４アンモニウム化合物、金属酸化物、塩基性アニオン交換樹脂、またはその組み合わせからなる群から選択されたアルカリ金属あるいはアルカリ土類金属であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  When the basic material is present, the basic material is selected from the group consisting of carbonates, bicarbonates, and hydroxides, quaternary ammonium compounds, metal oxides, basic anion exchange resins, or combinations thereof. The filter according to claim 1, wherein the filter is an alkali metal or an alkaline earth metal. 前記塩基性材料が炭酸カリウムであることを特徴とする請求項６に記載のフィルタ。  The filter according to claim 6, wherein the basic material is potassium carbonate. 前記助触媒が存在する場合、前記助触媒がヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化リチウム、ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸ナトリウム、またはヨウ素酸リチウムであることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter according to claim 1, wherein when the promoter is present, the promoter is potassium iodide, sodium iodide, lithium iodide, potassium iodate, sodium iodate, or lithium iodate. . 前記助触媒がヨウ化カリウムであることを特徴とする請求項８に記載のフィルタ。  9. A filter according to claim 8, wherein the promoter is potassium iodide. 前記塩基性材料と助触媒とが存在する場合、助触媒対塩基性材料の比率は１:１から１：５０００であることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter according to claim 1, wherein when the basic material and the cocatalyst are present, the ratio of the cocatalyst to the basic material is 1: 1 to 1: 5000. 前記塩基性材料と助触媒とが存在する場合、助触媒対塩基性材料の比率は１:１から１：１０であることを特徴とする請求項１０に記載のフィルタ。  11. The filter according to claim 10, wherein when the basic material and the cocatalyst are present, the ratio of the cocatalyst to the basic material is 1: 1 to 1:10. 前記アンモニア誘導体が存在する場合、前記アンモニア誘導体は２、４ジニトロフェニルヒドラジン(ＤＮＰＨ)、２-ヒドロオキシメチルピペリジン(２−ＨＭＰ)、およびトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンのうちの１つであることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  When present, the ammonia derivative is one of 2,4 dinitrophenylhydrazine (DNPH), 2-hydroxymethylpiperidine (2-HMP), and tris (hydroxymethyl) aminomethane. The filter according to claim 1. 前記アンモニア誘導体がトリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンであることを特徴とする請求項１２に記載のフィルタ。  The filter according to claim 12, wherein the ammonia derivative is tris (hydroxymethyl) aminomethane. 前記亜硫酸塩が存在する場合、前記亜硫酸塩は亜硫酸ナトリウムまたは亜硫酸カリウムであることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter according to claim 1, wherein when the sulfite is present, the sulfite is sodium sulfite or potassium sulfite. 前記重亜硫酸塩が存在する場合、前記重亜硫酸塩は重亜硫酸ナトリウムまたは重亜硫酸カリウムであることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter according to claim 1, wherein when the bisulfite is present, the bisulfite is sodium bisulfite or potassium bisulfite. 前記繊維状基板が第１面と第２面とを有し、前記第１面から前記第２面に伸びる複数の通路を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載のフィルタ。  The said fibrous substrate has a 1st surface and a 2nd surface, and has a some channel | path extended from the said 1st surface to the said 2nd surface, The any one of Claims 1 thru | or 15 characterized by the above-mentioned. The filter described in. 前記汚染物質除去用のフィルタがまっすぐに通過する流れのために構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか１項に記載のフィルタ。  17. A filter according to any one of the preceding claims, wherein the contaminant removal filter is configured for a straight through flow. 前記繊維状基板は熱可塑性繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか１項に記載のフィルタ。  The filter according to any one of claims 1 to 17, wherein the fibrous substrate includes a thermoplastic fiber. 前記繊維状基板は活性化された炭素繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１８のいずれか１項に記載のフィルタ。  The filter according to any one of claims 1 to 18, wherein the fibrous substrate includes activated carbon fibers. 前記汚染物質除去用のフィルタは湿潤剤を用いていないことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。  The filter according to claim 1, wherein the filter for removing contaminants does not use a wetting agent. 請求項１乃至請求項１５のいずれか１項に記載の汚染物質除去用のフィルタを製造する方法であって、
（ａ）前記基板を提供する工程と、
（ｂ）前記基板に活性材料の混合物を含浸によって適用する工程と、
を有することを特徴とする方法。A method of manufacturing a filter for removing contaminants according to any one of claims 1 to 15,
(A) providing the substrate;
(B) applying a mixture of active materials to the substrate by impregnation;
A method characterized by comprising:

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