一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用，属于空气治理技术领域。该有机气凝胶材料由以下方法制备：1)凝胶乳液的制备；2)凝胶乳液的聚合。该有机气凝胶材料作为空气净化材料用于吸收VOCs、吸附PM2.5或/和吸附PM10，使用范围广，具有多功能吸收兼吸附的特点；有机气凝胶材料作为空气净化材料处理上述污染物质时，工作效率高，饱和后经水洗‑干燥能够重复使用，再生方式简单，可多次重复使用的特点使得该有机气凝胶作为空气净化材料在市场上具有很大的竞争力；该有机气凝胶材料为疏水性材料，使用过程中不易吸潮。

Application of an Organic Aerogel as Air Purification Material

【技术实现步骤摘要】
一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用
本专利技术属于空气治理
，尤其是一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用。
技术介绍
随着工业社会的快速发展，人们对工业高度发达的负面影响预料不够、预防不当，导致全球范围内都不同程度地出现了环境污染问题，环境污染最直接、最容易被人所感受的后果是人们生存环境的恶化，严重影响了人们的生活质量、身体健康和生产活动。随着环境污染的加剧和人们环保意识的逐步提高，环境治理已成为当今全社会关注的焦点。目前，与人们日常生活息息相关的环境污染问题中，较为严重的有PM2.5和PM10引发的雾霾以及家装或工业产生的VOCs(VolatileOrganicCompounds)，市面上用于PM2.5、PM10及VOCs的去除材料主要包括HEPA(Highefficiencyparticulateairfilter)过滤网和活性炭。组成HEPA过滤网的材料有多种，主要包括PP(聚丙烯)高效滤纸、PET(聚对苯二甲酸类)高效滤纸、复合(PP和PET)高效滤纸以及玻纤高效滤纸。其中：PP滤纸是以聚丙烯为原料经过热熔法制成，低阻、高效，过滤精度高，但材质硬度不够，且不可水洗；PET滤纸采用涤纶树脂等熔喷而制成，强度高、不易变形，但过滤效率很低，主要用于扫地机、吸尘器等过滤精度要求不高的清洁机器上；复合滤纸采用熔喷法制备，先熔喷一层PP、再熔喷一层PET，复合滤纸融合了两者的优点，容易成型、过滤精度高，既有挺度，又能保证高精度的过滤效果，是市面上空气净化器的主要过滤材料，但同样也存在不可水洗的缺陷；玻纤滤纸是一种高性能滤纸，强度高、尺寸稳定、耐热性好、便于加工，但风阻较大，主要应用于核工业、手术室及航空等高洁净场所，一些国外大品牌高端空气净化器也在使用。现阶段，虽然HEPA过滤网是市面上烟雾、灰尘、花粉以及细菌等颗粒污染物使用最多、最有效的过滤媒介，但其存在易饱和、使用寿命短、再生困难、更换成本高、功能单一、难以在高湿环境下使用等缺陷。对于另一类有毒有害物质，如：甲醛、苯类、酯类、酮类等VOCs气体污染物，家用空气净化器或工业处理设备通常选择多孔性、高比表面积的活性炭作为吸附剂，但活性炭存在以下三个缺陷：(1)活性炭具有丰富的孔结构及较大的比表面积，它对环境中的物质吸附无选择性，因此在高湿环境下也吸附水分，易吸潮饱和，因此活性炭从出厂、运输、储存、使用过程都是一个缓慢吸潮、失效的过程，导致其最终有效吸附VOCs的能力极大降低，同时高湿环境下易滋生细菌、霉变，容易产生二次污染；(2)活性炭成型形式较为单一，常见的有粉末状、圆柱状及蜂窝状等结构，后两种主要是将粉末状碳质经过热解、活化、粘合以模具挤压而制成，其本质而言是依赖粉末状活性炭后期加工而成，加工成型过程使用了大量的粘合剂，使得活性炭本身的孔结构及高比表面积减小，降低了其吸附性能；(3)活性炭为无机颗粒物，对VOCs气体仅是物理吸附原理，因此其饱和吸附量不高，吸附饱和后高温条件下会再次释放有毒有害气体物质，产生二次污染。因此，活性炭也存在产品吸潮、易吸附饱和、使用周期短、再生困难、更换成本大、存在二次污染等问题。HEPA过滤网及活性炭作为空气净化器或工业处理设备的核心材料，其产品性能直接决定了空气净化装置的使用效果与工作寿命，但市面上现有的产品均存在各种缺陷及不足，因此发展一种新型、高效、再生简单、可重复使用、多功能的空气净化材料显得迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：进一步的，用于吸收VOCs、吸附PM2.5或/和吸附PM10。进一步的，所述有机气凝胶由以下制备方法制备得到：1)凝胶乳液的制备将小分子胶凝剂加入油相体系中，搅拌形成混合溶液，将水相加入所述混合溶液内，搅拌形成乳白色、粘弹态的乳液，静止至乳液为微流动或半流动状，制得凝胶乳液；以质量百分比计，各组分的配比为：0.1％～0.5％的小分子胶凝剂，4.7％～22.5％的油相，77％～95.2％的水相；其中，油相体系由2.8％～10％的可聚合单体、1％～5％的交联剂、0.5％～4％的触变剂、0.1％～0.5％的引发剂以及0.3％～3％的增韧剂混合而成；所述小分子胶凝剂为2)凝胶乳液的聚合将凝胶乳液在室温～50℃聚合4～8h，升温至50～90℃，聚合4～12h，再升温至90～120℃，聚合4～8h；干燥后得到有机气凝胶。进一步的，所述有机气凝胶作为空气净化材料经溶剂处理后能够重复使用。进一步的，所述溶剂为水。进一步的，所述有机气凝胶为疏水性材料。进一步的，有机气凝胶作为空调滤芯的净化材料。进一步的，有机气凝胶作为空气净化器滤芯的净化材料。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用，能够吸收VOCs、吸附PM2.5或/和吸附PM10，使用范围广，具有多功能吸收兼吸附的特点；有机气凝胶材料净化上述污染物质时，吸收及吸附效率高，饱和后经水洗-干燥能够重复使用，再生方式简单，多次重复使用的特点使得该有机气凝胶作为空气净化材料在市场上具有很大的竞争力；该有机气凝胶为疏水性材料，使用过程中不易吸潮。附图说明图1为实施例3有机气凝胶材料填充的过滤/吸附板外观图；图2为不同过滤板对PM2.5颗粒物的去除效果图；图3为市售某HEPA板和本专利技术过滤/吸附板水中浸泡后的外观图，其中a为市售某HEPA板，b为本专利技术实施例3有机气凝胶材料填充的过滤/吸附板；图4为有机气凝胶材料填充的过滤/吸附板重复6次对PM2.5颗粒物的去除效果图；图5为实施例3有机气凝胶材料对甲醛及VOCs的吸收性能曲线。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术有机气凝胶材料的合成方法，包括以下步骤：(1)合成化合物Ⅰ将胆固醇和Boc-D-苯丙氨酸溶于适量二氯甲烷中，冰水浴下搅拌使其溶解，加入DCC和DMAP，混合溶液在冰水浴中反应2～8h，然后室温条件下再反应16～24h，将所得混合物过滤，得到淡黄色滤液；往滤液内通入干燥的HCl气体，直至体系不再有白色沉淀生成，经抽滤、干燥后得到粉末状化合物Ⅰ。(2)合成化合物Ⅱ将化合物Ⅰ溶于四氢呋喃中，加入三乙胺，加热回流2～8h，冷却至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用，其特征在于，用于吸收VOCs、吸附PM2.5或/和吸附PM10。

【技术特征摘要】
1.一种有机气凝胶作为空气净化材料的应用，其特征在于，用于吸收VOCs、吸附PM2.5或/和吸附PM10。2.根据权利要求1所述的有机气凝胶作为空气净化材料的应用，其特征在于，所述有机气凝胶由以下制备方法制备得到：1)凝胶乳液的制备将小分子胶凝剂加入油相体系中，搅拌形成混合溶液，将水相加入所述混合溶液内，搅拌形成乳白色、粘弹态的乳液，静止至乳液为微流动或半流动状，制得凝胶乳液；以质量百分比计，各组分的配比为：0.1％～0.5％的小分子胶凝剂，4.7％～22.5％的油相，77％～95.2％的水相；其中，油相体系由2.8％～10％的可聚合单体、1％～5％的交联剂、0.5％～4％的触变剂、0.1％～0.5％的引发剂以及0.3％～3％的增韧剂混合而成；所述小分子胶凝剂为2)凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：房喻，王佩，周彦鹏，何怡楠，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61