上海硅酸鹽所研制出可高效清除空氣PM2.5的新型過(guò)濾紙和口罩

　　近年來(lái)，霧霾天氣頻繁出現(xiàn)，嚴(yán)重的空氣污染問(wèn)題備受人們關(guān)注。空氣中PM2.5細(xì)顆粒物嚴(yán)重威脅人們的身體健康。PM2.5細(xì)顆粒物是指環(huán)境空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，其在空氣中的含量越高，空氣污染就越嚴(yán)重。通常情況下，粒徑在10微米以上的較大顆粒物會(huì)被阻擋在人的鼻子之外；粒徑在2.5微米至10微米之間的顆粒物一部分會(huì)被鼻腔內(nèi)的絨毛阻擋，雖然一部分能夠進(jìn)入上呼吸道，但可通過(guò)痰液等排出體外，對(duì)人體健康危害相對(duì)較小。而人體的生理結(jié)構(gòu)對(duì)粒徑在2.5微米以下的PM2.5細(xì)顆粒物，沒(méi)有有效過(guò)濾和阻攔的能力；PM2.5細(xì)顆粒物的粒徑小，活性高，且在大氣中停留時(shí)間長(zhǎng)、輸送距離遠(yuǎn)，影響范圍大，被吸入人體后會(huì)進(jìn)入支氣管甚至肺部，引發(fā)多種疾病。此外，PM2.5細(xì)顆粒物可作為有毒有害物質(zhì)、病毒和細(xì)菌的載體為疾病的傳播推波助瀾。因此，研制空氣PM2.5細(xì)顆粒物的高效過(guò)濾材料具有重要的意義。 

　　日常生活中使用最普遍的空氣過(guò)濾產(chǎn)品是過(guò)濾口罩，在過(guò)濾口罩中普遍使用普通紗布、無(wú)紡布等濾料，其纖維較粗、纖維之間的孔隙較大，對(duì)PM10以上的大顆粒物具有較好的過(guò)濾效果，但難以高效清除空氣中PM2.5細(xì)顆粒物。目前存在的一個(gè)主要問(wèn)題是市場(chǎng)上許多過(guò)濾口罩對(duì)PM2.5細(xì)顆粒物的過(guò)濾效率偏低。除了對(duì)PM2.5細(xì)顆粒物的過(guò)濾效果不理想外，一些過(guò)濾口罩的透氣性也較差。當(dāng)吸氣阻力過(guò)大時(shí)，人佩戴后有可能出現(xiàn)頭暈、胸悶等不適癥狀。因此，急需研發(fā)過(guò)濾效率高并且透氣性好的過(guò)濾材料和過(guò)濾口罩，以滿足人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ鞯男枨蟆?/p>

　　最近，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)在可用于高效清除空氣PM2.5細(xì)顆粒物的新型過(guò)濾紙的研究中取得新進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)在之前羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線耐火紙的研究工作基礎(chǔ)上，成功研制出一種可高效清除空氣PM2.5細(xì)顆粒物的新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基過(guò)濾紙，以及以該材料作為濾芯的過(guò)濾口罩。該新型過(guò)濾紙生物相容性好、環(huán)境友好、無(wú)毒無(wú)害、柔韌性高、納米線之間可自組裝形成三維網(wǎng)絡(luò)納米多孔結(jié)構(gòu)、表面吸附能力強(qiáng)，可有效攔截、吸附和過(guò)濾空氣PM2.5細(xì)顆粒物，過(guò)濾效率高。另外，為顯著改善新型過(guò)濾紙的透氣性，該團(tuán)隊(duì)采用羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線作為主要構(gòu)建材料，再與植物纖維復(fù)合，從而形成多級(jí)復(fù)合孔道結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了在保持空氣PM2.5細(xì)顆粒物高過(guò)濾效率的同時(shí)，還可大大提高過(guò)濾紙的透氣性。

　　新型過(guò)濾紙對(duì)空氣PM2.5和PM10顆粒物的過(guò)濾效率均高于95%，并且具有良好的透氣性，過(guò)濾效率優(yōu)于多種商品化口罩。更為重要的是，該新型過(guò)濾紙?jiān)谥卸取⒅囟?、?yán)重污染等不同程度的空氣污染環(huán)境中，對(duì)PM2.5細(xì)顆粒物的過(guò)濾效率均高于95%，可作為核心過(guò)濾材料嵌入日常過(guò)濾口罩中，實(shí)現(xiàn)在各種霧霾天氣環(huán)境中個(gè)人的有效防護(hù)。此外，該新型過(guò)濾紙還可多次重復(fù)和長(zhǎng)時(shí)間使用。該新型過(guò)濾紙還有望作為高效濾芯材料應(yīng)用于空氣凈化器、空調(diào)等產(chǎn)品中。

　　該團(tuán)隊(duì)還研制出一種具有抗菌功能的新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基過(guò)濾紙，對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等常見(jiàn)細(xì)菌具有高效抗菌活性，有望應(yīng)用于高效抗菌過(guò)濾口罩。

　　相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)《材料化學(xué)期刊A》上 (Journal of Materials Chemistry A, 5, 17482–17491 (2017))，并申請(qǐng)一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利。

　　相關(guān)研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、上海市科委、中科院上海硅酸鹽所創(chuàng)新重點(diǎn)項(xiàng)目等的資助。

研制的新型羥基磷灰石超長(zhǎng)納米線基過(guò)濾紙及以其作為濾芯材料的過(guò)濾口罩