[发明专利]一种用于过滤烟草烟雾颗粒物的金属-有机骨架纤维膜及其应用

说明书

本发明涉及一种用于过滤烟草烟雾颗粒物的金属‑有机骨架纤维膜及其应用，该金属‑有机骨架纤维膜是由氧化物纤维膜直接与有机配体反应完全转化得到的，具有超高比表面积。本发明的用于过滤烟草烟雾颗粒物的金属‑有机骨架纤维膜对烟草烟雾颗粒物具有优异的过滤性能，对PM₁₀和PM_2.5的滤除率分别达91％以上和89％以上。

技术领域

本发明涉及一种用于过滤烟草烟雾颗粒物的金属-有机骨架纤维膜及其应用，属于烟草烟雾治理技术领域。

背景技术

烟草烟雾(Tobacco smoke)是由吸烟过程中烟草的非完全燃烧产生的，含有大量颗粒物以及有害气体,它会导致肺癌、心脏病、肺气肿、慢性阻塞性肺病等。烟草烟雾中的颗粒物是由烟焦油、尼古丁、水所构成的气溶胶液滴，由于其较小的尺寸可以被人类直接肺部吸入。另外，环境烟草烟雾(Environmental tobacco smoke)是构成室内空气污染源的一个重要的污染源。因此，对烟草烟雾颗粒物的过滤和净化尤为重要。

目前国内外普遍使用的过滤材料主要包括醋酸纤维丝束、聚丙烯丝束、活性炭、无机矿物纤维(如膨润土、麦饭石、沸石、蒙脱石等)。我国对于香烟烟雾过滤的研究主要集中在对香烟过滤嘴材料的改性以及空气净化装置的研制。例如：中国专利文件CN101433818A报道了一种吸附烟草中的烟焦油、粒相物等烟雾的介孔材料SBA-15，对其改性之后掺入过滤棒中可以起到较好的过滤作用。但是需要对介孔分子筛改性形成特殊粒径尺度，仅仅是对烟草烟雾中各个成分的拦截作用，并没有关注孔径问题对烟草颗粒物的过滤量的具体情况。

空气净化器多是单独或部分采用机械过滤、活性炭吸附和空气负离子发生器等方法，很少涉及到相关新材料对烟雾颗粒物的吸附研究。

中国专利文件CN105072930A公开了使用Fe、Na、K、Ca、Ce、Zr、Fe的氧化物、Na的氧化物、K的氧化物、Ca的氧化物、Ce的氧化物、Zr的氧化物以及它们的混合物交换的铝硅酸盐SAB-15或其酸形式或钠形式作为用于减少烟草烟雾中存在的有毒物质和致癌物质的添加剂的用途。但是在颗粒物的吸附去除效率基本保持在百分之五十，效率有待于进一步提高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于过滤烟草烟雾颗粒物的金属-有机骨架纤维膜及其应用，本发明的金属-有机骨架纤维膜对烟草烟雾颗粒物具有优异的过滤性能。

本发明的技术方案如下：

一种用于过滤烟草烟雾颗粒物的金属-有机骨架纤维膜，所述金属-有机骨架纤维膜为MIL-53(Al)纤维膜。

根据本发明，优选的，所述的金属-有机骨架纤维膜的纤维直径为0.5～2.5μm。

根据本发明，优选的，所述的金属-有机骨架纤维膜的比表面积为1375～1558m²g^-1。

根据本发明，优选的，所述的金属-有机骨架纤维膜由金属氧化物纤维膜加入到有机配体溶液中，于90～150℃、0.005-0.5MPa，密闭反应得到；

进一步优选的，所述的金属氧化物纤维为Al₂O₃纤维，最优选无定型态的Al₂O₃纤维；

进一步优选的，所述的有机配体为对苯二甲酸或氨基对苯二甲酸；

进一步优选的，所述的有机配体溶液的质量浓度为0.5～30％；

进一步优选的，所述的金属氧化物纤维与有机配体的质量比为1：(0.5-10)；

进一步优选的，反应温度为90～110℃，反应压力为0.01～0.3MPa；

进一步优选的，密闭反应的时间为5～48h；