CN108136367A - 用于碱性污染物的气体过滤器 - Google Patents

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B·瓦兹安
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Abstract

一种示例性制品包括基材和施用到该基材的涂层。该涂层包括稳定剂和有机膦酸反应物。在一种示例性制品中，该涂层包括水溶性聚合物和有机磷酸酯或者膦酸酯反应物。一种经配置以施用到碱性气体过滤器基材的示例性涂层包括水溶性聚合物和有机磷酸酯或者膦酸酯反应物。一种示例性技术包括将涂料施涂用基材和将至少该涂层加热到约100℃‑约275℃的温度约1分钟‑约10分钟。一种示例性***包括碱性气体过滤器，其包括涂层，和经配置以感测该涂层中的光学变化的传感器。

Description

用于碱性污染物的气体过滤器
发明背景
空气中碱性气体的存在可引起许多问题。在精确制造环境例如用于制造微电子件的半导体洁净间中，低到1-2份/十亿份的碱性气体例如胺(例如氨或者NH3，三甲基胺，N-甲基-2-吡咯烷酮)可充当空气携带的分子污染物(AMC)，并且可引起深紫外线波长(DUV)曝光过程中化学放大抗蚀剂(CAR)上的被称作T形顶部(T-topping)的缺陷。使用酸电解质例如磷酸的燃料电池在燃料包含大于1.0ppm体积的氨气时可遭受性能劣化。在国际空间站(ISS)中，来源于动物设施(例如啮齿动物)或者从热控制***泄漏的氨可引起航天员的健康风险。毒物学专家已经将NH3的空间最大可允许的浓度(SMAC)降低到7ppm2。NH3也是造成与宠物(例如猫，狗，老鼠)有关的不愉快的气味的主要原因，其可持续存在于住有宠物的家庭或者环境中。NH3和其他碱性气体是中等毒性的。另外，作为肥料设备和冷藏场所二者的主要组分，NH3泄漏或者***呈现对第一响应者和工人严重的危险。
发明内容
大体上，本公开内容描述了用于过滤气体例如空气中的碱性污染物的示例性制品和技术。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性制品，其包括基材和施用到该基材的涂层。该涂层包括稳定剂和有机膦酸反应物。变色染料可以用于指示所述介质的寿命时间和状态。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性制品，其包括纤维基材和施用到该纤维基材的涂层。该涂层包括聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)和下面的至少一种：植酸(也称作IP6)，氨基三(亚甲基膦酸)(也称作ATMP或者NMPTA)和羟乙磷酸。该稳定剂与植酸，氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸中的至少一种的重量比可以是约0.2：1。该水溶性聚合物的分子量可以是约1百万-约1千万。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性涂层，其经配置以施用到碱性气体过滤器基材。该涂层可以包括聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)和下面的至少一种：植酸，氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸。该稳定剂与植酸，氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸中的至少一种的重量比可以是约0.2：1。该水溶性聚合物的分子量可以是约1百万-约1千万。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性制品，其包括基材和施用到该基材的涂层。该涂层包括水溶性聚合物和下面之一或之二：有机磷酸酯反应物或者膦酸酯反应物。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性制品，其包括纤维基材和施用到该纤维基材的涂层。该涂层包括聚乙烯醇和有机膦酸酯反应物，该反应物包括植酸和氨基三(亚甲基膦酸)中的至少一种。聚乙烯醇与有机膦酸酯反应物的重量比可以是约0.25-约1。聚乙烯醇的分子量可以是约10000-约100000或者约30000-约50000。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性涂层，其经配置以施用到碱性气体过滤器基材上。该涂层可以包括聚乙烯醇和有机膦酸酯反应物，该反应物包括植酸和氨基三(亚甲基膦酸)中的至少一种。该聚乙烯醇与有机膦酸酯反应物的重量比可以是约0.1-约1。该聚乙烯醇的分子量可以是约10000-约100000。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性技术，其包括将涂料施用到基材。该技术还包括将至少该涂层加热到约125℃-约275℃的温度约1分钟-约10分钟。该涂层包含水溶性聚合物和下面之一或之二：有机磷酸酯反应物或者膦酸酯反应物。
在一个例子中，本公开内容描述了一种再生施用到基材的涂层的碱性气体过滤能力的方法。该方法可以包括使得该涂层经历至少一个热循环。该至少热循环可以包括将该涂层加热到约70℃-约175℃的温度约30分钟-约3小时的时间。该涂层可以包括水溶性聚合物和有机磷酸酯反应物。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性制品，其包括纤维基材和施用到该纤维基材的涂层。该涂层包括聚丙烯酰胺和1-羟乙烷1，1-二膦酸(也称作羟乙磷酸或者HEDP)。该聚丙烯酰胺的分子量可以是约1百万-约5千万。该涂层包括变色染料，其包括下面的一种或多种：甲酚红，间胺黄，间甲酚紫，溴酚蓝和苯并红紫4B。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性制品，其包括基材和施用到该基材的涂层。该涂层可以包括稳定剂和有机酸反应物。该有机酸反应物可以包括柠檬酸和丙二酸之一或之二。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性制品，其包括基材和施用到该基材的涂层。该涂层可以包括水溶性聚合物，其包括下面的之一或者之二：聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)，和共聚物，该共聚物是至少2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸单体和下面之一或之二的共聚物：马来酸单体和丙烯酸单体。其可以包括pH指示剂。
在一个例子中，本公开内容描述了一种示例性***，其包括碱性气体过滤器，该过滤器包括在基材上的涂层。该示例性***包括传感器，其经配置以感测该涂层中的光学变化。
本发明的一个或多个方面的细节是在附图和下面的说明书中阐明的。本发明的其他特征，目标和优点将从说明书和附图，以及从权利要求中而是显而易见的。
附图说明
当结合附图来阅读时，本发明的前述和其他方面在下面的具体实施方式中变得更明显，其中：
图1A-1C是概念图，其显示了一种用于从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的横截面图。
图2A是概念图，其显示了一种用于从气体中过滤碱性污染物的示例性碱性气体过滤器的顶视图。
图2B是一个概念图，其显示了一种示例性***，其包括用于从气体中过滤碱性污染物的示例性碱性气体过滤器，和传感器。
图2C是一个概念图，其显示了一种示例性***，其包括示例性碱性气体过滤器，传感器和光学元件。
图2D是一个概念图，其显示了一种示例性***，其包括示例性碱性气体过滤器和嵌入的传感器。
图3A-3C是概念图，其显示了用于从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的横截面图。
图4是一个概念图，其显示了用于从气体中过滤碱性污染物的示例性碱性气体过滤器的顶视图。
图5是一个流程图，其显示了一种用于制备从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的示例性技术。
图6是一个流程图，其显示了一种用于再生从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的示例性技术。
图7是一个图表，其显示了不同的涂层组成对于碱性气体过滤能力的影响。
图8A-8D是涂覆基材的区域的照片，其包括指示过滤状态的pH指示剂。
图9A-9O是在漏过(breakthrough)之前和之后的涂覆基材(其包括pH指示剂)的区域的照片，显示了颜色层变化。
图10A是一个图表，其显示了不同的涂层浓度对于碱性气体过滤能力的影响。图10B是一个图表，其显示了不同的涂层浓度对于NH3捕集和漏过能力的影响。
图11A是一个图表，其显示了不同的基材对于NH3捕集能力和压力下降的影响。图11B是一个图表，其显示了不同的涂层浓度对于能力/压力下降和能力/涂层重量的影响。
图12是一个图表，其显示了不同的活化温度和时间对于植酸/聚乙烯醇涂层的NH3捕集能力的影响。
图13是一个图表，其显示了不同的活化温度和时间对于ATMP/聚乙烯醇涂层的NH3捕集能力的影响。
图14A是一个图表，其显示了在连续的再生阶段在250℃活化1.5分钟的植酸/聚乙烯醇组合物的再生效率。
图14B是一个图表，其显示了在连续的再生阶段在250℃活化5分钟的植酸/聚乙烯醇组合物的再生效率。
图15是一个图表，其显示了ATMP/聚乙烯醇组合物的再生漏过性能。
图16是一个图表，其显示了在不同的再生热循环之后的再生效率。
图17是一个图表，其显示了老化对于NH3捕集能力的影响。
应当理解本公开内容的某些图的特征不必需按照比例绘制，并且所述图显示了本文公开的技术的非排他性的例子。
具体实施方式
碱性污染物可以使用空气过滤***从气体例如空气或者封闭的大气中除去，所述***可以是(加热，通风和空调(HVAC)***的一部分。用于从气体中除去碱性污染物的***可以包括化学过滤器，其包括强酸离子交换树脂，活性炭，或者浸酸活性炭，或者它们的混合物。但是，已知的***和技术可能不表现出足够的能力，并且在相对较长时间段内可能不稳定，并且会是昂贵的等其他缺点。
根据本公开内容的示例性制品可以提供优点例如更高的除去低浓度范围的碱的能力，较长时间保持基线性能(更好的漏过性能)，在工作条件内更好的质量转移，其是通过接触效率，较低成本，较低碳或者能量足迹来提供的，以及剩余的过滤器寿命或者过滤器失效的指示。
图1A-1C是概念图，其显示了用于从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的横截面图。如图1A所示，示例性制品100a包括基材140，和施用到基材140的涂层120。涂层120可以包括稳定剂和有机酸反应物。该有机酸反应物可吸引碱性气体分子或者会与它们反应，形成它们的捕集，过滤，吸收，吸附或者其他，来从包围制品100a的空气中除去。在例子中，该有机酸反应物可以包括下面的一种或多种：氯膦酸，亚甲膦酸，琥珀酸，柠檬酸，乙醇酸，丙二酸，酒石酸，富马酸，山梨酸，乳酸和苹果酸。在一些例子中，该有机酸反应物可以包括有机膦酸反应物。在例子中，该有机膦酸反应物包括植酸(IP6)，氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)和羟乙磷酸(HEDP)中的至少一种。优选该有机膦酸反应物基本上没有挥发性有机酸，挥发性无机酸，和甲醛。
稳定剂可以稳定涂层120，例如通过防止涂层120流动和漂动(drift)来稳定。该稳定剂也能够增强涂料的储存期限。在例子中，该稳定剂可以包括水溶性聚合物。该水溶性聚合物可增加涂层120的粘度，从而有助于稳定化。该聚合物还可吸引或者捕集大气中的湿气，在涂层120中保持至少最小量的水。水可促进碱性气体例如NH3从周围大气中的捕集和中和。该水溶性聚合物可以包括聚合电解质，共聚物，和交联聚合物。例如交联聚合物可表现出对于涂料组合物120的流动的明显的耐受性。该水溶性聚合物可以包括例如下面的至少一种：聚丙烯酰胺，聚丙烯酸，聚乙烯醇，聚苯乙烯磺酸和聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)(PAMPS)，其他聚(磺酸)，聚(膦酸)及其共聚物。可以使用可交联聚合物，以使得一旦通过热，化学，离子或者光方法交联，则该涂层材料可以固定和因此稳定在基材上。因此可以防止涂层材料在高相对湿度环境中的随着时间推移的漂动。可交联聚合物可以包括下面的一种或多种：聚丙烯酰胺(PAM)，聚(N-羟甲基丙烯酰胺)(PNHMA)，聚(N-羟甲基丙烯酰胺-共聚-2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)(PNHMA/PAMPS)，聚(双丙酮丙烯酰胺)(PDAAM)，聚(双丙酮丙烯酰胺-共聚-2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)(PDAAM/PAMPS)，以下的聚合物：NHMA，PAM，DAAM，乙烯基磺酸，乙烯基膦酸(例如聚乙烯基膦酸)，丙烯酸，羧酸及其共聚物。在一些例子中，该水溶性聚合物可以包括纤维素，水胶体和树胶(gum)。例如该水溶性聚合物可以包括羧甲基纤维素，羟丙基纤维素和黄原胶中的一种或多种。该共聚物包含5-30wt％的可交联组分例如PNHMA，PAM或者PDAAM。PNHMA可以在高温下交联。PDAAM可以与己二酸二酰肼(ADH)形成交联的水凝胶。PAM可以在酸性条件下部分水解和交联。PNHMA和PDAAM/PAMPS可以在升高的温度下形成稳定的交联结构。
在一些例子中，该稳定剂可以包括无机稳定剂。在一些例子中，该无机稳定剂可以包括下面的一种或多种：粘土，纳米粘土，蒙脱石，膨润土或者胶体二氧化硅。
在例子中，该水溶性聚合物的分子量可以是约1百万-约2千万，或者优选约5百万-约1千万，或者小于约5百万，或者小于约1百万。在例子中，该稳定剂还可以用作捕集碱性气体组分的反应物。例如该稳定剂可以包括有机膦酸反应物，例如膦酸反应物基团，并且可以稳定组合物120以及与碱性气体组分例如NH3反应和捕集碱性气体组分例如NH3。在一个例子中，该稳定剂与有机膦酸反应物的重量比是约0.1：1-约2：1，和优选是约0.2：1。
在一些例子中，涂层120可以包括防腐剂。在一些例子中，该防腐剂可以包括脱氢乙酸。
在例子中，涂层120可以包括pH指示剂。pH指示剂可帮助指示制品100a的漏过，因为涂层120在它逐渐捕集碱性气体组分例如NH3时可表现出pH改变。优选pH指示剂应当在存储过程中具有稳定的和明亮的颜色，并且在预定的pH变化时具有急剧的和显著的变色，所述pH变化可以对应于参数例如诸如制品100a的剩余能力或者漏过该过滤器的碱的浓度。该pH指示剂优选不应当对过滤器性能产生不利影响。在例子中，该pH指示剂可以均匀分散在整个涂层120中。在例子中，该pH指示剂位于涂层120预定的体积或者区域内。例如该pH指示剂可以位于涂层这样的体积内，其具有正方形，圆形，椭圆形，矩形或者任何其他合适的表面积边界。在例子中，该pH指示剂包含下面的至少一种：甲酚红，结晶紫，孔雀石绿，溴酚蓝，溴甲酚绿，酚红，百里酚蓝，间苯二酚蓝，甲基橙，甲基红，2-(4-二甲基氨基苯基偶氮)吡啶，2-氨基偶氮甲苯，喹哪啶红，苯并红紫4B，甲基黄，4，4'-双(4-氨基-1-萘基偶氮)-2，2'-茋磺酸，间胺黄，4-(苯基偶氮)二苯基胺，间甲酚紫，金莲橙OO，3′，3″，5′，5″-四溴酚酞乙基酯钾盐，和4-二甲基氨基-2-甲基偶氮苯。在这些指示剂中，溴甲酚绿，溴酚蓝，苯并红紫4B，百里酚蓝，间甲酚紫，间胺黄和间甲酚红由于它们的相对高的稳定性，合适的pH变化范围，明亮的颜色和在漏过时急剧的变色而是优选的。在一些例子中，该pH指示剂可以包括间甲酚紫。在一些例子中，该pH指示剂可以包括间甲酚紫和以下的至少一种：溴酚蓝和溴甲酚绿。在例子中，该pH指示剂可以包括重量比是约3：1的百里酚蓝和溴甲酚绿。
基材140可以包括织造，非织造，发泡，多孔，实心或者任何其他合适的基材。在例子中，基材140可以包括下面的一种或多种：纤维，细粒，珠子，整块料(monolith)(例如碳整块料，或者无机整块料例如粘土整块料)，或者粉末。如图1A所示，基材140可以包括纤维基材。在例子中，该基材包括下面的至少一种：非织造网，玻璃纤维，纸，聚合物，活性炭，纺织品，纤维素纤维和棉花。在例子中，基材140可允许流动气体通过基材140的大部分表面。在例子中，基材140可以允许流动气体沿着大部分表面通过。在一些例子中，基材140可以包括下面的一种或多种：起皱片材，片材阵列，填充床，蜂窝结构或者平片材。
在图1A所示的例子中，涂层120可以位于基材140的大部分表面上。但是，如图1B所示，一种示例性制品100b可以包括涂层120，其至少部分地渗入基材140。例如涂层120可以进入和占据基材140本体区域内的一定体积。涂层120可以渗入基材140中。基材140可以用涂料组合物润湿，或者用所述组合物的每种组分的分别的溶液润湿，其可以依靠毛细作用进入(wick into)载体中，随后除去溶剂(典型地是水)。所述溶剂可以除去，和优选在基材140用涂料120浸渍后基本上完全除去。在一个例子中，如图1C所示，一种示例性制品100c可以包括涂层120，其渗入基材140的大部分本体。例如在其中基材140包括纤维基材的例子中，涂层120可以完全渗入基材140的本体中，并且可以涂覆纤维基材的纤维表面。在例子中，涂层120可以涂覆至少纤维基材的纤维表面。涂层还可以施用来渗入或者涂覆包含小尺寸(nm到μm)孔的多孔材料的内或者外表面，例如活化氧化铝，勃姆石，三羟铝石，氧化锆，氧化钛，二氧化铈，二氧化硅，碳化硅，氧化钙，氧化镁，水滑石，尖晶石，碳纳米管，活性炭，第IIa主族氧化物的金属氧化物，氧化硼，钙钛矿，粘土，沸石，MOF，无机有机杂化材料，有机或者无机聚合物及其组合。
图2A是一个概念图，其显示了用于从气体中过滤碱性污染物的示例性碱性气体过滤器的顶视图。在一个例子中，碱性气体过滤器200包括保持基材240的框架230。涂层220位于基材240的至少大部分表面上。基材240可以包括上面参考图1A所述的基材140。涂层220可以包括上面参考图1A所述的涂层120。碱性组分可以通过将空气横跨或者沿着碱性气体过滤器200表面通过，来从空气中提取，除去或者过滤。涂层220可以与空气中的碱性气体组分相互作用，例如吸引，反应或者以其他方式捕集。碱性气体过滤器200可以用于HVAC***，个人通风***，空气或者气体过滤***，面罩，或者用于从气体中除去碱性污染物的任何其他***或者应用。在例子中，基材240可以包括标签。例如施用到基材240的涂层220可以一起形成标签。该标签可以在充分曝露于包括碱性污染物的气体时经历视觉或者光学变化。该标签可以与碱性气体过滤器200的主要过滤介质分开或者整合成一体。
图2B是一个概念图，其显示了一种示例性***250，其包括用于从气体中过滤碱性污染物的碱性气体过滤器200，和传感器270。在例子中，传感器270可以包括下面的一种或多种：光学传感器，光传感器，图像传感器，或者照相机，电荷耦合装置(CCD)，光伏装置，光电二极管，和互补金属氧化物半导体(CMOS)，并且可以感测碱性气体过滤器200的区域210的光学性能。在一些例子中，该光学性能可以包括下面的一种或多种：颜色，色调，饱和度，强度，反射率，外观，折射率，吸光率，荧光和/或磷光，或者碱性气体过滤器200的其他合适的光学性能，其可以是碱性气体过滤器的状态的指示。在一些例子中，传感器270可以感测下面的一种或多种：x射线，紫外，可见，近红外，或者红外波长。在一些例子中，***250可以包括源275，其可以在碱性气体过滤器200的区域210上发射下面的一种或多种：x射线，紫外，可见，近红外，或者红外波长。在一些例子中，源275所发射的光线可以与例如碱性气体过滤器200通过下面的一种或多种来相互作用：完全或者部分地反射，折射，吸收，漫射，并且在光与碱性气体过滤器200相互作用之后，传感器270可以感测来源于源270的光。在一些例子中，传感器270可以感测碱性气体过滤器200中的pH指示剂的变色。在一些例子中，传感器270可以产生指示碱性气体过滤器200中的光学变化例如变色的信号。
在一些例子中，源275可以包括下面的一种或多种：日光源，白炽光源，卤素光源，荧光源，发光二极管，有机发光二极管，激光源或者燃烧源。在一些例子中，传感器270和源275之一或二者可以通过功率源例如AC或者DC电源，电池组，光伏装置，压电装置，燃料电池，电容器，涡轮驱动的发电机，射频或者微波频率能量收集器，热电装置或者其组合来提供功率。在一些例子中，***250可以不包括源275，并且传感器270可以感测与碱性气体过滤器200的区域210相互作用的环境光。
在一些例子中，***250可以包括计算装置290。计算装置290可以接收传感器270通过感测区域210所产生的信号，其可以是碱性气体过滤器200状态的指示。传感器270可以将信号送到计算装置290，其可以有线或者无线连接，例如通过电线，线缆，光纤或者其他通信介质连接，或者通过无线通信协议例如WiFi，蓝牙或者其他合适的无线通信来连接。在一些例子中，***250可以不包括单独的计算装置，并且代替地，计算装置290可以与传感器270整合。计算装置290可以包括一种或多种处理器，包括一种或多种微处理器，数字信号处理器(DSP)，特定用途集成电路(ASIC)，现场可编程门阵列(FPGA)，或者任何其他等价的集成或者离散逻辑电路，以及这样的部件的任意组合。术语“处理器”或者“处理电路”通常可以指的是任何前述的逻辑电路，其是单独的或者与其他逻辑电路相组合，或者任何其他等价电路。在一些例子中，计算装置290可以远离碱性气体过滤器200和传感器270。在一些例子中，计算装置290可以执行模块来分析接收自传感器270的信号，来确定碱性气体过滤器200的状态。在一些例子中，计算装置290可以输出指示碱性气体过滤器200的状态的信号。在一些例子中，传感器270可以分析所感测的信号，并且输出指示碱性气体过滤器200的状态的信号。该指示状态的信号可以包括下面的一种或多种：可见光或者声音警报，例如光，图标，警报音，警报信息，或者编码状态的数字通信。
虽然在图2B的例子中，源275和传感器270是与碱性气体过滤器200的同一表面相邻的，但是在其他例子中，源275和传感器270可以相邻位于碱性气体过滤器的相对表面，以使得传感器270感测透射通过或穿过碱性气体过滤器200的光。在一些例子中，源270或者传感器275之一或二者可以具有到区域210的直接瞄准线。在一些例子中，源270或者传感器275之一或二者可以具有到区域210的间接瞄准线，例如通过光路，其可以通过一种或多种光学元件来偏转。图2C是一个概念图，其显示了一种示例性***250c，包括用于从气体中过滤碱性污染物的碱性气体过滤器200，传感器270和光学元件285。如图2C所示，源275和传感器270之一或二者可以具有到区域210的穿过光学元件285的间接瞄准线。在一些例子中，光学元件285可以包括下面的一种或多种：镜子，棱镜，衍射光栅或者滤光器。
在一些例子中，区域210可以是静态或者动态的。例如源275或者传感器270之一或二者可以移动或者改变位置，例如通过发动机或者其他位移机构来感测碱性气体过滤器200的不同区域。在一些例子中，区域210可以包括碱性气体过滤器200的一部分表面。在一些例子中，区域210可以包括基本上碱性气体过滤器200的整个表面。
在一些例子中，光学性能可以是过滤器状态的指示，例如下面的一种或多种：饱和度，漏过，污染，容量，碱性过滤器200中存在或者不存在一种或多种预定的化学物质(其可以是已经从空气中吸收的)，或者通过碱性气体过滤器200除去的化学品或者污染物的量。
图2D是一个概念图，其显示了一种示例性***250d，包括用于从气体中过滤碱性污染物的碱性气体过滤器200，和嵌入的传感器270d。在一些例子中，***250d可以包括嵌入的传感器270d和嵌入的源275d之一或二者，其可以接触碱性气体过滤器200的表面。在一些例子中，嵌入的传感器270d和嵌入的源275d之一或二者可以是以下的一部分：PCB，集成电路或者芯片。
图3A-3C是概念图，其显示了一种用于从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的横截面图。如图3A所示，示例性制品300a包括基材340，和施用到基材340的涂层320。涂层320可以包括水溶性聚合物和有机磷酸酯反应物。该有机磷酸酯反应物可以充当下面的一种或多种：交联剂或者稳定剂，或者质子给体来与碱反应。例如该有机磷酸酯可以处于酸，或者单碱，二碱，多碱盐，或者有机取代物的形式。有机膦酸是优选的，其例子包括植酸，氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)和羟乙磷酸，并且植酸和ATMP是优选的。优选该有机磷酸酯反应物是水溶性的。在例子中，该有机磷酸酯反应物包括下面的至少一种：磷酸，植酸，氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)和羟乙磷酸。
不希望受限于理论，该水溶性聚合物可以增加液相的粘度来稳定纤维上的涂层，或者充当表面酸性官能团(其包括酚酸，内酯酸以及羧酸官能团)的源。包含羟基的聚合物或者共聚物的部分是优选的。在例子中，该水溶性聚合物包括至少一种表面酸性官能团。例如该至少一种表面酸性官能团包含下面的至少一种：酚酸基，内酯酸基或者羧酸基团。在例子中，该水溶性聚合物包括下面的至少一种：聚丙烯酸，聚乙烯醇，聚苯乙烯磺酸和聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)。在例子中，该水溶性聚合物的分子量可以是约30000-约50000。在一个例子中，该有机磷酸酯酸反应物包含植酸，并且其相对于该水溶性聚合物的摩尔比是约0.1-约0.25。例如该水溶性聚合物可以是聚乙烯醇，并且植酸与聚乙烯醇的比率是约0.25。该有机磷酸酯酸反应物包含氨基三(亚甲基膦酸)，其相对于水溶性聚合物的摩尔比是约0.16-约1。例如该水溶性聚合物可以是聚乙烯醇，并且ATMP与聚乙烯醇的摩尔比是约1。
在一个例子中，涂层320包括聚丙烯酰胺，羟乙磷酸和变色染料。该聚丙烯酰胺的分子量可以是约1百万-约5千万。变色染料可以选自甲酚红，间胺黄，间甲酚紫，溴酚蓝和苯并红紫4B。
在例子中，涂层320可以包括pH指示剂，如上面在涉及图1A的涂层120的不同例子中所述。在例子中，基材340可以包括这样的基材，其类似于上面涉及图1A的基材140所讨论的那些。
在图3A所示的例子中，涂层320可以位于基材340的大部分表面上。但是，如图3B所示，示例性制品300b可以包括涂层320，其至少部分地渗入基材340。例如涂层320可以进入和占据基材340的本体区域内的一定体积。在一个例子中，如图1C所示，示例性制品300c可以包括涂层320，其渗入基材340的大部分本体。例如在其中基材340包括纤维基材的例子中，涂层320可以完全渗入基材340的本体，并且可以涂覆纤维基材的纤维表面。
制品300a，300b或者300c可以通过将涂层320湿浸入基材340中，随后通过空气对流干燥来制备。涂层320是在干燥过程中活化的，并且活化温度可以是约100℃-约275℃。在低于100℃的温度，聚合物例如PVA可不与磷酸酯反应物充分交联。在高于250℃的温度，基材140可变得被刻蚀或者损坏。优选的活化温度是约125℃-约275℃，更优选约150-180℃。活化时间可以是约1分钟-约1小时，并且优选的活化时间是约1.5分钟-约5分钟。
在例子中，涂层320可以是可再生的，并且它的捕集，过滤，吸收，吸附或者以其他方式从空气中除去碱性气体组分的能力可以通过下述的示例性技术来恢复。涂层320可以通过在真空中热处理，或者通过在预定的气流中热处理来再生。再生温度可以是约70℃-约180℃，优选约150℃-约180℃。大于约100℃的再生温度可导致大于约60％的再生效率，而约170℃的再生温度导致约90％的再生效率。
图4是一个概念图，其显示了用于从气体中过滤碱性污染物的示例性碱性气体过滤器的顶视图。在一个例子中，碱性气体过滤器400包括保持基材440的框架430。涂层420位于基材440的至少大部分表面上。基材440可以包括上面涉及图3A所述的基材340。涂层420可以包括上面涉及图3A所述的涂层320。在一些例子中，涉及图2B-2D所述的示例性***250，250c或者250d可以包括碱性气体过滤器400，而不是碱性气体过滤器200。
图5是一个流程图，其显示了一种用于制备从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的示例性技术。该示例性技术包括将涂层施用到基材(520)。如上面涉及图3A-3C所述的，该施用可以包括用涂层至少部分浸入基材表面。该施用可以包括浸入基材的大部分本体，例如涂覆基材本体内的全部内表面。该涂层可以包括上面涉及图3A-3C所述的示例性涂层。图5的示例性技术进一步包括将至少该涂层加热到约100℃-约275℃的温度约1分钟-约1小时(540)。在例子中，该涂层是在约150℃-约180℃的温度加热的。在例子中，该涂层加热约1.5分钟-约5分钟。
图6是一个流程图，其显示了一种用于再生从气体中过滤碱性污染物的示例性制品的示例性技术。例如一种用于再生施用到基材的涂层的碱性气体过滤能力的示例性技术可以包括将基材保持在封闭的大气(620)中。该基材可以自框架上通过钩子或者通过任何合适的技术(其允许均匀地加热施用到该基材的涂层)来悬挂。该涂层可以包括上面涉及图3A-3C所述的示例性涂层。图6的示例性技术包括使该涂层经历至少一个热循环(640)。该至少一个热循环包括将涂层加热到约70℃-约175℃的温度约5分钟-约3小时的时间。在例子中，该至少一个热循环包括将涂层加热到大于约100℃，或者约170℃的温度。虽然图6的示例性技术可以在将涂层曝露于预定的气流的同时进行，但是图6的例子也可以基本上在大气压，低于大气压或者基本上在真空中进行。
因此，根据本公开内容的示例性制品和技术提供了从空气中过滤碱性气体组分。
本公开内容将通过下面的非限定性实施例来说明。
实施例
实施例1
从空气中除去NH3是通过酸性介质来进行的，该酸性介质是通过将酸性材料层涂覆到纤维基材上来形成的。在该实施例中研究了涂层材料对于NH3除去性能的影响。使用了两种阳离子交换聚合物，其包括聚(4-苯乙烯磺酸)(PSSA)和聚丙烯酸(PAA)。将柠檬酸和磷酸(H3PO4)用于NH3吸收。1：1重量比的两种组分混合在一起和涂覆到玻璃纤维上，其具有约100％重量增加。然后将该纤维在80℃干燥半小时。对于所述测试，将纤维切成直径2英寸的小圆。该过滤器包含5层纤维材料。全部样品是在50％相对湿度，50ppm NH3和2.6L/min流速测试的。它们的性能显示在图7中。从漏过时间可以看到PSSA的性能优于PAA，和磷酸的性能优于柠檬酸。PSSA和H3PO4的组合产生了最佳性能。PSSA是一种强酸，并且能够与NH3有效反应。它的能力优于弱酸聚合物PAA。但是归因于它的高分子量，PSSA的吸附NH3的能力仍然是低的。该小分子量酸具有高的NH3吸收能力。磷酸处于液体形式，这还可能是它的性能优于柠檬酸的原因之一。
实施例2
评价了聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸(PAMPS)的碱性气体除去性能。发现PAMPS具有强酸性，容易改变的分子量和相对低成本的令人期望的组合。评价了PAMPS和H3PO4或者氨基三(亚甲基膦酸)(ATMP)的组合。使用了5M的PAMPS。将由热粗梳的聚酯/聚乙烯双组分纤维网制成的非织造介质S1用作基材。表1显示了由PAMPS和H3PO4或者ATMP以不同的摩尔比制成的样品的NH3能力。ATMP显示当涂层中使用相同摩尔量时，远高于H3PO4的能力。这个结果证实了ATMP酸更好的性能。另外，H3PO4是液体，其能够在纤维内流动和润湿该纤维。所以ATMP是我们的产品中的主要NH3吸收剂。酸形式的PAMPS用于调节涂料溶液的粘度。PAMPS能够稳定涂层上的ATMP吸收剂。但是，PAMPS本身的理论能力(0.082g NH3/gPAMPS，100％转化率)低于ATMP(～0.17gNH3/g ATMP，50％转化率)。因此加入PAMPS会降低吸收能力。同样，应当使用足以稳定所述涂层的最小量的PAMPS。在实践中发现将约20-30wt％的PAMPS加入涂料溶液中产生了令人满意的性能。
表1
实施例3
表2呈现了PAMPS的分子量对于NH3吸收能力的影响。所用基材是Craneglas230(19lbs/1300ft2)。
表2
样品组成(摩尔比) 样品重量(mg) 能力(mg NH3/g纤维)
PAMPS(5M)/ATMP(0.2：1) 62.3 59.5
PAMPS(10M)/ATMP(0.2：1) 62.1 53.2
PAMPS(17M)/ATMP(0.2：1) 64.7 52.0
实施例4
表3呈现了所用基材的影响。将5M的PAMPS与ATMP组合使用。S1，一种由双组分聚酯纤维(热粗梳的聚酯/聚乙烯双组分纤维网)制成的非织造介质，表现出低于玻璃纤维，Craneglas230(19lbs/1300ft2)或者Craneglas232(39lbs/1300ft2)的性能，这可能归因于S1的较大的纤维直径和因此与空气较不有效的接触。但是，S1还与玻璃纤维介质相比渗透性明显更大和成本更低，并且由于那些原因会是优选的。
表3
样品组成(摩尔比) 基材 样品重量(mg) 能力(mg NH3/g纤维)
PAMPS：ATMP＝0.2：1 S1 101.3 40.9
PAMPS：ATMP＝0.2：1 CG19 62.3 59.5
PAMPS：ATMP＝0.2：1 CG39 126.2 59.9
实施例5
这个实施例评价了pH指示剂对于指示过滤器条件，状态或者寿命的影响。将包括甲基橙，溴酚蓝，甲基红和溴甲酚绿的指示剂加入到基材上的PSSA/H3PO4组合中，并且曝露于NH3气体。如图8A-8D所示，包括甲基橙和甲基红的纤维具有初始红色，其曝露于NH3时变成黄色。溴酚蓝和溴甲酚绿从黄色变色为蓝色，其具有对于眼睛来说更好的对比(contrast)。
图9A-9C显示了pH指示剂对于指示漏过层改变的影响。该涂料组合物包括0.2：1比率的PAMPS：ATMP，并且该基材包括S1。
实施例6
这个实施例中研究了不同的pH指示剂的颜色稳定性。评价了几个备选的pH指示剂在ATMP，PAMPS和ATMP/聚乙二醇(PEG)存在下的稳定性。将PEG用作示范的(model)化学品来表示S1基材的水解产物。所述溶液是通过将少量指示剂与过量的酸混合来制备的。然后将该溶液在80℃在烘箱中处理预定的时间段来观察变色。三天没有变色的那些被认为对于NH3除去介质来说是稳定的pH指示剂。
表4
备注：+，0，-分别表示稳定，平均，不稳定。
如表4所示，溴酚蓝，溴甲酚绿和酚红表现出稳定的颜色；在80℃三天后观察到几乎无变色。基于它们的变色范围，溴酚蓝和溴甲酚绿都可以使用，其在漏过时产生了蓝色或者绿色。间苯二酚蓝和2-(4-二甲基氨基苯基偶氮)吡啶(PDMA)在全部三种条件下变成黄色，这表明它们是对于酸是有反应性的。百里酚蓝，甲基橙和甲基红仅在PEG存在下脱色。这个结果表明S1(热粗梳的聚酯/聚乙烯双组分纤维网)的水解产物可以是变色的原因。当用作NH3除去介质的指示剂时，百里酚蓝在130℃持续至少三天保持稳定。所以，百里酚蓝对于这样的化学环境是稳定的。它表现出紫色和在漏过后变成黄色。
溴酚蓝和溴甲酚绿可以用于在漏过时赋予介质蓝色和绿色。使用它们作为第二指示剂可以增加漏过时的颜色对比。百里酚蓝和溴甲酚绿的混合物产生了非常好的对比。所以，重量比3：1的百里酚蓝和溴甲酚绿被认为是用于所述介质的最佳选项。图9D显示了初始紫色，和图9E显示了漏过后呈绿色(25ppm)。当经受在2.6L/min流速空气中50ppm的NH3时，在相对湿度50％观察到能力是73.5mg/g NH3。
实施例7
还研究了pH指示剂在其他酸***中的稳定性。将柠檬酸和HEDP用作主氨吸收剂。加入聚丙烯酰胺(PAM)作为稳定剂。重量比是PAM：柠檬酸(或者HEDP)：染料＝0.05：1：0.0005。将该涂料溶液涂覆到S1上，随后干燥。将具有不同染料的样品置于在130℃的烘箱中3天。没有明显变色的那些被确定为是稳定的染料。如表5所示，一些染料不溶于所述溶液，例如4-(苯基偶氮)二苯胺，喹哪啶红，4-苯基偶氮-1-萘基胺，和3′，3″，5′，5″-四溴酚酞乙基酯钾盐。一些染料是不稳定的，例如吡啶-2-偶氮对二甲基苯胺，甲基橙，2-氨基偶氮甲苯，甲基红，金莲橙OO和4-二甲基氨基-2-甲基偶氮苯。一些染料对于使用是稳定的，例如甲酚红，间胺黄，苯并红紫4B，溴酚蓝，间甲酚紫和4，4'-双(4-氨基-1-萘基偶氮)-2，2'-茋磺酸。在它们中，间胺黄，溴酚蓝和间甲酚紫是优选的，这归因于它们明亮的颜色，颜色对比和健康安全性。
表5
图9F-9O显示了样品的照片，其显示了样品的初始颜色和漏过后的颜色。图9F和9G显示了漏过前后具有甲酚红的样品。图9H和9I显示了漏过前后具有间胺黄的样品。图9J和9K显示了漏过前后具有苯并红紫4B的样品。图9L和9M显示了漏过前后具有溴酚蓝的样品。图9N和9O显示了漏过前后具有间甲酚紫的样品。
实施例8
在这个实施例中评价了稳定剂对于涂层漂动的影响。研究了包括PAMPS，PNHEA-PAMPS，PAM-PAMPS和PAM的几种聚合物防止漂动的能力。实验是通过将1x2英寸样品垂直保持在100％相对湿度的腔室中3天来进行的。重量损失是通过测量测试前后样品的重量来计算的。
如表6所示，PAMPS可以有效防止ATMP和PBTC样品的漂动。它们的重量损失小于2％。但是，柠檬酸和HEDP样品表现出相当大的漂动。共聚物PNHEA-PAMPS1：2能够将漂动降低到小于2％。这归因于在干燥时形成了物理凝胶。PAM和共聚物PAM-PAMPS1：2对于柠檬酸样品也能够良好地起效。HEDP样品在100％相对湿度表现出一些重量损失。
表6
实施例9
无机粒子作为用于涂料溶液的稳定剂进行了评价。将钠膨润土粉末，钙膨润土粉末或者二氧化硅纳米粒子加入该涂料溶液中。将该无机粒子在固体涂层材料中的重量含量控制到5-20％。该涂料溶液是通过首先将PAMPS和柠檬酸与水混合来产生15％溶液来制备的。将不同量的钠或者钙膨润土加入来形成相对稳定的悬浮液。胶体二氧化硅(LUDOX SM胶体二氧化硅)能够形成透明和稳定的涂料溶液。在涂覆到非织造聚酯基材上之后，将样品置于100％相对湿度腔室中。没有观察到漂动，甚至加入5％的无机微粒时也是如此，虽然样品仍然是湿的。该结果显示了无机微粒稳定涂层材料的效力。当无机微粒浓度增加时，样品变成较不潮湿。使用20％的无机物，所述样品不再发粘，并且当探针接触介质时非常少的材料粘附到探针上。不受限于理论，这可能是因为膨润土在涂层内形成了强凝胶和明显增加了粘度。胶体二氧化硅在干燥时也形成凝胶。
实施例10
在这个实施例中评价了可再生的碱性气体除去介质。将分子量是约30000-约50000的聚(乙烯醇)(PVA)与有机磷酸酯酸以预定比率混合来形成均匀水溶液。将玻璃纤维垫浸涂至该溶液中，和干燥，并且在150℃的空气对流烘箱中活化5min。发现涂层含量影响漏过性能，成本和压力下降/渗透性之间的平衡。该涂层含量是通过改变浸涂溶液的浓度和因此粘度来调节的。评价了用于PVA-植酸(IP6)组合物的以下涂覆比率：38％，56％，69％和82％，其漏过特性呈现在图10A和10B中。材料性能受基材的形态/结构的影响。评价了四种不同的E玻璃纤维介质(具有不同的厚度，纤维直径和孔隙率)，来评价整体漏过性能，压力下降和可加工性的组合。选择相同的溶液并涂覆到下表7所示的不同基材上。S1介质也用于比较。
表7
实施例11
在这个实施例中评价了基材对于漏过和压力下降的影响。选择溶液组合物(IP6：PVA＝0.25)和涂覆到四种不同的基材上。漏过能力(通过一层介质所捕集的NH3的量来表示；对于较轻的Crane230-6.1是5层)，已经测试和/或推断出能力/涂层重量，压力下降(ΔP)和能力/单位压力下降，来比较不同基材的影响，如图11A和11B所示。如图11A和11B中可见，不同的基材的性能随着不同的种类而不同。关于能力，Crane232 39基材优于Crane2306.1和Crane330 45基材，这二者具有类似能力。Crane330 30基材具有最低的能力。关于能力/涂层重量，Crane232 39基材优于Crane230 6.1基材，Crane230 6.1基材优于Crane33045基材，Crane330 45基材优于Crane330 30基材。在压力下降方面，Crane330 45基材具有最低的压力下降，并且优于Crane330 30基材，Crane330 30基材优于Crane230 6.1基材，Crane230 6.1基材优于Crane232 39基材。关于能力/压力下降，Crane330 45基材优于Crane232 39和Crane230 6.1基材二者，Crane232 39和Crane230 6.1基材二者优于Crane330 30基材。
实施例12
当涂覆到Crane230上，和用50ppm的NH3挑战时，评价了不同组成的PVA-植酸涂层的漏过能力，如图12所示。IP6：PVA＝0.25表现出最高的吸附能力。活化温度在不同的酸比率下对漏过性能具有不同的影响。在图12中，空心符号(open symbol)对应于1.5min活化，而实心符号数据点对应于5min活化时间。活化时间从5min降低到1.5min可以进一步改进吸附能力。在250℃短暂的1.5min活化保持了所述材料的物理完整性，如目视检查所测量的。
实施例13
当涂覆到Crane230上，和用50ppm的NH3挑战时，评价了不同组成的PVA-ATMP涂层的漏过能力，如图13所示。在图13中，空心符号对应于1.5min活化，而实心符号数据点对应于5min活化时间。结果显示使用200℃活化时，ATMP：PVA＝1表现出至多12％w/w的最高吸附能力。没有观察到活化温度明显影响漏过性能。
实施例14
评价了PVA-植酸ACFC的再生性能。使用4L/min的流速来实现(del iver)约150℃的再生温度。在这个条件下，如图14A(1.5min活化)和22B(5min活化)所示，在250℃活化1.5min和5min的PVA-IP6-ACFC在几个再生循环后都表现出>90％再生效率。图14B中低的初始再生归因于样品在初始循环中不完全的加热。
实施例15
评价了PVA-ATMP ACFC的再生性能。选择ATMP：PVA比率1：1的PVA-ATMP ACFC样品和200℃活化温度，并且测试了再生性能。原位再生温度是约150℃。最终的再生是在170℃空气对流烘箱中进行2小时，为了获得更均匀的温度曲线。在这个条件下，如图15所示，PVA-ATMP-ACFC在6个再生循环后表现出优越的第一道(first-pass)(约9.2％w/w)和再生能力(即超过8.1％w/w，约90％的再生效率)。
实施例16
评价了再生温度。初始PVA-ATMP表现出70.3mg/g吸附能力，这表示了可调整(scalable)的合成路线。图16是作为再生温度的函数的再生效率的图。如图16所示，在70-170℃的再生温度，吸附能力可以分别保持30％-94％。更多的再生循环可以改进吸附能力，这可能归因于在高温下的再生过程中产生的表面氧基团的增加。
实施例17
评价了涂层的长期稳定性。表面上的残留酸可能引起关于吸附剂随着时间推移的稳定性的担忧。为了测量长期稳定性，选择具有不同老化时间(初始，2周和1个月)的PVA-IP6样品用于NH3漏过测试。另外，还选择了1个月老化的PVA-IP6ACFC样品，并且测试了再生性能。在漏过测试后，将耗尽的样品在170℃的空气对流烘箱中加热2小时来再生。不同样品的漏过性能汇总在图17中。图17是对于至多1个月老化的样品，作为时间函数的能力的图。
如图17所示，在曝露于空气2周和1个月之后，样品表现出不变的吸附能力或者从6％w/w到7％w/w的稍微改进的吸附能力。这些微小差异可以通过样品不同部分的不均匀涂层来解释。另外，与1个月样品相比，PVA-IP6ACFC还表现出高于6.1％w/w的优越的可再生能力，其代表了约86％再生效率，基于重量。另外，全部样品表现出急剧的向上升(take-off)，这表明了ACFC与常规吸附剂相比优异的质量转移。
实施例18
评价了PAMPS和ATMP从空气中除去与宠物有关的气味的能力。将气体过滤器(其包含用包含PAMPS，ATMP和pH指示染料的涂层涂覆的S1基材)置于具有猫尿和猫标记污点的讨厌的气味特性的空间内。使空气强制通过该气体过滤器，并且在通过该过滤器之后，发现所述空气基本上没有猫尿和猫标记污点的恶臭特性。
已经描述了本发明的不同的实施例。这些和其他实施例处于下面的权利要求的范围内。

Claims (73)

1.一种制品，其包含：
基材；和
施用到该基材的涂层，其中该涂层包含稳定剂和有机膦酸反应物。
2.权利要求1的制品，其中该有机膦酸反应物包含植酸、氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸中的至少一种。
3.权利要求1或者2的制品，其中该稳定剂包含水溶性聚合物。
4.权利要求3的制品，其中该水溶性聚合物包含下面的至少一种：聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)、聚丙烯酰胺、聚乙烯基膦酸、聚(N-羟乙基丙烯酰胺)及其共聚物、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素和黄原胶。
5.权利要求1-3任一项的制品，其中该稳定剂的分子量是约1百万-约2千万。
6.权利要求1-3任一项的制品，其中该水溶性聚合物的分子量是约5百万-约1千万。
7.权利要求1-6任一项的制品，其中该稳定剂包含有机膦酸反应物。
8.权利要求1-7任一项的制品，其进一步包含pH指示剂。
9.权利要求8的制品，其中该pH指示剂包含下面的至少一种：甲酚红、间胺黄、间甲酚紫、百里酚蓝、苯并红紫4B、溴酚蓝、甲基橙、甲基红和溴甲酚绿。
10.权利要求9的制品，其中该pH指示剂包含间甲酚紫和下面的至少一种：溴酚蓝和溴甲酚绿。
11.权利要求1-10任一项的制品，其中该基材包含纤维基材。
12.权利要求11的制品，其中该基材包含下面的至少一种：非织造网、玻璃纤维、纸、聚合物、活性炭、纺织品、纤维素纤维和棉花。
13.权利要求1任一项的制品，其中该稳定剂与有机膦酸反应物的重量比是约0.1：1-约2：1。
14.权利要求13的制品，其中该稳定剂与有机膦酸反应物的重量比是约0.2：1。
15.一种制品，其包含：
纤维基材；和
施用到该纤维基材的涂层，其中该涂层包含聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)(PAMPS)和下面的至少一种：植酸、氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸，其中PAMPS与植酸、氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸中的至少一种的重量比是约0.2：1，和其中PAMPS的分子量是约1百万-约1千万。
16.一种碱性气体过滤器，其包含权利要求15的制品。
17.一种涂层，其经配置以施用到基材，来用于过滤碱性气体组分，该涂层包含：
聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)(PAMPS)；和
植酸、氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸中的至少一种，其中PAMPS与植酸、氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸中的至少一种的重量比是约0.2：1，和其中PAMPS的分子量是约1百万-约1千万。
18.一种制品，其包含：
基材；和
施用到该基材的涂层，其中该涂层包含水溶性聚合物和下面的一种或者两种：有机磷酸酯或者膦酸酯反应物。
19.权利要求18的制品，其中该有机磷酸酯或者膦酸酯反应物包含下面的至少一种：磷酸、植酸、氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸。
20.权利要求18或者19的制品，其中该水溶性聚合物包含至少一种表面酸性官能团。
21.权利要求20的制品，其中该至少一种表面酸性官能团包含下面的至少一种：酚酸基团、内酯酸基团或者羧酸基团。
22.权利要求18-21任一项的制品，其中该水溶性聚合物包含下面的至少一种：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)及其共聚物。
23.权利要求18-22任一项的制品，其中该水溶性聚合物包含聚乙烯醇，和其中该有机磷酸酯或者膦酸酯反应物包含有机膦酸反应物。
24.权利要求18-23任一项的制品，其中该水溶性聚合物的分子量是约10000-约100000。
25.权利要求23的制品，其中该有机磷酸酯酸反应物包含植酸，其相对于水溶性聚合物的摩尔比是约0.1-约0.25。
26.权利要求25的制品，其中该摩尔比是约0.25。
27.权利要求23的制品，其中该有机磷酸酯酸反应物包含氨基三(亚甲基膦酸)，其相对于水溶性聚合物的摩尔比是约0.16-约1。
28.权利要求27的制品，其中该摩尔比是约1。
29.权利要求18-28任一项的制品，其进一步包含pH指示剂。
30.权利要求29的制品，其中该pH指示剂包含下面的至少一种：甲酚红、间胺黄、间甲酚紫、溴酚蓝、苯并红紫4B、溴酚蓝、甲基橙、溴百里酚蓝、中性红、酚红和溴甲酚紫。
31.权利要求30的制品，其中该pH指示剂包含重量比是约3：1的溴酚蓝和甲基红。
32.权利要求18-31任一项的制品，其中该基材包含纤维基材。
33.权利要求32的制品，其中该基材包含下面的至少一种：非织造网、玻璃纤维、纸、聚合物、活性炭、纺织品、纤维素纤维和棉花。
34.权利要求18-33任一项的制品，其包含基于基材计约40重量％-约80重量％的涂层。
35.一种制品，其包含：
纤维基材；和
施用到该纤维基材的涂层，其中该涂层包含聚乙烯醇和有机膦酸酯反应物，该反应物包含植酸和氨基三(亚甲基膦酸)中的至少一种，其中该聚乙烯醇与有机膦酸酯反应物的摩尔比是约0.25-约1，和其中该聚乙烯醇的分子量是约10000-约100000。
36.一种碱性气体过滤器，其包含权利要求35的制品。
37.一种涂层，其经配置以施用到基材，来用于过滤碱性气体组分，该涂层包含：
聚乙烯醇；和
有机膦酸酯反应物，其包含植酸和氨基三(亚甲基膦酸)中的至少一种，其中聚乙烯醇与有机膦酸酯反应物的摩尔比是约0.1-约1。
38.一种方法，其包括：
将涂料施用到基材；和
将至少该涂料加热到约100℃-约275℃的温度约1分钟-约1小时，其中该涂料包含水溶性聚合物和下面的一种或者两种：有机磷酸酯反应物或者膦酸酯反应物。
39.权利要求38的方法，其中该施用包括用该涂料至少部分地浸入该基材的表面。
40.权利要求39的方法，其中至少部分地浸入包括浸入基体的大部分本体部分。
41.权利要求38-40任一项的方法，其中该有机磷酸酯或者膦酸酯反应物包含下面的至少一种：磷酸、植酸、氨基三(亚甲基膦酸)和羟乙磷酸。
42.权利要求38-41任一项的方法，其中该水溶性聚合物包含至少一种表面酸性官能团。
43.权利要求42的方法，其中该至少一种表面酸性官能团包含下面的至少一种：酚酸基、内酯酸基或者羧酸基。
44.权利要求38-43任一项的方法，其中该水溶性聚合物包含下面的至少一种：聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸和聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)。
45.一种再生施用到基材的涂层的碱性气体过滤能力的方法，该方法包括：
将该基材保持在气流中；和
使所述涂层经历至少一个热循环，该至少热循环包括将涂层加热到约70℃-约175℃的温度约5分钟-约3小时的时间，其中该涂层包含水溶性聚合物和有机磷酸酯反应物。
46.权利要求45的方法，其中在至少一个热循环后，该碱性气体过滤能力再生到所述涂层的初始碱性气体过滤能力的至少约30％。
47.权利要求46的方法，其中在至少一个热循环后，该碱性气体过滤能力再生到所述涂层的初始碱性气体过滤能力的至少约60％。
48.权利要求47的方法，其中在至少一个热循环后，该碱性气体过滤能力再生到所述涂层的初始碱性气体过滤能力的至少约75％。
49.权利要求48的方法，其中在至少一个热循环后，该碱性气体过滤能力再生到所述涂层的初始碱性气体过滤能力的至少约90％。
50.权利要求46-49任一项的方法，其进一步包括将该基材包围于大气中。
51.一种制品，其包含：
纤维基材；和
施用到该纤维基材的涂层，其中该涂层包含聚丙烯酰胺和羟乙磷酸，其中该聚丙烯酰胺的分子量是约1百万-约5千万，和其中该涂层包含变色染料，该变色染料包含下面的一种或多种：甲酚红、间胺黄、间甲酚紫、溴酚蓝和苯并红紫4B。
52.一种碱性气体过滤器，其包含权利要求1-14任一项的制品。
53.一种制品，其包含：
基材；和
施用到该基材的涂层，其中该涂层包含稳定剂和有机酸反应物。
54.权利要求53的制品，其中该有机酸反应物包含柠檬酸和丙二酸中的一种或两种。
55.权利要求53或者54的制品，其中该稳定剂包含水溶性聚合物。
56.权利要求55的制品，其中该水溶性聚合物包含下面的至少一种：聚丙烯酸、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)、聚丙烯酰胺、聚乙烯基膦酸、聚(N-羟乙基丙烯酰胺)及其共聚物、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素和黄原胶。
57.权利要求55或者56的制品，其中该水溶性聚合物包含下面的至少一种：聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)和包含至少2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸单体的共聚物。
58.权利要求53-57任一项的制品，其进一步包含防腐剂。
59.权利要求58的制品，其中该防腐剂包含脱氢乙酸。
60.权利要求53-59任一项的制品，其进一步包含pH指示剂。
61.权利要求60的制品，其中该pH指示剂包含下面的至少一种：甲酚红、间胺黄、间甲酚紫、百里酚蓝、溴酚蓝、苯并红紫4B、溴酚蓝、甲基橙、甲基红和溴甲酚绿。
62.权利要求61的制品，其中该pH指示剂包含间甲酚紫。
63.权利要求62的制品，其中该pH指示剂进一步包含溴酚蓝和溴甲酚绿中的至少一种。
64.权利要求1-63任一项的制品，其进一步包含无机稳定剂。
65.权利要求64的制品，其中该无机稳定剂包含下面的一种或多种：粘土、纳米粘土、蒙脱石、膨润土或者胶体二氧化硅。
66.一种制品，其包含：
基材；和
施用到该基材的涂层，其中该涂层包含：
水溶性聚合物，其包含下面的至少一种：聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸)，和共聚物，该共聚物是至少2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸单体以及马来酸单体和丙烯酸单体中的一种或两种的共聚物；和
pH指示剂。
67.权利要求66的制品，其中该pH指示剂包含间甲酚紫、甲基红、溴酚蓝和溴甲酚绿中的至少一种。
68.一种碱性气体过滤器，其包含权利要求53-67任一项的制品。
69.一种***，其包含：
碱性气体过滤器，其包含在基材上的涂层；和
传感器，其经配置以感测该涂层中的光学变化。
70.权利要求69的***，其中该涂层包含染料，和其中该光学变化是染料颜色的变化。
71.权利要求69或者70的***，其中该染料包含pH指示剂。
72.权利要求69-72任一项的***，其中该传感器经配置以产生指示光学变化的信号。
73.权利要求1-14任一项的制品，其中该基材包含下面的一种或多种：纤维、细粒、珠子、整块料、碳整块料、粘土整块料或者粉末。
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