CN113713629A - 一种高效颗粒物吸附材料及其制备方法和净化方式 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气净化技术领域，更具体的，是一种高效颗粒物吸附材料及其制备方法和净化方式其制备方法，包括步骤：制备碳纳米管溶液，称取碳纳米管溶于水中并稀释至相应浓度；制备混合溶解液，称取适量的聚乙烯醇和聚乙二醇至于容器中，向聚乙烯醇和聚乙二醇中加入碳纳米管溶液，置于水浴中溶解；制备膜材料，将溶解后的混合溶解液用刮板机涂覆于纱窗上；取出纱窗自然风干后揭下膜材料。本申请提供的膜材料具有透气性好、透光率高、净化效果好、提高净化效率、降低能源消耗的特点。

Description

一种高效颗粒物吸附材料及其制备方法和净化方式
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，更具体的，是一种高效颗粒物吸附材料及其制备方法和净化方式。
背景技术
随着我国经济社会的发展，化石燃料的燃烧、机动车数量增多、人口密度增大，各种社会生产活动导致大量颗粒物的产生，在经济发达地区出现严重的颗粒物污染，雾霾天气频繁。颗粒物尤其是细颗粒物(PM2.5)的吸入会造成呼吸系统疾病，严重时可导致死亡。室内空气质量亦不容乐观，由装修释放出的污染物以及人为活动造成的污染物都在极大影响了室内空气质量，降低了人们对室内生活的舒适度和满意度研究对室内污染物的去除是研究如何提高室内空气质量的一大关键。
净化方式、净化材料的选择对净化效果有着不容忽视的作用，目前针对室内空气净化产生的方法是对室内空气进行内部过滤，即通过如空调、新风系统、空气净化器抽取室内空气通过特定膜材料或净化方法，再将净化后的空气通入室内，完成对空气的净化。这种方法所带来的问题在于净化效率低，需要长时间的使用促进室内空气流通的家具设备，长时间的使用这类电器设备导致电能消耗大，因此寻找新的方法提高室内空气净化的效率，进行室内空气过滤是研究的重点。
发明内容
本发明的目的针对目前存在的技术问题，提供一种膜材料及制备方法和净化方式，从而得到的膜材料具有透气性好、透光率高、净化效果好、提高净化效率、降低能源消耗的特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，包括步骤：
制备碳纳米管溶液，称取碳纳米管溶于水中并稀释至相应浓度；
制备混合溶解液，称取适量的聚乙烯醇和聚乙二醇至于容器中，向聚乙烯醇和聚乙二醇中加入碳纳米管溶液，置于水浴中溶解；
制备膜材料，将溶解后的混合溶解液用刮板机涂覆于纱窗上；取出纱窗自然风干后揭下膜材料。
进一步的，在制备碳纳米管溶液步骤中，碳纳米管溶液稀释使用超声分散。
进一步的，在制备混合溶解液步骤中，将盛有混合溶解液的容器置于95℃水浴锅中加热，进行磁力搅拌溶解，加热5～6h。
进一步的，在制备混合溶解液步骤中，在混合溶解液水浴溶解时，盛有混合溶解液溶解的容器覆盖保鲜膜，以防止水蒸发。
进一步的，在制备膜材料步骤中，将混合溶解液刮削到纱窗上，用水浸泡两小时后取出纱窗。
进一步的，在制备混合溶解液步骤中，称取聚乙烯醇和聚乙二醇的重量比为3:1。
进一步的，在制备混合溶解液步骤中，混合溶解液中聚乙烯醇浓度为0.0857～0.1200g/mL，聚乙二醇溶度为0.0286～0.0400g/mL，碳纳米管浓度为7ug～50ug/mL。
进一步的，在制备混合溶解液步骤中，聚乙烯醇称取量为6g，聚乙二醇称取量为2g，碳纳米管溶液浓度25ug～50ug，加入量为60～65ml。
一种高效颗粒物吸附膜材料，包括上述步骤生产的膜材料。
一种高效颗粒物吸附膜材料的净化方式，上述步骤生产的膜材料，设置在含有颗粒物的气体经过的通道上，其中膜材料完全的覆盖气体经过的通道。
本申请的有益效果：
本发明的膜材料中聚乙烯醇为膜材料的基本骨架，聚乙烯醇在95℃热水中开始溶解，冷却后溶液凝固，具有良好的延展性。聚乙二醇作为小孔生成剂，通过将聚乙二醇溶解于溶液中，凝固后再浸泡于水中，可以在膜材料本身不发生溶解的情况下将聚乙二醇溶出，形成小孔。碳纳米管具有对颗粒物的吸附，少量加入可以在不影响膜材料的通光性的同时增强膜材料对颗粒物的吸附作用。
本发明所制作的膜材料，可以适应对6m/s以下的风速进行过滤而保证膜材料本身结构不发生形变。
本发明提供一种空气净化方式，通过膜材料来代替纱窗材料，相比于纱窗，本发明的膜材料极大地缩小了孔径，减少了颗粒物的通过比例，同时，碳纳米管可以对通过的颗粒物进行进一步过滤，纱窗本身的透光性、透气性在本发明中仍能得到最大程度地保留。
附图说明
图1为本发明制备膜材料的流程示意图。
图2为本发明制得膜材料进行实施例的反应装置。
图3为本发明制得膜材料的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开提供一种空气净化尤其是对颗粒物的净化的膜材料，同时公开了膜材料的制备方法及其净化处理时的使用方法。
高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，包括步骤：
制备碳纳米管溶液，称取碳纳米管溶于水中并稀释至相应浓度；
制备混合溶解液，称取适量的聚乙烯醇和聚乙二醇至于容器中，向聚乙烯醇和聚乙二醇中加入碳纳米管溶液，置于水浴中溶解；
制备膜材料，将溶解后的混合溶解液用刮板机涂覆于纱窗上；取出纱窗自然风干后揭下膜材料。
其中，在制备碳纳米管溶液步骤中，碳纳米管溶液稀释使用超声分散。在制备混合溶解液步骤中，将盛有混合溶解液的容器置于95℃水浴锅中加热，进行磁力搅拌溶解，加热5～6h。在混合溶解液水浴溶解时，盛有混合溶解液溶解的容器覆盖保鲜膜，以防止水蒸发。称取聚乙烯醇和聚乙二醇的重量比为3:1。进一步的，混合溶解液中聚乙烯醇浓度为0.0857～0.1200g/mL，聚乙二醇溶度为0.0286～0.0400g/mL，碳纳米管浓度为7ug～50ug/mL。作为一个实施例聚乙烯醇称取量为6g，聚乙二醇称取量为2g，碳纳米管溶液浓度25ug～50ug，加入量为60～65ml。在制备膜材料步骤中，将混合溶解液刮削到纱窗上，用水浸泡两小时后取出纱窗。
通过上述步骤即可生产膜材料。
使用上述步骤生产的膜材料，设置在含有颗粒物的气体经过的通道上，可以起到膜材料的净化气体。其中膜材料完全的覆盖气体经过的通道。
本发明提供一种空气净化尤其是对颗粒物的净化的膜材料，所用膜材料包括聚乙烯醇、聚乙二醇、碳纳米管的混合物，所述的聚乙烯醇和聚乙二醇的重量比为3:1，碳纳米管微量，混合物溶解于水中，聚乙烯醇浓度为0.0857～0.1200g/mL，聚乙二醇溶度为0.0286～0.0400g/mL，碳纳米管浓度为7ug～50ug/mL。
本发明的膜材料中聚乙烯醇为膜材料的基本骨架，聚乙烯醇在95℃热水中开始溶解，冷却后溶液凝固，具有良好的延展性。聚乙二醇作为小孔生成剂，通过将聚乙二醇溶解于溶液中，凝固后再浸泡于水中，可以在膜材料本身不发生溶解的情况下将聚乙二醇溶出，形成小孔。碳纳米管具有对颗粒物的吸附，少量加入可以在不影响膜材料的通光性的同时增强膜材料对颗粒物的吸附作用。
本发明所制作的膜材料，可以适应对6m/s以下的风速进行过滤而保证膜材料本身结构不发生形变。
本发明还提供一种上述膜材料的制备方法，包括以下步骤：
1)称取适量的聚乙烯醇和聚乙二醇；
2)称取碳纳米管于水中并稀释至相应浓度；
3)向聚乙烯醇和聚乙二醇中加入碳纳米管溶液，至于95℃下溶解；
4)将溶解后的溶液用刮板机涂覆于纱窗上；
5)用水浸泡两小时后取出待纱窗自然风干后揭下膜材料。
聚乙烯醇添加量为6g，聚乙二醇添加量为2g，碳纳米管溶液浓度25ug～50ug，加入量为60～65ml时，制得膜材料可以达到很好的透气性、透光性和过滤性。
本发明提供一种空气净化方式，通过膜材料来代替纱窗材料，相比于纱窗，本发明的膜材料极大地缩小了孔径，减少了颗粒物的通过比例，同时，碳纳米管可以对通过的颗粒物进行进一步过滤，纱窗本身的透光性、透气性在本发明中仍能得到最大程度地保留。
本发明的膜材料可以对通过的颗粒物进行拦截和吸附作用，其原理主要为聚乙烯醇形成的膜材料骨架拦截所通过的大量颗粒物，聚乙二醇形成的小孔通过空气，而碳纳米管可以在增大通过气体流量的同时对通过气体中的颗粒物进行吸附。
本发明的膜材料可以在附图中的反应设备中进行使用，当反应设备一段通入含大量颗粒的气体时，另一段连接抽气设备进行对空气的引流，当气速小于6m/s时，膜材料可以保持自身形状不发生改变，同时过滤、吸附大部分颗粒物，实验观察得到通入气体一段为白色颗粒物浓烟状态下，另一段在一定程度下保持无色、透明状态，表明颗粒物被大量拦截。
【实施例1】
称取1g碳纳米管定容至100mL，溶液中碳纳米管浓度为1mg/mL,超声分散10分钟，稀释20倍。称取聚乙烯醇6g，聚乙二醇2g，加入烧杯中，并加入50ml稀释20倍的碳纳米管溶液。
将烧杯置于95℃水浴锅中加热并进行磁力搅拌，覆盖保鲜膜防止水蒸发。加热5～6h，溶液完全溶解，呈灰黑色透明状。将纱窗置于刮板机相应位置，倒入溶液，进行刮削，取出纱窗自然风干后揭下膜材料，标记为膜材料1。
【实施例2】
称取1g碳纳米管定容至100mL，溶液中碳纳米管浓度为1mg/mL,超声分散10分钟，稀释50倍。称取聚乙烯醇6g，聚乙二醇2g，加入烧杯中，并加入50ml稀释50倍的碳纳米管溶液。
将烧杯置于95℃水浴锅中加热并进行磁力搅拌，覆盖保鲜膜防止水蒸发。加热5～6h，溶液完全溶解，呈灰黑色透明状。将纱窗置于刮板机相应位置，倒入溶液，进行刮削，取出纱窗自然风干后揭下膜材料，标记为膜材料2。
【实施例3】
称取1g碳纳米管定容至100mL，溶液中碳纳米管浓度为1mg/mL,超声分散10分钟，稀释100倍。称取聚乙烯醇6g，聚乙二醇2g，加入烧杯中，并加入50ml稀释100倍的碳纳米管溶液。
将烧杯置于95℃水浴锅中加热并进行磁力搅拌，覆盖保鲜膜防止水蒸发。加热5～6h，溶液完全溶解，呈灰色透明状。将纱窗置于刮板机相应位置，倒入溶液，进行刮削，取出纱窗自然风干后揭下膜材料，标记为膜材料3。
【实施例4】
将膜材料1按照附图中的反应设备固定位置处进行粘贴。将一侧点燃实验前购买的烟饼，烟饼质量约为1～2g，另一端通过抽风机进行气体引流，观察膜材料及后端容器的空气变化。
可以观察到，材料本身没有发生形变。在烟饼燃烧速度快，释放颗粒物较大阶段，容器内通过部分颗粒物，此时，烟饼燃烧侧呈白色浓烟状，后端容器为灰色浑浊状。约半分钟后，烟饼燃烧速率减少，颗粒物释放速率减慢，烟饼侧仍为白色烟状，而后侧出现澄清状态。实验结束后取下膜材料，膜材料上截留下大量颗粒物。
【实施例5】
将膜材料2按照实施例4的相关步骤进行操作，观察膜材料及后端容器的空气变化。
可以观察到，在烟饼燃烧速度快，释放颗粒物较大阶段，容器内通过部分颗粒物，此时，烟饼燃烧侧呈白色浓烟状，后端容器为灰色浑浊状。约一分钟后，烟饼燃烧速率减少，颗粒物释放速率减慢，烟饼侧仍为白色烟状，而后侧出现澄清状态。实验结束后取下膜材料，膜材料上截留下大量颗粒物。
【实施例6】
将膜材料2按照实施例4中的相关步骤进行实验，膜材料发生部分形变和软化，同时，后侧设备出现澄清状态推迟，实验结束后，取下膜材料发现膜材料上截留下大量颗粒物。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出，而并非将本发明局限于所公开的形式。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用，使本领域的技术人员能够理解本发明并设计改进和变化措施。
对于本领域的普通技术人员而言，上述已经展示和描述了本发明的实施例，就实现上述所述的功能技术特点，在程序编程和技术运算实现层面都不存在难度，对于可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，包括步骤：
制备碳纳米管溶液，称取碳纳米管溶于水中并稀释至相应浓度；
制备混合溶解液，称取适量的聚乙烯醇和聚乙二醇至于容器中，向聚乙烯醇和聚乙二醇中加入碳纳米管溶液，置于水浴中溶解；
制备膜材料，将溶解后的混合溶解液用刮板机涂覆于纱窗上；取出纱窗自然风干后揭下膜材料。
2.根据权利要求1所述的一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，在制备碳纳米管溶液步骤中，碳纳米管溶液稀释使用超声分散。
3.根据权利要求1所述的一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，在制备混合溶解液步骤中，将盛有混合溶解液的容器置于95℃水浴锅中加热，进行磁力搅拌溶解，加热5～6h。
4.根据权利要求3所述的一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，在制备混合溶解液步骤中，在混合溶解液水浴溶解时，盛有混合溶解液溶解的容器覆盖保鲜膜，以防止水蒸发。
5.根据权利要求1所述的一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，在制备膜材料步骤中，将混合溶解液刮削到纱窗上，用水浸泡两小时后取出纱窗。
6.根据权利要求1所述的一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，在制备混合溶解液步骤中，称取聚乙烯醇和聚乙二醇的重量比为3:1。
7.根据权利要求1所述的一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，在制备混合溶解液步骤中，混合溶解液中聚乙烯醇浓度为0.0857～0.1200g/mL，聚乙二醇溶度为0.0286～0.0400g/mL，碳纳米管浓度为7ug～50ug/mL。
8.根据权利要求7所述的一种高效颗粒物吸附膜材料的制备方法，其特征在于，在制备混合溶解液步骤中，聚乙烯醇称取量为6g，聚乙二醇称取量为2g，碳纳米管溶液浓度25ug～50ug，加入量为60～65ml。
9.一种高效颗粒物吸附膜材料，其特征在于，包括权利要求1-8任一项生产的膜材料。
10.一种高效颗粒物吸附膜材料的净化方式，其特征在于，将权利要求1-8任一项生产的膜材料，设置在含有颗粒物的气体经过的通道上，其中膜材料完全的覆盖气体经过的通道。
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