载有活性炭的过滤无纺布是用于制造具有防臭特性的过滤式面罩呼吸器的流行材料，可用于很多工作场所的呼吸防护。除了具有不同功效的聚合物过滤器材料外，此类面罩包含负载活性炭的非织造过滤器层，这阻挡了进入呼吸区域的化学化合物。本期内容是分析活性炭非织造布的过滤效果。

　　根据公认的定义，气味化合物是指浓度足以引起鼻子的嗅觉和三叉神经系统反应的物质。不论其来源(自然的或人为的)，长时间处在气味污染下都会对人产生不利影响。如果在工作场所中有害物质超过职业接触限值(OEL)，并且不可能通过从源头消除职业危害或通过组织解决方案或技术保护措施将其降低到最低水平来预防职业风险，则必须使用适当的人员防护装备。特别是，可以通过使用适当的呼吸保护装置来实现防有害蒸气和气体的保护，例如带有气体过滤器的面罩(半面罩/全脸面罩)或含有高表面积吸附材料(例如活性炭)的组合式过滤器。

　　活性炭非织造布过滤器

　　在这项研究中，使用的活性炭的非织造过滤器，通常用于构造具有抗臭味的FFR。它是由聚对苯二甲酸乙二醇酯通过针刺制成的，并浸渍有110 g/m 2的粉末状活性炭。

　　活性炭非织造过滤器的形态

　　活性炭介质250倍放大的显微照片，然后用数值计算出与图像其余部分相比具有较暗阴影的区域的面积(被活性炭介质覆盖的区域)。首先，我们使用常规的多通道和彩色图像转换为灰度图像，然后生成图像，其中每个像素的值均为0(白色像素)或1(黑色像素)(图1)。接下来，我们应用例程，对于给定的灰度图像，该例程确定由黑色像素簇覆盖的整个灰度图像的比例。这种方法使我们能够粗略评估活性炭复合材料中活性炭附聚的均匀性，而无需考虑基础非织造布的不均匀性，因为例程省略了透明PET纤维。

　　图1：活性炭负载非织造布样品的原始光学显微镜图像(a)和灰度表示(b)。

　　活性炭非织造过滤器的吸附特性

　　在图2所示的试验台上，使用环己烷蒸气作为挑战性物质进行了突破性实验。此外，图2中显示的测试设置由于这种情况，使用环己烷优化了使用环己烷作为测试物质。环己烷是这类物质的很好的代表，因为它是非极性且不反应的，因此主要应通过物理吸附将其结合在活性炭表面上。此外，它是在工业过程中大量使用的化合物之一，因此通常存在于工作环境中。

　　图2：突破试验台图，元件15–19仅在脉动流测试期间使用。

　　在测试过程中，干燥的压缩空气通过装有减压器的颗粒过滤器输送到系统中，该压力过滤器的调节范围为0-8 bar。然后将其分为两条线(图2)：用于温度和相对湿度调节的线A和用于调节测试室内测试物质浓度的线B。将来自管线A的给定温度和相对湿度的空气与来自管线B的激发蒸汽在混合室中混合，然后将活性炭锁定在直径为11.3的气动样品架中，并将其引入测试室。另外，在脉动流测试期间使用了连接到测试室出口的呼吸机。呼吸机设定为25个循环/分钟和2 L/冲程，这对应于每分钟25吸气和25呼气，呼吸量为2L。呼吸机的气流模式为正弦曲线。脉动流量测试期间的挑战浓度得到补偿，以确保将总负载标准化为稳态流量条件。实验以四个变体进行，每个变体评估不同因素(即挑战浓度，相对湿度，挑战流速，挑战流型)对活性炭复合材料吸附特性的影响。

　　活性炭质地特性

　　活性炭和负载活性炭的非织造过滤器的氮吸附(下部分支)/脱附(上部分支)等温线如图3所示。

　　图3：活性炭和活性炭复合材料的氮吸附-解吸等温线。

　　活性炭和载有活性炭的非织造布的等温线类似于具有宽孔径分布。它的典型特征是在很宽的相对压力范围(P/P 0)范围内具有较长的平稳期。在这种情况下，观察到的吸附量不是平稳的，而是缓慢增加的(对于II型等温线而言)，这可能是由于氮在非多孔聚合物纤维上的物理吸附或用于将活性炭结合到非织造结构中的粘合剂所致。在低P/P 0下吸附氮量迅速增加范围表示测试样品中高度发达的多孔结构的存在。

　　显微镜分析允许识别可能影响含活性炭非织造过滤器吸附特性的形态特征。已经发现，活性炭在聚合物纤维结构中的均匀性可能已显着影响那些性能。氮吸附/解吸测量可以确定聚合物/活性炭介质的质构性质。获得的结果表明存在高度发展的多孔结构，而中孔的贡献很小。突破时间随着浓度的增加而减少。一般来说由于人与人之间关于气味阈值的差异，很难建立气味与物质浓度之间的关系，所提出的方法扩展了含有活性炭的非织造过滤器FFR性能评估领域的现有知识。无论有何限制，研究结果均清楚地表明，活性炭非织造过滤器确定可以安全使用。