[发明专利]一种能清除空气中细菌的阳离子化骨架聚合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种能清除空气中细菌污染的阳离子化骨架聚合物的及其制备方法。使用该阳离子化骨架聚合物可以方便、快捷、有效的去除空气中微生物污染。

背景技术

空气不是微生物良好的生存场所，因为空气中不仅没有微生物生长繁殖所需要的营养物质和充足的水分，还有日光中紫外线的照射。但是土壤、水体、各种腐烂的有机物以及人和动物体上的微生物，都可以随着气流的运动被携带到空气中，空气中确实漂浮着许多看不见的微生物，它们主要有各种球菌、芽孢杆菌、产色素细菌以及对干燥和射线有抵抗力的真菌孢子等，也可能有像结核分枝杆菌、白喉杆菌那样的病原性细菌。灰尘是细菌的主要载体，因而尘埃量多的空气中，微生物也多，一般在畜舍、公共场所、医院、宿舍、城市街道等的空气中，微生物数量最多。近年来，城市化生活方式促使人口的大量聚集与流动，雾霾气候愈加频繁，空气中微生物的污染明显加剧，对人类的健康产生严重威胁，所以越来越引起人们的重视。

细菌是一种形态微小、无色半透明并含有大量水分的微小生物，控制微生物的方法有物理方法与化学方法，物理方法包括：热力、辐射、过滤、渗透压、干燥和超声波；化学方法就是使用消毒剂来杀灭微生物。必须指出的是，消灭细菌的手段或方法往往会同样对人体造成伤害，所以上述方法大都只能针对小范围的特殊场合下使用，对于人居环境中的空气进行杀菌消毒，目前缺乏一种安全的方法，紫外线常用来对人居环境进行高效的杀菌，但是紫外线本身对人体有害，同时紫外线会产生臭氧，也会造成对人体的伤害。相比之下，过滤方法是比较安全的，但是对于形态较小的细菌来说，过滤介质的孔径也要很小，那么空气阻力就会很大，过滤的效率就是一个问题，一般来说过滤方法比较适合于清除液体中的细菌污染。本发明利用一种三维骨架结构的密胺树脂，通过对其表面进行阳离子化，一方面使材料表面带有正电荷，这样就能吸附带负电荷的细菌(细菌的等电点为pH＝2～5，在接近中性的环境中通常带负电荷)；另一方面，增强材料的亲水性，发现其三维骨架可以夹带无数分割的小 水滴，空气很容易在小水滴之间以较小的阻力流通，而细菌具有很好的亲水性，很容易被转移到水滴中，更有益的是积聚在骨架材料内的污染物质很容被水清洗，从而使该材料能够多次循环使用。这种空气净化的方案有很多优点：装置结构简单，使用成本低，能耗小，适应性强，对环境与人都安全友好，没有二次污染。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题是针对人居环境空气中微生物污染问题提供一种操作方便、效果良好的空气净化新方案，它依赖一种阳离子化的骨架结构高分子材料，这种材料很容易附着小水滴，又能使空气快速流通，实现水与空气的充分交汇，空气中的细菌既可以被阳离子表面吸附，也可以转移到水滴中，因而可以达到净化空气的目的。沉积在材料中的污染物很容易用水清洗，高分子材料能够多次循环使用，这种空气净化的方案有很多优点：装置结构简单，使用成本低，能耗小，适应性强，对环境与人都友好，没有二次污染，非常适合在人居环境中应用。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供上述阳离子化骨架聚合物的制备路线与方法，它切实可行，操作简便，易于批量生产。

本发明所要解决的再一个技术问题是提供一种上述阳离子化骨架聚合物在清除空气中漂浮微生物的具体应用。

1、本发明解决首要技术问题所采用的技术方案为：一种阳离子化的三维骨架聚合物，其结构具有如图1所示的特征，骨架之间包含约100μm的互相连通的孔道，这种孔道对空气流通的阻力非常低，骨架的尺寸最小处为5μm左右，骨架之间通过共同点连结，构成三维连续的网络结构。

非常有益的是，上述的三维骨架聚合物表面覆盖聚阳离子电解质，能够吸附带负电荷的细菌，同时具有很强的亲水性，非常有利于在孔道中夹带小水滴，使小水滴在该空间中密集的排列，这样能使其与流通的空气发生界面接触，使空气中的细菌转移到水滴中，实现空气在安全方式下的净化。

2.、本发明解决另一个技术问题所采用的技术方案为：一种上述高分子骨架材料的离子化方法，操作与反应路线如图4所示。