CN108939815A - 一种密闭环境有害气体吸附剂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种密闭环境有害气体吸附剂,由多个多肽蛋白构成中空柱状体,在中空柱状体内壁表面的每个多肽蛋白末端嫁接氨基或羧基官能团,形成壁厚为3~8nm,外径为24~26nm的圆柱空腔。本发明利用微管具有径向收缩功能、内壁可以嫁接氨基、羧基相应的官能团、壁内蛋白质流动的特性及通过控制CO2、CO、甲醛等有害气体与O2浓度的比例自动调控吸附解析过程的优点,克服了传统吸附剂的结构固定、吸附量小及解析耗能的缺点,提高了吸附效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高效吸附和解离CO2、CO、甲醛等有害气体的吸附结构。
背景技术
随着社会的发展,密闭空间的空气质量越来越受到人们的关注。开展密闭空间有害气体的净化技术研究成为当前所面临的课题之一。对于人机密闭的空间内,如飞机舱、潜艇、航天舱、地下建筑等,空气流动性差,容易产生许多有毒有害的气体。过高浓度的CO2、CO、甲醛等有害气体会扰乱人体正常新陈代谢,甚至会威胁人员的生命安全,因此开发出高效的CO2、CO、甲醛等有害气体的吸附剂对于解决上述问题具有重大的意义。
以CO2为例,传统除去CO2的方法主要是采用沸石吸附、膜分离技术和固态胺分离技术,但是这些除去CO2的方法采用的材料多为无机材料或有机材料,由于材料的构型在吸附发生前已经确定,导致其吸附量有限,尤其在解析时仍需要外接能量,例如加热到一定的温度,增加了除去CO2的成本。
专利CN101723542-A及CN101723542-B介绍了采用仿生膜的方式吸附水中的CO2,但是其吸附种类单一,而且吸附量较少;而专利DD235424-A介绍了沸石吸附解析的过程,在解析过程中需要外加能量。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种密闭环境有害气体吸附剂,能够在有限的密闭环境及对通风条件苛刻的地铁、方舱等地下环境高性能的完成有害气体吸附。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种密闭环境有害气体吸附剂,由多个多肽蛋白构成中空柱状体,在中空柱状体内壁表面的每个多肽蛋白末端嫁接氨基或羧基官能团。
所述的中空柱状体能够在径向方向上自由膨胀收缩。
所述中空柱状体的外径为24~26nm,壁厚3~8nm。
所述的中空柱状体在密闭条件下使用。
所述的中空柱状体在一立方空间中的用量为0.3g。
本发明的有益效果是:克服了传统吸附剂吸附量少,解析耗能高的缺点,具有微管流动性、自由收缩性、生物安全性及解析易控制性的优点,通过嫁接氨基团、羧基,使其在有限空间内最大量吸附CO2、CO、甲醛等有害气体,可以广泛使用于有限空间内CO2、CO、甲醛等有害气体的净化。
附图说明
图1是本发明的吸附剂结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供的一种密闭环境有害气体吸附剂,采用仿生物微管,由多肽蛋白4构成的微管,在管内部的每个多肽末端嫁接氨基、羧基相应的官能团。
所述的微管柔性材料能够在径向方向上自由膨胀收缩。
所述的微管的直径为24~26nm,微管壁厚3~8nm。
所述的微管在密闭条件下使用。
所述的微管在一立方空间中大致需要0.3g的用量,在大约2分钟的时间内可控制CO2、CO、甲醛等有害气体与O2的室内浓度比例,达到动态平衡。
本发明采用血红蛋白运输CO2和O2的原理,开发了一种新型的CO2、CO、甲醛等有害气体生物吸附剂,利用在于微管上的多肽基质4是不断流动更新,在多肽基质表面嫁接氨基、羧基相应的官能团2能在不需要外界能量的情况下与通入微管的CO2、CO、甲醛等有害气体发生相应反应。一个CO2、CO、甲醛分子与四个亚基中的一个结合,与CO2、CO、甲醛分子结合之后的蛋白结构发生变化,造成整个蛋白结构的变化,使得第二个CO2、CO、甲醛分子相比于第一个CO2、CO、甲醛分子更容易结合另一个亚基,而它的结合会进一步促进第三个CO2、CO、甲醛分子的结合,以此类推直到构成四个亚基分别与四个CO2、CO、甲醛分子结合。而在释放CO2、CO、甲醛分子的过程也是这样,一个CO2、CO、甲醛分子的离去会刺激另一个的离去,直到完全释放所有的CO2、CO、甲醛分子,产生协同效应,更好地吸脱附CO2、CO、甲醛,而不需要外界能量。并且根据生物维管束内部可以嫁接氨基、羧基相应官能团的特点,使其表面存有大量相应的官能团,同时发生吸附或解析,根据环境中的CO2、CO、甲醛等有害气体与O2的比例不同,控制其被吸附物种类,如当CO2、CO、甲醛等有害气体的含量大于O2的含量时,吸附CO2、CO、甲醛等有害气体,反之则吸附O2。控制CO2、CO、甲醛等有害气体与O2的室内浓度比例(CO2在0.3~0.5%,CO在10ppm,甲醛在1.8~2.4ppm),这种方式比传统的任何吸附方式都节能方便。
如图1所示,本发明的实施例中,一个CO2、CO或甲醛分子可以与四个亚基中的一个自由结合,结合CO2、CO、甲醛分子之后的亚基蛋白结构发生了变化,导致整个蛋白结构朝着易于亚基结合的变化,使得第二个CO2、CO、甲醛分子更容易结合亚基,而它的结合会加快促使第三个CO2、CO、甲醛分子的结合,直到四个亚基分别与四个CO2、CO、甲醛分子结合。同样的情况,释放CO2、CO、甲醛分子的过程与此类似。一个CO2、CO、甲醛分子分离,会影响另一个的分子分离,直到完全释放所有的CO2、CO、甲醛分子,进而产生协同效应,更好地吸脱附CO2、CO、甲醛,整个反应过程不需要外界能量。由于在整个过程中维管1内有存在可嫁接氨基、羧基相应的官能团2,因此可以将氨基等相应的官能团嫁接2其上,利用氨基等相应的官能团2与CO2、CO有害气体发生反应,
NHbNH2+CO2=NHbNHCOOH=NHbNHCOO-+H+(1)
NHbNH2+CO=NHbNHCOH=NHbNHCO-+H+(2)
由于柔性材料微管束1是不断流动的,可以及时更新吸附剂,并且微管束1在径向可以自由收缩,因此可以大量吸附CO2、CO、甲醛。此外,微管4可通过调节CO2、CO、甲醛有害气体与O2的浓度,使得CO2、CO、甲醛等有害气体解析出来,从而不需要外界能量,从而达到节能的效果。
本发明可以应用于低浓度CO2、CO、甲醛的密闭空间或者是对CO2、CO、甲醛等有害气体浓度有定量要求的密闭空间环境中,可作为净化剂广泛应用。
Claims (5)
1.一种密闭环境有害气体吸附剂,其特征在于:由多个多肽蛋白构成中空柱状体,在中空柱状体内壁表面的每个多肽蛋白末端嫁接氨基或羧基官能团。
2.根据权利要求1所述的密闭环境有害气体吸附剂,其特征在于:所述的中空柱状体能够在径向方向上自由膨胀收缩。
3.根据权利要求1所述的密闭环境有害气体吸附剂,其特征在于:所述中空柱状体的外径为24~26nm,壁厚3~8nm。
4.根据权利要求1所述的密闭环境有害气体吸附剂,其特征在于:所述的中空柱状体在密闭条件下使用。
5.根据权利要求1所述的密闭环境有害气体吸附剂,其特征在于:所述的中空柱状体在一立方空间中的用量为0.3g。
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CN1927435A (zh) * | 2005-09-09 | 2007-03-14 | 赵自领 | 去除甲醛的材料 |
US20120009646A1 (en) * | 2010-06-30 | 2012-01-12 | Codexis, Inc. | Chemically modified carbonic anhydrases useful in carbon capture systems |
US20180036713A1 (en) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | The University Of Massachusetts | Porous materials, methods of manufacture thereof and articles comprising the same |
CN108130355A (zh) * | 2018-02-11 | 2018-06-08 | 华南理工大学 | 一种富含甘氨酸的胶原多肽及由其制备的甲醛清除剂 |
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2018
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