[發明專利]一種能清除空氣中顆粒物質的聚合物吸附材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710420516.5
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN108940228B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 李賽賽;張瑞豐;靳鑫煜;李艷;江峰;肖通虎;龍能兵
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30;C08J9/28;C08J9/40;C08L63/00;B01D49/00
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本發明是關于一種環氧基聚合物吸附材料及其制備方法，它是通過環氧樹脂有機分散體系在固體狀態下固化并清洗除去分散劑、最后通過親水化處理而獲得，該材料具有1～50μm的超大孔以及大孔，其孔隙率高于90％，表觀密度低于0.1g/mL。制備過程中使用三羥甲基丙烷作為分散劑，利用其與環氧樹脂E?51適度親和性而起到分散作用，并且通過在冷卻過程中的連續結晶行為而致孔，在固體狀態下固化環氧樹脂，避免了相分離對材料性能的影響。所制備的聚合物吸附材料能夠將顆粒物質清除，實現污染空氣的凈化，這種空氣凈化方式的優點是：裝置結構簡單，材料能多次循環使用，成本低，能耗小，適應性強，對環境與人都無害，沒有二次污染。

技術領域

本發明是關于一種新型聚合物吸附材料的制備及其在清除空氣中顆粒物質中的應用。使用該聚合物吸附材料可提供一種既方便快捷又效果極佳的去除空氣中顆粒物質的方法。

背景技術

直徑小于2.5微米的顆粒物質稱為PM2.5，近年來隨著汽車尾氣、工業燃燒、家庭或自然所帶來的污染加劇，空氣中PM2.5的濃度迅速升高，對人體健康的危害越來越嚴重。據一項新的研究稱，每年世界范圍內因為空氣污染造成的過早死亡病例有近210萬。通過大量的研究發現，PM2.5水平與肺癌發病率和死亡率呈正相關，PM2.5可以進入血液，所攜帶的東西會造成心臟的損害，研究顯示PM2.5每升高10μg/m3，肺癌的死亡率就會上升17％-25％左右。世界衛生組織今年11月17日發表的一項研究結果還認為，霧霾與抽煙一樣，可以引起肺癌，還有可能引起膀胱癌。PM2.5致人死亡不是單純死于肺癌，而是心肺的整體性損害。中美合作做了20年的統計，調查燒煤區與不燒煤地區人群的壽命，以此來計算霧霾對人的影響，結果顯示，在燒煤的淮河以北，人的平均壽命比淮河以南人群壽命低5.52年。

歷史經驗和實際狀況表明，治理空氣污染是個長期的過程，抵御空氣污染，目前主要依靠技術手段。對于如醫院、芯片車間、手術室等大型建筑，建造室內空氣過濾系統是目前的解決方式，經過三重過濾技術，讓室內外空氣健康循環，實現99％的凈化，建立一道天然屏障，徹底消除室內污染。對于居室內小范圍的空氣凈化問題，目前利用小型空氣凈化器來凈化解決的，其所依賴的基本上都是過濾和吸附技術，過濾所用的介質基本上都是HEPA折疊過濾膜，主要用于過濾空氣中的PM2.5以及尺寸更大的灰塵，吸附所用的材料基本上都是活性炭，主要用于除去揮發性有機小分子。這種過濾技術存在兩個缺點：一是過濾效果與空氣流量之間存在矛盾，即為了提高過濾效果，往往要增加過濾層的厚度，那么空氣的流通阻力增大，氣流量就變小，為了在保證過濾效果的前提下增加氣流量，就不得不增加風機的功率，這樣既浪費了能量，又增大了噪音。另一個缺點就是HEPA是一次性使用，一旦灰塵積累過多，就只能更換新的，其使用成本較高。此外，過濾方法還存在潛在的技術瓶頸，清除PM2.5是它的過濾極限，它不能應付PM0.1那樣的極微小污染物，而實際上污染物的尺寸越小，其帶來的危害越大，這個問題應當引起足夠的重視，今后對空氣凈化要求進一步提高的話，那么單純依靠過濾技術是不夠的。

本專利發明了一種新的高分子吸附材料，它的特點是擁有10～50μm的相互連通的超大孔以及極為復雜的孔壁形貌，經過實驗證明，PM10與PM2.5完全能夠進入該材料的孔道內部而被孔壁吸附，通過這種吸附方式能有效清除空氣中的顆粒物質，并且積聚在吸附材料內的顆粒物質很容易用水清洗除去，從而實現多次循環使用。這種空氣凈化的方案有很多優點：裝置結構簡單，使用成本低，能耗小，適應性強，對環境與人都友好，沒有二次污染。

發明內容

本發明所要解決的首要技術問題是提供一種操作方便、效果良好的濕法空氣凈化新方案，它依賴一種聚合物吸附材料，這種材料擁有1～50μm的相互連通的超大孔以及極為復雜的孔壁形貌，其孔隙率達到90％以上，孔徑分布極寬，與顆粒物質的尺寸分布有很好的匹配性，因而很容易吸附顆粒物質，又能使空氣快速流通，可以達到凈化空氣的目的。吸附在材料中的污染物很容易用水清洗，能夠多次循環使用，這種空氣凈化的方案有很多優點：裝置結構簡單，使用成本低，能耗小，適應性強，對環境與人都友好，沒有二次污染，非常適合在人居環境中應用。