一种吸附PM2.5的复合材料及其制备方法和应用技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体是一种吸附PM2.5的复合材料及其制备方法和应
用。
背景技术
近些年来我国经济发展迅速，人们生活水平显著提高。但经济发展的同时，也带来
了严峻的环境问题。能源燃烧、工业生产、汽车尾气排放等排放的残留物、尤其是PM2.5对人
的呼吸健康影响巨大。PM2.5是指动力学当量直径小于或等于2.5微米的颗粒物，可直接进
入肺泡，进入血液循环，到达全身各处。随着对大气颗粒物的深入研究，人们逐渐认识到PM
2.5对空气环境污染和人体健康危害的严重性。将这类颗粒物去除是清洁空气的必要程序。
目前用于空气PM2.5净化的过滤材料，主要是多孔纤维，以丙纶、涤纶纤维无纺布
为最好。其微观结构是以直径为50～100nm、长10～20μm纤维组成多孔的纤维薄膜。对空气
中悬浮颗粒(包含PM2.5)的过滤净化主要是通过多层纤维进行阻隔，存在着过滤性能与透
气性相矛盾的问题，且无法有效解决。现有技术中还有采用活性炭进行吸附PM2.5的研究，
但是采用蒙脱石为原料来吸附PM2.5的研究极少，其本身吸附PM2.5的效果极差，需对其改
进提高过滤材料对PM2.5净化吸附效能，对解决空气中PM2.5的污染具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种吸附PM2.5的复合材料及其制备方法和应用，以解决
上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料组成：蒙脱石38-46份、双氧
水32-40份、碳酸氢铵9-17份、瓜尔豆胶3-7份、聚乳酸15-23份、乙二胺5-12份。
作为本发明进一步的方案：所述吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料
组成：蒙脱石40-44份、双氧水34-38份、碳酸氢铵11-15份、瓜尔豆胶4-6份、聚乳酸17-21份、
乙二胺7-10份。
作为本发明进一步的方案：所述吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料
组成：蒙脱石42份、双氧水36份、碳酸氢铵13份、瓜尔豆胶5份、聚乳酸19份、乙二胺8份。
本发明另一目的是提供一种吸附PM2.5的复合材料的制备方法，由以下步骤组成：
1)将乙二胺配制成质量含量为10％的乙二胺溶液，采用水作溶剂；将碳酸氢铵与
蒙脱石研磨、过120目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入乙二胺溶液并在92℃的温
度下密封搅拌45min，制得混合物A；
2)将瓜尔豆胶、聚乳酸混合研磨、过120目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加
入双氧水并在67℃的温度下密封搅拌50min，制得混合物B；
3)将混合物A与混合物B混合后，在85℃的温度下敞口搅拌22min，再在72℃的温度
下超声处理10min，超声功率为1000W，然后在85℃的温度下搅拌至干，再在380℃的温度下
煅烧3.3h，即得复合材料。
本发明另一目的是提供所述复合材料在空气净化中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以蒙脱石为多孔原料，经乙二胺、碳酸氢铵处理后，再与经双氧水处理后的
瓜尔豆胶、聚乳酸进行复合再加工，形成一定厚度的具有吸附功能的复合材料，对空气中微
细、超微细颗粒(以PM2.5为例)具有极强的去除功能，且透气性好，能够满足雾霾天气条件
下的吸附净化功能。该方法生产成本低，操作工艺简单，易于工业化生产。
此外，在对PM 2.5的检测过程中，经本发明复合材料过滤后的气体PM 2.5的浓度
最优值达到低于15μg/m3，满足国际标准PM2.5(24h平均值)要求的一级空气标准，同时具有
良好的通气性。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的
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
属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料组成：蒙
脱石38份、双氧水32份、碳酸氢铵9份、瓜尔豆胶3份、聚乳酸15份、乙二胺5份。
将乙二胺配制成质量含量为10％的乙二胺溶液，采用水作溶剂；将碳酸氢铵与蒙
脱石研磨、过120目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入乙二胺溶液并在92℃的温度
下密封搅拌45min，制得混合物A。将瓜尔豆胶、聚乳酸混合研磨、过120目筛，然后置入聚四
氟乙烯反应釜中，再加入双氧水并在67℃的温度下密封搅拌50min，制得混合物B。将混合物
A与混合物B混合后，在85℃的温度下敞口搅拌22min，再在72℃的温度下超声处理10min，超
声功率为1000W，然后在85℃的温度下搅拌至干，再在380℃的温度下煅烧3.3h，即得复合材
料。
实施例2
本发明实施例中，一种吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料组成：蒙
脱石46份、双氧水40份、碳酸氢铵17份、瓜尔豆胶7份、聚乳酸23份、乙二胺12份。
将乙二胺配制成质量含量为10％的乙二胺溶液，采用水作溶剂；将碳酸氢铵与蒙
脱石研磨、过120目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入乙二胺溶液并在92℃的温度
下密封搅拌45min，制得混合物A。将瓜尔豆胶、聚乳酸混合研磨、过120目筛，然后置入聚四
氟乙烯反应釜中，再加入双氧水并在67℃的温度下密封搅拌50min，制得混合物B。将混合物
A与混合物B混合后，在85℃的温度下敞口搅拌22min，再在72℃的温度下超声处理10min，超
声功率为1000W，然后在85℃的温度下搅拌至干，再在380℃的温度下煅烧3.3h，即得复合材
料。
实施例3
本发明实施例中，一种吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料组成：蒙
脱石40份、双氧水34份、碳酸氢铵11份、瓜尔豆胶4份、聚乳酸17份、乙二胺7份。
将乙二胺配制成质量含量为10％的乙二胺溶液，采用水作溶剂；将碳酸氢铵与蒙
脱石研磨、过120目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入乙二胺溶液并在92℃的温度
下密封搅拌45min，制得混合物A。将瓜尔豆胶、聚乳酸混合研磨、过120目筛，然后置入聚四
氟乙烯反应釜中，再加入双氧水并在67℃的温度下密封搅拌50min，制得混合物B。将混合物
A与混合物B混合后，在85℃的温度下敞口搅拌22min，再在72℃的温度下超声处理10min，超
声功率为1000W，然后在85℃的温度下搅拌至干，再在380℃的温度下煅烧3.3h，即得复合材
料。
实施例4
本发明实施例中，一种吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料组成：蒙
脱石44份、双氧水38份、碳酸氢铵15份、瓜尔豆胶6份、聚乳酸21份、乙二胺10份。
将乙二胺配制成质量含量为10％的乙二胺溶液，采用水作溶剂；将碳酸氢铵与蒙
脱石研磨、过120目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入乙二胺溶液并在92℃的温度
下密封搅拌45min，制得混合物A。将瓜尔豆胶、聚乳酸混合研磨、过120目筛，然后置入聚四
氟乙烯反应釜中，再加入双氧水并在67℃的温度下密封搅拌50min，制得混合物B。将混合物
A与混合物B混合后，在85℃的温度下敞口搅拌22min，再在72℃的温度下超声处理10min，超
声功率为1000W，然后在85℃的温度下搅拌至干，再在380℃的温度下煅烧3.3h，即得复合材
料。
实施例5
本发明实施例中，一种吸附PM2.5的复合材料，由以下按照重量份的原料组成：蒙
脱石42份、双氧水36份、碳酸氢铵13份、瓜尔豆胶5份、聚乳酸19份、乙二胺8份。
将乙二胺配制成质量含量为10％的乙二胺溶液，采用水作溶剂；将碳酸氢铵与蒙
脱石研磨、过120目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入乙二胺溶液并在92℃的温度
下密封搅拌45min，制得混合物A。将瓜尔豆胶、聚乳酸混合研磨、过120目筛，然后置入聚四
氟乙烯反应釜中，再加入双氧水并在67℃的温度下密封搅拌50min，制得混合物B。将混合物
A与混合物B混合后，在85℃的温度下敞口搅拌22min，再在72℃的温度下超声处理10min，超
声功率为1000W，然后在85℃的温度下搅拌至干，再在380℃的温度下煅烧3.3h，即得复合材
料。
对比例1
除不含有乙二胺外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例2
除不含有瓜尔豆胶外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例3
除不含有乙二胺以及瓜尔豆胶外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
实验例
检测本发明实施例1-5所制复合材料的吸附PM2.5污染物的性能试验依据HJ618-
2011。实验时间2015年11月。试验装置包括大气采样器(TH-150D2)、天平、恒温恒湿箱，检测
时的环境温度5.6℃，环境湿度20-40％。
检测方法：在真实大气条件下，以100L/min流量进行连续抽气3小时，同时设有空
白样采样器和装有本专利过滤材料后的采样器。空白样采样器中所收集到PM2.5颗粒重量，
除以所通过的空气体积，即为真实大气中PM2.5的含量。装有本发明实施例过滤材料后所通
过的大气，再经过采用器所收集到PM2.5的重量，除以所通过的空气体积，即为经样品过滤
后真实空气中PM2.5的含量。两项数据差值，除以未经本专利材料过滤真实大气中PM2.5的
含量，即为本专利材料对大气中PM2.5的去除率。检测结果见表2。
表1空气中PM2.5含量与空气质量的关系
表2复合材料对空气中PM2.5的净化效果
空气PM2.5含量，μg/m3
吸附过滤后PM2.5含量，μg/m3
PM2.5去除率％
|
实施例1
452
48.6
89.2
实施例2
455
46.2
89.8
实施例3
476
23.2
95.1
实施例4
472
21.2
95.5
实施例5
474
12.6
97.3
对比例1
375
120.2
67.9
对比例2
385
105.7
72.5
对比例3
382
132.8
65.2
表1提供了国内和国际关于大气中PM2.5的标准。由检测结果可知，本发明的复合
材料在各原料的相互作用下可有效去除PM2.5污染物，使空气质量达到二级或一级的水平。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在
不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论
从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权
利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当
将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员
可以理解的其他实施方式。