CN108939815A - 一种密闭环境有害气体吸附剂 - Google Patents

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董洪涛
刘宇
杨佳
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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

一种密闭环境有害气体吸附剂
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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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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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