[發明專利]一種用于凈化空氣的復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010421781.7
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111589428B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 林本成;襲著革;田蕾;劉煥亮;來文慶;李哲;閆峻;劉曉華;石玥
• 申請（專利權）人: 軍事科學院軍事醫學研究院環境醫學與作業醫學研究所
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01D53/02;B01J20/30
• 代理公司: 北京豐浩知識產權代理事務所(普通合伙) 11781
• 代理人: 董超

本發明涉及室內環境污染控制技術領域，尤其是一種用于凈化空氣的復合材料，其包括過濾支撐材料，以及附著于過濾支撐材料上的活性炭顆粒和改性硅膠顆粒，所述改性硅膠顆粒包含硅膠載體和接枝在硅膠載體上的端氨基超支化聚酰胺胺。改性硅膠顆粒表面因接枝了端氨基HPAMAM，使硅膠表面含有充足的端氨基，這些端氨基可通過與醛酮類產生縮合反應從而大量捕捉和固定醛酮類分子，使改性后的硅膠具有優異的吸附醛酮類物質的能力；而活性炭具有吸附烴類及苯系物的性能，二者聯合使用，從而達到基本去除艦船艙室內主要有機污染物的目的。本發明還涉及該復合材料的制備方法。

技術領域

本發明涉及室內環境污染控制技術領域，特別涉及一種用于凈化空氣的復合材料及其制備方法。

背景技術

根據世界衛生組織(WHO)的定義，揮發性有機物VOCs(volatile organiccompounds)是在常溫下，沸點50℃至260℃的各種有機化合物。在我國，VOCs是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點在260℃以下的有機化合物，或在20℃條件下，蒸汽壓大于或者等于10Pa且具有揮發性的全部有機化合物。大多數VOCs具有令人不適的特殊氣味，并具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，特別是苯、甲苯及甲醛等對人體健康會造成很大的傷害。

艦艇艙室是特殊的載人人工環境，由于人員活動、非金屬材料釋放、機械設備運行等，導致其艙室空氣中存在的VOCs具有其特殊性，其種類并不同于大氣環境、民居室內環境或勞動衛生環境。根據文獻檢測數據及前期摸底調查發現：艙室中污染較為嚴重的物質依次為：苯系物醛酮類物質(含羰基的有機物)烴類物質鹵代烴其他有機污染物。可見，苯系物及醛酮類物質是艦艇艙室空氣中的主要污染物。然而，現今以活性炭為主的凈化材料只能凈化苯系物，對醛酮類物質，尤其是小分子羰基物質(甲醛，乙醛，丙烯醛，丙酮等)并不能起到很好的凈化作用。作為改善手段，人們對活性炭進行了各種改性處理，但存在的技術問題是：對活性炭進行改性處理的同時犧牲了活性炭內部的多孔活性位點，雖然對某種特殊物質的吸附能力加強了，但其本身的物理吸附性能卻下降了。且就目前對活性炭的改性技術來看，大多數改性活性炭并不能對羰基類物質起到很好的凈化作用。

發明內容

(一)要解決的技術問題

鑒于現有技術所存在的問題，本發明提供一種用于凈化空氣的復合材料，該復合材料同時采用活性炭和改性硅膠作為凈化空氣的功能材料，所述改性硅膠是在現有硅膠上接枝端氨基超支化聚酰胺胺(HPAMAM)，使硅膠表面含有充足的活性端氨基，這些活性端氨基與醛酮類產生縮合反應從而可大量捕捉和固定醛酮類揮發性物質，使改性后的硅膠具有優異的吸附醛酮類物質的能力；而活性炭具有吸附烴類有機物及苯系物的性能，將改性硅膠和活性炭聯合使用，能夠消除艦艇艙室內大部分種類的污染氣體。本發明還涉及上述復合材料的制備方法。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

第一方面，本發明提供一種用于凈化空氣的復合材料，其包括過濾支撐材料，以及附著于過濾支撐材料上的活性炭顆粒和改性硅膠顆粒，所述改性硅膠顆粒包含硅膠載體和接枝在硅膠載體上的端氨基超支化聚酰胺胺。

作為本發明的較佳實施例，其中，所述端氨基超支化聚酰胺胺的分子量為5000～8000，支化度(DB)≥0.4，總胺值0.069mol/g。以滿足該條件的端氨基超支化聚酰胺胺作為改性劑，可以在硅膠載體表面獲得豐富的端氨基，使其具有優異的“化學”捕捉羰基(醛酮)類物質的作用。

作為本發明的較佳實施例，其中，所述硅膠載體的粒度為30～60目，比表面積300～600m²/g，孔容0.6～1.1mL/g。以滿足該條件的硅膠作為待改性的載體，更易于通過“浸漬法”完成改性，簡化改性工藝、提高改性得率，并且通過改性后的硅膠吸附劑除了在表面接枝了端氨基超支化聚酰胺胺之外，還具有豐富的微孔用于物理吸附捕捉VOCs，也具有較大的比表面積和豐富的活性位點，借助硅羥基抓捕VOCs中極性較強的(如含酚羥基或羧基的)物質。