一种防护口罩
技术领域
本发明属于颗粒物和微生物防护净化设备、工具技术领域，特别是涉及一种防护口罩。
背景技术
口罩是一种卫生用品，一般指戴在口鼻部位用于过滤进入口鼻的空气，以达到阻挡有害的气体、气味、飞沫、病毒等物质的作用。口罩对进入肺部的空气有一定的过滤作用，在呼吸道传染病流行时，在粉尘等污染的环境中作业时，戴口罩具有非常好的作用。
对于医疗场所、垃圾填埋场、污水处理厂、畜牧养殖场、化工厂等特殊环境，存在由含硫气体导致的令人不悦的气味，对于进入上述场所或长期在上述场所工作的人员，需要进行特殊的防护。
申请公布号为申请公布号CN109043700A的中国发明专利提供一种一次性除味中药口罩，包括口罩本体和挂带；口罩本体呈袋状，其两侧开有与口罩本体内腔相通的收纳口，挂带的端部通过收纳口伸入口罩本体内腔内；口罩本体内腔内设置有药袋，药袋的袋体上设置有撕裂痕，其内部盛装有空气清新剂，空气清新剂包括以下质量份的组分：柠檬油0～20份，薄荷油0～20份，白豆蔻挥发油0～20份，佛手挥发油0～20份，白芷挥发油0～20份，荆芥挥发油0～20份；挂带的端部固定连接在药袋的两侧。该口罩可降低使用者在特定环境对难闻气体主观感受差的问题。但是，由于其作用原理是利用挥发性气味成分的挥发，使挥发成分的气味与环境气体混合进而掩盖环境气体中令人不悦的气味，进入使用者呼吸道的环境气体成分得到了种类的增加，但令人不悦气味的本源未被清除。
发明内容
本发明的目的是提供一种防护口罩，以解决特定环境下使用者吸入令人不悦气体的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种防护口罩，其包括：外部无纺布层、中部无纺布层、熔喷布层和内部无纺布层；所述外部无纺布层设置在中部无纺布层的一侧，外部无纺布层和中部无纺布层之间局部位置连接构成独立的炭容纳腔；在炭容纳腔填充除味活性炭；内部无纺布层，所述内部无纺布层设置在中部无纺布层的另一侧，熔喷布层设置在内部无纺布层与中部无纺布层之间；
所述除味活性炭按照以下方法制备：
步骤一，将制炭原料干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与0.5-2倍重量预处理剂混合，升温至62℃～74℃，搅拌30分钟～60分钟；然后在氮气保护的条件下升温至120℃～150℃，静置60分钟～120分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠、2-甲基丙酸、2-甲基丙酸甲酯和脱乙酰壳多糖的混合物；
优选地，所述制炭原料为稻壳、花生壳、棉壳、玉米秆、高粱秆、豆秆、锯末、椰子壳中的一种、两种或多种。
优选地，所述预处理剂按以下重量份配制：硼氢化钠12～18、2-甲基丙酸20～36、2-甲基丙酸甲酯50～68和脱乙酰壳多糖8～10。
更优选地，所述预处理剂按以下重量份配制：硼氢化钠15、2-甲基丙酸30、2-甲基丙酸甲酯60和脱乙酰壳多糖9。
优选地，步骤1中，将制炭原料与0.5-2倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟。
优选地，步骤1中，在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟。
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至560℃～580℃，保持100分钟～120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
优选地，步骤2中，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至570℃～580℃，保持100分钟～120分钟。
优选地，步骤2中，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至570℃，保持120分钟。
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至50℃～60℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
本发明的防护口罩能够实现对恶臭物质(硫化氢(H2S)、甲硫醇(CH3SH)、甲硫醚((CH3)2S)、二甲二硫((CH3)2S2)、二硫化碳(CS2)、氨气(NH3)、三甲胺((CH3)3N)、苯乙烯(AR-CH＝CH2))进行滤除，可以在医疗场所、垃圾填埋场、污水处理厂、畜牧养殖场、化工厂等特殊环境使用，提高使用人员的呼吸感受，适于进入上述场所或长期在上述场所工作的人员使用。本发明防护口罩中使用的除味活性炭，与市面活性炭产品相对比而言，对于如下臭味气体具有更好的过滤清除效果，硫化氢浓度降低率大于等于52％、甲硫醇浓度降低率大于等于47％、氨气浓度降低率大于等于59％、苯乙烯浓度降低率大于等于37％，在实际恶劣环境中使用具备更好的使用体验，避免令人不愉快的气体进入使用者鼻孔。
附图说明
通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述和/或其他方面的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
图1为本发明一种实施例的外部无纺布层和中部无纺布层示意图；
图2为本发明一种实施例的外部无纺布层和中部无纺布层连接示意图；
图3为本发明一种实施例的炭容纳腔示意图；
图4为恶臭气体浓度降低率测定装置示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、外部无纺布层，2、中部无纺布层，3、连接部，4、炭容纳腔，5、恶臭气体浓度降低率测定装置，51、气源储罐，52、导气管，53、废气储罐，54、活塞，55、螺纹密封接头，56、炭过滤片，57、气体取样口，58、气体出口。
具体实施方式
在下文中，将参照附图描述本发明的防护口罩的实施例。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
本发明实施例提供一种实施例的防护口罩，其包括：外部无纺布层1、中部无纺布层2、熔喷布层和内部无纺布层；结合图1-图3所示，所述外部无纺布层设置在中部无纺布层的一侧，外部无纺布层和中部无纺布层之间局部位置连接构成独立的炭容纳腔4；在炭容纳腔填充除味活性炭；内部无纺布层，所述内部无纺布层设置在中部无纺布层的另一侧，熔喷布层设置在内部无纺布层与中部无纺布层之间。外部无纺布层1和中部无纺布层2优选利用热压合粘结的方式形成连接部3，具备生产简便的优点。炭容纳腔内除味活性炭的厚度优选为1mm～10mm。
上述除味活性炭按照以下方法制备：
步骤一，将制炭原料干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与0.5-2倍重量预处理剂混合，升温至62℃～74℃，搅拌30分钟～60分钟；然后在氮气保护的条件下升温至120℃～150℃，静置60分钟～120分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠、2-甲基丙酸、2-甲基丙酸甲酯和脱乙酰壳多糖的混合物；
优选地，所述制炭原料为稻壳、花生壳、棉壳、玉米秆、高粱秆、豆秆、锯末、椰子壳中的一种、两种或多种。
优选地，所述预处理剂按以下重量份配制：硼氢化钠12～18、2-甲基丙酸20～36、2-甲基丙酸甲酯50～68和脱乙酰壳多糖8～10。
更优选地，所述预处理剂按以下重量份配制：硼氢化钠15、2-甲基丙酸30、2-甲基丙酸甲酯60和脱乙酰壳多糖9。
优选地，步骤1中，将制炭原料与0.5-2倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟。
优选地，步骤1中，在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟。
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至560℃～580℃，保持100分钟～120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
优选地，步骤2中，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至570℃～580℃，保持100分钟～120分钟。
优选地，步骤2中，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至570℃，保持120分钟。
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至50℃～60℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
以下实施例中：硼氢化钠，南通鸿志化工有限公司，硼氢化钠含量≥98.0wt。2-甲基丙酸，山东豪顺化工有限公司，含量≥99.5％wt。2-甲基丙酸甲酯，郑州杰克斯化工产品有限公司，2-甲基丙酸甲酯含量≥98.0wt。脱乙酰壳多糖，河北裕隆祥生物科技有限公司，含量≥99.5％wt。
对比实施例活性炭说明：木屑活性炭，石家庄市鲍穆活性炭销售有限公司的木质粉状Ⅰ型医药级活性炭；果壳活性炭，江苏竹溪木屑活性炭有限公司ZX102；椰壳活性炭，江苏竹溪木屑活性炭有限公司ZX100。
除味活性炭制备实施例1
步骤一，将稻壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与0.5倍重量预处理剂混合，升温至62℃，搅拌60分钟；然后在氮气保护的条件下升温至120℃，静置120分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠12重量份、2-甲基丙酸36重量份、2-甲基丙酸甲酯50重量份和脱乙酰壳多糖10重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至560℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至60℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例2
步骤一，将玉米秆干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与2倍重量预处理剂混合，升温至74℃，搅拌30分钟；然后在氮气保护的条件下升温至150℃，静置60分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠18重量份、2-甲基丙酸20重量份、2-甲基丙酸甲酯68重量份和脱乙酰壳多糖8重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至580℃，保持100分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至50℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例3
步骤一，将豆秆干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例4
步骤一，将锯末干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至62℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置110分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠12重量份、2-甲基丙酸20重量份、2-甲基丙酸甲酯68重量份和脱乙酰壳多糖10重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至570℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至60℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例5
步骤一，将椰子壳燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1.8倍重量预处理剂混合，升温至68℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置80分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠18重量份、2-甲基丙酸36重量份、2-甲基丙酸甲酯68重量份和脱乙酰壳多糖10重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至580℃，保持100分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至50℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例6
步骤一，将稻壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例7
步骤一，将玉米秆干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例8
步骤一，将锯末干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例9
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例10
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例11
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例12
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例13
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例14
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、盐酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至575℃，保持120分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例15
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至500℃，保持200分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
除味活性炭制备实施例16
步骤一，将椰子壳干燥后，粉碎过筛至40目～80目；将制炭原料与1倍重量预处理剂混合，升温至70℃，搅拌50分钟；然后在氮气保护的条件下升温至140℃，静置100分钟，降至室温，得到初级炭原料；上述预处理剂为硼氢化钠15重量份、2-甲基丙酸30重量份、2-甲基丙酸甲酯60重量份和脱乙酰壳多糖9重量份组成的混合物；
步骤二，将初级炭原料加入到马弗炉，并在氮气保护的条件下升温至600℃，保持80分钟，然后降至室温，得到二级炭原料；
步骤三，用去离子水反复洗涤二级炭原料直至中性，在干燥设备内升温至55℃干燥二级炭原料至无水，制得除味活性炭。
结合图4所示，示出恶臭气体浓度降低率测定装置5，其包括气源储罐51，气源储罐内设置活塞54，且其设置用于密封连接导气管52的螺纹密封接头55；导气管的另一端连通至带有气体出口58的废气储罐53；导气管52上设置用于取样的气体取样口，在非取样状态其处于关闭状态；炭过滤片56利用滤网和包裹在两层无纺布内的除味活性炭构成，滤网其支撑作用。两层无纺布内的除味活性炭厚度为5mm。
《恶臭污染物排放标准》中规定了8种需要控制的恶臭物质，分别是硫化氢(H2S)、甲硫醇(CH3SH)、甲硫醚((CH3)2S)、二甲二硫((CH3)2S2)、二硫化碳(CS2)、氨气(NH3)、三甲胺((CH3)3N)、苯乙烯(AR-CH＝CH2)。以上八种恶臭污染物中有5种是含硫物质。本发明选取4中典型对象进行测试。实验样气制备，向气源储罐51内分别填充原始浓度分别为硫化氢20ppm、甲硫醇10ppm、氨气50ppm、苯乙烯26ppm的气体，不同气体的气源储罐外部贴标备用；气源储罐容量为20L。
检测和取样过程，进行某一恶臭气体浓度降低率测定时，将对应气源储罐51通过螺纹密封接头55连接至导气管52端部，推动活塞54排净导气管52内部的气体后，安装炭过滤片56，然后缓慢推动活塞10秒钟后通过设置在导气管52的气体取样口57进行气体的取样，然后利用气象色谱仪进行气体浓度检测。废气进入废气储罐53并经过气体出口58排入大气。取样气体利用GC Smart(GC-2018)岛津气相色谱仪进行实验后浓度检测。
通过以下公式求出恶臭气体浓度降低率。
恶臭气体浓度降低率＝[(原始浓度-实验后浓度)/原始浓度]×100
利用实施例1-16所制备的除味活性炭和木屑活性炭、果壳活性炭、椰壳活性炭分别制备炭过滤片，并分别按照上述步骤进行恶臭气体浓度降低率测定实验，结果于表1记载。
表1不同气体恶臭气体浓度降低率(％)
通过上述实施例和验证数据，本发明防护口罩中使用的除味活性炭，与市面活性炭产品相对比而言，对于如下臭味气体具有更好的过滤清除效果，硫化氢浓度降低率大于等于52％、甲硫醇浓度降低率大于等于47％、氨气浓度降低率大于等于59％、苯乙烯浓度降低率大于等于37％，在实际恶劣环境中使用具备更好的使用体验，避免令人不愉快的气体进入使用者鼻孔。
上述披露的各技术特征并不限于已披露的与其它特征的组合，本领域技术人员还可根据发明之目的进行各技术特征之间的其它组合，以实现本发明之目的为准。
