[发明专利]一种用于空气降霾的超轻多功能复合海绵的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种用于空气降霾的超轻多功能复合海绵的制备方法，包括以下步骤：将线性聚合物溶解在酸性水溶液中，得到线性聚合物水溶液；将片状聚合物分散在水中，得到片状聚合物水溶液；将线性聚合物水溶液与片状聚合物水溶液相混合，充分分散；冻结混合溶液，利用冷冻干燥除去水分，得到海绵状半成品；在160‑200℃温度下对海绵状半成品进行热处理，得到超轻海绵。本发明还公开了按照该方法制备的一种海绵。本发明的方法简便，原料都是半天然大分子，来源广泛，成本低。制备的产品携带有氨基，可对酸性气体进行吸附。可以对空气中的固体和气体污染物同时进行过滤清除。

技术领域

本发明属多孔材料技术领域，具体涉及一种用于空气降霾的超轻多功能复合海绵的制备方法及其产品。

背景技术

随着我国经济的快速发展，人民的生活水平日益提升，群众对环境的关注也越来越多，以空气质量为代表，环境问题成为大家经常讨论的问题。特别是近几年来，时不时出现空气质量指数爆表的新闻报道，让许多人开始思考我们的空气到底出现了什么问题，如何解决这些问题。

从宏观角度讲空气问题是经济高速发展过程中，对伴生的污染物应对不及时，缺乏预防和治理经验导致的环境问题。这个问题在上世纪的一些发达国家也出现过，如美国洛杉矶的光化学污染问题、英国伦敦的毒雾等。各个国家或地区因为污染发生的原因和时间不同，各自的污染呈现出不同的特征，这些问题最后都是依靠政府制定法律法规引导产业向良性方向发展而得到解决。我国的许多城市在发展经济的同时，已经谨慎的做了许多预防工作，比如城区停止使用煤炭类高污染燃料，大力推广清洁能源等措施，使得国外的典型污染事件没有重现。但是，在社会快速发展的背景下，一些难以预料的污染新情况不断涌现，使得各地出现空气质量恶化的迹象并形成了不同其他国家的污染类型，以西安为例，许多城市的空气污染物包括PM₁₀固型污染物和NO₂、SO₂等酸性气体污染物。而空气污染又必然危害到当地居民的身体健康。为此，各级政府不断从宏观上制定法律法规。这些都是宏观上的调控，显现出成效需要一定的时间。

针对已经形成的污染，如何消除或控制，这是减少伤害的当务之急，特别是深处空气污染环境之中的普通市民，在无法短期内改变整体污染状况的前提下，需要能在小范围内快速制造清洁空气环境的措施，这些措施如果足够大规模使用，也能在较大范围内快速制造清洁空气环境。为此出现了如雾炮车这类特殊工具并受到欢迎，这种措施是利用水雾抑制扬尘的原理，其最佳时段是施工前进行水雾覆盖，对已经产生的复杂雾霾中的较大固型颗粒污染物也有较好效果，但是对较小颗粒以及气态污染物，效果欠佳。特别是对大量水的使用，决定了此类方法需要经常进行水补充，加上使用过程中会对周边交通造成一定影响，因此雾炮车是一种粗放的空气净化方式。2014年，荷兰设计师丹·罗斯加德在北京切身感受到雾霾带来的影响后，带着自己的设计团队，造出了世界上首座户外净化器——“雾霾净化塔”，该产品利用电离技术吸入雾霾，滤掉其中的有害颗粒，然后排出净化后的空气。这种方式加强了对颗粒污染物的清除力度，但是污染物中的气体组分完全没有效果，是一种偏向设计美感的治理工具。但这种空气过滤的方式在一些室内净化器中都有应用。采用了同样工作原理，室内空气净化器，多采用活性炭加触媒的方式工作，但是由于送风量受到活性炭堆积密度影响，以及触媒价格等问题，室内空气净化器，只能在密闭空间使用，是一种极小范围空气清洁工具。

鉴于我国的空气污染物同时包括固体悬浮物和酸性气体，前文所述的空气净化系统无法兼顾这两类污染物，因此本课题采用吸附过滤兼顾化学反应的方式清除空气污染物。吸附过滤主要依靠高孔隙度低孔径海绵结构来实现。由于固体污染物是细小颗粒，则要求吸附材料具有小空隙特征，在不能保证孔隙度的情况下，就会产生气体无法畅通通过的情况。气体组分的消除则需要相应的化学反应辅助，但又不能产生新的化学污染，因此天然高分子是首选，鉴于气体污染物多是酸性气体，那么化学反应则是依靠氨基等碱性基团来实现。为了将两种功能集成在同一个系统中，本发明利用天然高分子和片状大分子制备超低密度海绵状材料，使海绵材料具有更高的空隙度、更低的孔径和超大比表面积。在确保材料具有良好的吸附过滤效果同时降低制造成本，使得该材料可以在各种规模下进行使用。