[发明专利]一种能清除空气中颗粒物质的聚合物吸附材料及其制备方法

说明书

本发明是关于一种环氧基聚合物吸附材料及其制备方法，它是通过环氧树脂有机分散体系在固体状态下固化并清洗除去分散剂、最后通过亲水化处理而获得，该材料具有1～50μm的超大孔以及大孔，其孔隙率高于90％，表观密度低于0.1g/mL。制备过程中使用三羟甲基丙烷作为分散剂，利用其与环氧树脂E‑51适度亲和性而起到分散作用，并且通过在冷却过程中的连续结晶行为而致孔，在固体状态下固化环氧树脂，避免了相分离对材料性能的影响。所制备的聚合物吸附材料能够将颗粒物质清除，实现污染空气的净化，这种空气净化方式的优点是：装置结构简单，材料能多次循环使用，成本低，能耗小，适应性强，对环境与人都无害，没有二次污染。

技术领域

本发明是关于一种新型聚合物吸附材料的制备及其在清除空气中颗粒物质中的应用。使用该聚合物吸附材料可提供一种既方便快捷又效果极佳的去除空气中颗粒物质的方法。

背景技术

直径小于2.5微米的颗粒物质称为PM2.5，近年来随着汽车尾气、工业燃烧、家庭或自然所带来的污染加剧，空气中PM2.5的浓度迅速升高，对人体健康的危害越来越严重。据一项新的研究称，每年世界范围内因为空气污染造成的过早死亡病例有近210万。通过大量的研究发现，PM2.5水平与肺癌发病率和死亡率呈正相关，PM2.5可以进入血液，所携带的东西会造成心脏的损害，研究显示PM2.5每升高10μg/m3，肺癌的死亡率就会上升17％-25％左右。世界卫生组织今年11月17日发表的一项研究结果还认为，雾霾与抽烟一样，可以引起肺癌，还有可能引起膀胱癌。PM2.5致人死亡不是单纯死于肺癌，而是心肺的整体性损害。中美合作做了20年的统计，调查烧煤区与不烧煤地区人群的寿命，以此来计算雾霾对人的影响，结果显示，在烧煤的淮河以北，人的平均寿命比淮河以南人群寿命低5.52年。

历史经验和实际状况表明，治理空气污染是个长期的过程，抵御空气污染，目前主要依靠技术手段。对于如医院、芯片车间、手术室等大型建筑，建造室内空气过滤系统是目前的解决方式，经过三重过滤技术，让室内外空气健康循环，实现99％的净化，建立一道天然屏障，彻底消除室内污染。对于居室内小范围的空气净化问题，目前利用小型空气净化器来净化解决的，其所依赖的基本上都是过滤和吸附技术，过滤所用的介质基本上都是HEPA折叠过滤膜，主要用于过滤空气中的PM2.5以及尺寸更大的灰尘，吸附所用的材料基本上都是活性炭，主要用于除去挥发性有机小分子。这种过滤技术存在两个缺点：一是过滤效果与空气流量之间存在矛盾，即为了提高过滤效果，往往要增加过滤层的厚度，那么空气的流通阻力增大，气流量就变小，为了在保证过滤效果的前提下增加气流量，就不得不增加风机的功率，这样既浪费了能量，又增大了噪音。另一个缺点就是HEPA是一次性使用，一旦灰尘积累过多，就只能更换新的，其使用成本较高。此外，过滤方法还存在潜在的技术瓶颈，清除PM2.5是它的过滤极限，它不能应付PM0.1那样的极微小污染物，而实际上污染物的尺寸越小，其带来的危害越大，这个问题应当引起足够的重视，今后对空气净化要求进一步提高的话，那么单纯依靠过滤技术是不够的。

本专利发明了一种新的高分子吸附材料，它的特点是拥有10～50μm的相互连通的超大孔以及极为复杂的孔壁形貌，经过实验证明，PM10与PM2.5完全能够进入该材料的孔道内部而被孔壁吸附，通过这种吸附方式能有效清除空气中的颗粒物质，并且积聚在吸附材料内的颗粒物质很容易用水清洗除去，从而实现多次循环使用。这种空气净化的方案有很多优点：装置结构简单，使用成本低，能耗小，适应性强，对环境与人都友好，没有二次污染。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是提供一种操作方便、效果良好的湿法空气净化新方案，它依赖一种聚合物吸附材料，这种材料拥有1～50μm的相互连通的超大孔以及极为复杂的孔壁形貌，其孔隙率达到90％以上，孔径分布极宽，与颗粒物质的尺寸分布有很好的匹配性，因而很容易吸附颗粒物质，又能使空气快速流通，可以达到净化空气的目的。吸附在材料中的污染物很容易用水清洗，能够多次循环使用，这种空气净化的方案有很多优点：装置结构简单，使用成本低，能耗小，适应性强，对环境与人都友好，没有二次污染，非常适合在人居环境中应用。