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中国“耐火纸之父”研制防霾口罩:PM2.5过滤率超95%

时间:2017-10-03 14:33:04  来源:  作者:

原标题:中国“耐火纸之父”研制防霾口罩:PM2.5过滤率超95%

  口罩看似罕见,其利用的资料却有大有讲究,得同时满足两个看似抵触的特性:能过滤细微颗粒物,同时又要做到透气温馨。

日前,中科院上海硅酸盐研究所研究员朱英杰带领的科研团队研制出可高效消除气氛PM2.5的新型过滤纸和口罩,对气氛PM2.5和PM10颗粒物的过滤效力均高于95%,同时透气性良好。相干研究结果发表在英国皇家化学会《资料化学期刊A》上 (Journal of Materials Chemistry A),并请求一项创造专利。

新型羟基磷灰石超长纳米线基过滤纸及以其作为滤芯资料的过滤口罩。

朱英杰在接收澎湃新闻(www.thepaper.cn)采访时表示,“传统的口罩重要用普通纱布、无纺布作为滤料,这些动物纤维比较粗,纤维之间孔隙比较大,对PM10以上的颗粒有比较好的过滤效果,但对PM2.5这样的细颗粒物过滤效力就比较低了。”

PM2.5细颗粒物是指情况气氛动力学直径小于或等于2.5微米的颗粒物,其在气氛中的含量越高,气氛净化就越严重。常日颗粒物粒径在大于2.5微米时,才能被鼻腔绒毛、鼻子或者普通防护口罩直接挡在表面。

在朱英杰团队此番研制的这款防护口罩中,采用羟基磷灰石(一种有机资料,也是骨骼和牙齿中的重要有机成分)超长纳米线作为重要构建资料,再与动物纤维复合,从而构成多级复合孔道结构,完成了在保持气氛PM2.5细颗粒物高过滤效力的同时,还可大大提高过滤纸的透气性。

值得一提的是,朱英杰和羟基磷灰石已经打交道近十年。2014年,朱英杰团队还成功制备出新型羟基磷灰石耐火纸,在科学界引起普遍存眷,可谓“耐火纸之父”。

朱英杰在2002年1月被选中科院“百人筹划”回国工作,曾得到过上海市自然科学一等奖等声誉,2014年、2015年和2016年持续3年被选Elsevier 发布的中国高被引学者榜,目后任中科院上海硅酸盐研究所生物纳米技能研究课题组组长。

过滤效力高于95%

朱英杰提到,目前这款新型的羟基磷灰石超长纳米线基过滤纸,和以该资料作为滤芯的过滤口罩,“是在曩昔羟基磷灰石超长纳米线耐火纸的基础上研制的”,仍旧以羟基磷灰石超长纳米线为重要构建资料。

“羟基磷灰石其实是人体内的资料,是范例的生物资料,生物相容性特别好,情况友好、无毒有害,而口罩是需要和人体接触的,所以这个资料非常适合。”

选定主资料今后,面临的重要成绩是要满足PM2.5防护口罩的过滤效力。“我们用羟基磷灰石做成新型过滤纸今后,纳米线之间互订交错构成为了三维网络多孔结构,孔的尺寸是在纳米级的,属于纳米孔。PM2.5颗粒粒径比我们过滤纸孔的尺寸要大,会被拦截过不去,所以过滤效力是比较高的。”

虽然,纯粹满足过滤效力也不是困难。“如果我们用100%的羟基磷灰石来制备口罩,PM2.5顾虑效力即可以到达100%,但纯纳米线的过滤纸透气性不是太好。”口罩的两大最重要的性能,也便是过滤效力和透气性。

“透气性欠好的话,人一旦戴上就会觉得呼吸艰难、胸闷等不舒服的觉得。”为均衡透气性成绩,研究团队引入动物纤维和羟基磷灰石纳米线结束复合。“平均复合今后,即可以够构成多级的孔道结构。我们的实验结果表明,动物纤维的最比如例在15%-20%,在这个最比如例前提下,能够明显地改良透气性。”

朱英杰表示,“我们实验中得出的过滤效力95%以上现实上是比较保守的,我们能够做到100%,但这表面有个抵触,过滤效力越高,透气性就变差了。我们是在做一个均衡,担保口罩的透气性。”

研究还指出,该新型过滤纸在中度、重度、严重净化等不同水平的气氛净化情况中,对PM2.5细颗粒物的过滤效力均高于95%。别的,该新型过滤纸还可多次重复和长时间利用,并没有望作为高效滤芯资料利用于气氛净化器、空调等产品中。

朱英杰还夸张,这款PM2.5防护口罩未来还能够同时具有抗菌浸染。“加入一些抗菌剂结束复合今后,即可以对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等罕见细菌具有高效抗菌活性。”值得留意的是,PM2.5细颗粒物在自己毒害人体健康的同时,还可作为有毒有害物资、病毒和细菌的有载体。

正在酝酿产业化

要想真正发挥这款新型PM2.5防护口罩的浸染,还必须推动其产业化。 朱英杰透露,“我们正在向产业化方面努力,目前正在谈合作的工作,上面就想跟企业合作,把我们的技能和产品尽快产业化。”

不过,产业化并不是易事。上海一家纳米口罩企业的一位人士对澎湃新闻(www.thepaper.cn)表示,“真正产业化会碰着技能性、经济型等各方面的成绩,大范围分娩和实验室小批量实验是完整不同的,而且能不克不及大范围分娩也需要考虑,如果需要消费很高的成本去做,那就没有任何竞争力。”该人士同时夸张,真正产业化的东西,虽然也需要在实验室埋头研究的,没有实验室的数据和经验积累,也很难做成产业化。

该人士坦言,对于PM2.5防护口罩方面的研究,这两年会有一个激增。“现在不但是新资料这一块在研究,传统的熔喷布也在提高,过滤效果也越来越好,阻力(和透气性相干)也越来越低。”

熔喷布是目前罕见防尘口罩的核心过滤资料,是一种含有静电驻极体的无纺布,纤维比一样平常无纺布细(直径1-5微米),靠静电吸附粉尘。美国多元化科技公司3M便是熔喷鼻祖,岂论在产业领域还是现在的民用防霾口罩领域,3M口罩在市场的地位都弗成撼动。

但是,熔喷布一大抵命错误即静电衰减,也就象征着口罩利用寿命短,这也是业内不停研究的课题。朱英杰也提到,“熔喷布的错误包含不易清洁、短期利用后阻力上升快、呼吸不适等成绩。”别的,朱英杰还觉得,熔喷布还存在不易完成多种功能于一体,如抗菌功能等别的错误。

因此,眼下在防霾口罩领域的这块新阵地中,新旧资料都在期待有番作为。就国内而言,除中科院上海硅酸盐研究所此番研制的结果之外,今年以来,相继有浙江大学常州产业技能研究院、大连理工大学、武汉纺织大学等高校和机构发布研制成功防霾口罩。

大连理工大学团队称其采用静电纺丝纤维膜制成滤芯的防雾霾口罩,对付PM2.5过滤效力近乎100%,对付直径为0.3微米的气氛悬浮颗粒过滤效果也高达99%,而且如此高的过滤效力并没有增加呼吸累赘。

值得留意的是,市场上的防雾霾口罩品质实则错落不齐。朱英杰提高,“目前市场上所谓的PM2.5口罩大多存在的一个重要成绩,便是过滤效力偏低,现在有的过滤口罩的过滤效力低于50%,甚至只需百分之十几。另有一点便是透气性比较差。”虽然,对付用于人直接利用的口罩,品质目标还包含甲醛、PH值、可分解致癌芬芳氨染料、微生物等。

为标准市场和行业竞争,国家标准化管理委员会于2014年7月启动了GB/T 32610—2016标准制定项目筹划,并于2016年4月25日正式发布,同年11月1日起正式实行。GB/T 32610—2016《平常防护型口罩技能标准》是中国首个民用防护口罩国家标准。此前,仅制定了医用及产业防护口罩标准。

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