一种用于清除大气中pm2.5的纳米碳颗粒制造技术

本发明专利技术公开了一种能够粘接pm2.5气溶胶的碳颗粒球，大小直径200到1600纳米(0.2‑1.6微米)遇到pm2.5时采用链式级联多聚体的方式形成较大的pm10颗粒，进一步沉降到地面的，达到清除pm2.5的技术效果。该方法不仅简单，而且成本低，易于大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种用于清除大气中pm2.5的纳米碳颗粒
技术介绍
pm2.5作为大气污染物的主要成分和较大的危害受到广泛的关注。但是绝大部分的专利技术都是集中在室内清除pm2.5的方面，这是由于市场的原因，也是由难易的程度决定的。而作为国家层面的清除大气中的pm2.5的专利较少。国家级的投入也还集中在限制排放上，将已在大气中的pm2.5收集清除的有效方法至今还未成形。本专利技术公开了一种能够粘接小的pm2.5气溶胶的碳颗粒，采用链式级联多聚体的方式形成较大的pm10颗粒，进一步沉降到地面的，达到清除pm2.5的技术效果。该方法不仅简单，而且成本低，易于大规模生产。
技术实现思路
pm2.5微粒形成过程中是由小变大的过程，在这个过程中pm0.1逐渐将空气中的各种有机和无机的粒子吸附在一起，在逐渐长大直到直径到2.5微米之后，促进进一步长大的分子间亲和力(包括静电力，疏水力，配位力等)小于了使大粒子(如pm5)解离为小粒子(pm2.5)的力(包括动能和熵效应)，从而使大部分微粒稳定在了2.5微米左右的范围里。pm2.5形成过程中，一边体积慢慢变大，内部也由于熵效应的作用推动球体化和内质均匀化。开始时pm1的表面并不是比较均匀的，也就是说可能存在强的能提供与其它微粒亲和的区域，如极性非常强烈的区域，或者亲水性或憎水性水区域，或者带正电或负电区的域(如金属离子富集的区域)等，这些非常强烈的区域，与其他粒子的相反区域亲和连接导致颗粒变大，中和后的该区域在球内部运动中由于熵作用被不断地均匀化，就像微粒内部的溶解过程。任何极性较强的物质，随着吸引了相反极性的物质而被中和，并逐渐的被埋没在pm2.5的球内部，而在pm2.5的球外表面，其特征是，由于相应的特种的亲和集团(带电集团或者憎水集团)逐渐减少，该区域的可亲和面积逐渐减少，差异大的区域面积渐渐变为差异小的区域，如果以黑和白分别代表正电荷和负电荷，pm0.1时黑白中心分明，面积也大，容易形成二聚体(图1右上部)连接部位在异性相吸的区域，随着粒径变大，球表面由于均匀化变为黑白相间的杂色，由于面积是半径的平方关系，而造成了可亲和物质的量的极具下降，以至于结合力不足(图1下部2个pm2.5不能结合在一起)，同样的示例黑和白也可以分别代表亲水和憎水区域，同理，pm2.5形成之后，不能找到大面积的纯黑或纯白区域，杂色属性或灰色属性是pm2.5的特有属性也是解决大气污染问题的关键。当吸引并成长为更大的粒子遇到阻力，或者说由于亲和区域减小不能提供进一步的亲和而使绝大部分颗粒停留在2.5微米左右范围，这种阻止进一步长大的力量使得pm2.5能够悬浮在空中，不能进一步形成pm5和pm10，从而使得治理的难度加大。用什么办法进一步增加亲和力呢？本专利技术是通过，体积补充计算，求出三个四个或多个pm2.5球累计在一起时中间中空的大小范围，采用疏水性的碳球来填补这些空间，从而将两个或三个或四个pm2.5颗粒粘接起来成为晶核，进一步使得该球聚合增长变大，从而将这些空气中的微尘逐渐沉降到地面上来，达到治理pm2.5的技术效果。碳球的大小直径200到1600纳米(0.2-1.6微米)，是针对于不同体积的pm2.5颗粒来设计的。0.2-0.4微米直径碳球用于连接2个pm2.5球，0.4微米直径碳球对应附图2中A将三个pm2.5球连接到一起，中间球的代表碳球，周围球代表pm2.5球，均相切，1.2微米直径碳球对应附图2中B中将四个pm2.5球连接到一起，1.6微米直径碳球对应附图2中C中将八个pm2.5球(上下各4个)连接到一起。本专利技术与许多室内采用活性炭吸附pm2.5的专利技术不同之处是采用不经活化处理的碳球，利用其表面的疏水区域而不是活性炭内部的多孔结构与pm2.5球的疏水区域作用，根据热力学第二定律温度越低，作用力越强。这也是冬季pm2.5泛滥和根治的关键。在温度5度时消除pm2.5的实验中(图3)，将平均粒径1.3微米(10000目)的碳球颗粒经静电发生器携带负电后在1立方米试验箱中经强力风扇喷洒和空白对比具有显著的凝聚pm2.5的效果。其中特别要提出的是，在释放这些纳米碳颗粒的过程中，必须采用静电喷射的方式，使这些带有同种电荷的碳颗粒相互排斥，并在大气中逐渐的扩散，在扩散中逐渐与现存的pm2.5颗粒发生亲和力的连接，从而最终实现聚合，将pm2.5从空气中清除的技术效果。根据亲和力的强弱可能需要上万次有效碰撞，所以，必须在纳米碳颗粒释放的过程中给予一定的高度，或者说是行程，来使得pm2.5纳米碳颗粒复合物有充分的反应时间和机率形成为更大的粒子，在降落的过程中能够逐渐的长大。如果降落的范围较低，碰撞的儿率小，则不能够实现聚合pm2.5的技术效果。【附图说明】图1为pm2.5颗粒形成示意图。图2为不同粒径的碳球与pm2.5颗粒形成多聚体示意图。A将三个pm2.5球连接到一起，紫色代表碳球，蓝色代表pm2.5球，B，1.2微米直径碳球将四个pm2.5球连接到一起，C，1.6微米直径碳球将八个pm2.5球(上下各4个)连接到一起。图3为碳粉作用下pm2.5含量变化的时间图。【具体实施方式】实施例1：将平均粒径0.4微米的碳球颗粒经静电发生器携带负电后在距离地面500米范围喷洒。实施例2：将平均粒径1.4微米的碳球颗粒经静电发生器携带正电后在距离地面300米范围喷洒。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于清除大气中pm2.5的纳米碳颗粒。其特征是碳颗粒的直径为200到1600纳米(0.2‑1.6微米)。

【技术特征摘要】
1.一种用于清除大气中pm2.5的纳米碳颗粒。其特征是碳颗粒的直径为200到1600纳米(0....

【专利技术属性】
技术研发人员：孔亦周，
申请(专利权)人：杭州爱永美科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33