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功能核孔膜, 应对PM2.5污染物的尖端技术

2019-07-24 16:53:52

近年的资料表明,城市居民每天有70~90%的时间在各种室内环境中度过,因此,室内空气的质量直接影响着人们的身体健康。但是,目前我国室内空气污染处于相当严重的状况,其危害性不容忽视。采取有效的举措,将居室环境中的污染物限制在一定的水平范围内,预防和减少室内空气的污染,对人们的身心健康、安心工作、享受现代生活、提高生活品质无疑具有重要意义。
如何采取有效措施,降低室内污染源的发生,从而提高人的生存质量,是在当前我国大面积空气污染无法在短期内根治的背景下急需解决的重要问题。改变大环境的污染状况是一项长期而复杂的系统工程。能否研究和开发有效的新技术和产品,来防止外部空气污染物的进入,并降低室内燃烧气溶胶、生物气溶胶污染浓度及有害气体浓度,在当下就显得尤为重要。清华大学生产的功能核孔膜是能完成上述防护要求极为理想的膜材料。其原理是采用高能重离子辐照塑料薄膜材料,在离子经过的路径上形成辐射损伤,损伤范围约3~5纳米,经后期化学蚀刻处理,损伤区域被扩大至微米量级,形成微孔通道。辐照束流强度和辐照时间决定微孔密度,即每平方厘米内的微孔数量。化学蚀刻条件决定微孔直径及形状。因此,核孔膜上微孔密度可被精确控制,范围从1~1012/cm2,孔径可根据需要生产,从20纳米至十几微米。较其它类膜材相比,核孔膜最突出的有点在于,孔径均一,即所有微孔大小一致,孔形规则为直通孔,微孔孔径、密度及膜材厚度可根据需要选择、制作,并能精确控制。图2为核孔膜电子显微镜照片。
如果将核孔膜微孔结构进行改进, 并对膜表面进行特殊处理, 可制成清华大学独创的功能核孔膜,实现核孔膜高效阻挡PM2.5微粒及通过微孔进行气体交换的独特功能:可阻挡室外污染物进入室内,同时使室内污染物通过换气流到室外,保持室内空气清新。因此, 采用一定参数的功能核孔膜作为透气窗或口罩,可实现防霾目的。
综上所述,若用功能核孔膜作为换气过滤材料安装在窗户上,将起到如下作用:(1)室内外空气交换,一方面可确保氧气含量,另一方面降低室内污浊空气如甲醛、苯、二甲苯、氨气、CO2, CO等气体浓度;(2)阻挡大气中95%的降尘、飞灰、花粉进入室内,阻挡大部分大气中的煤灰水泥尘、汽车尾气、煤气燃烧、烟道灰、细菌、碳灰、金属尘及烟进入室内;(3)室内放射性气溶胶氡及其子体可随气体流动透过微孔流出至室外。