第1期
1引言
在舰艇上，CO
2
是一种有害气体。大气中的
CO2浓度通常为0．03％，舰艇上该气体的安全浓度通常为0．5％~1．0％［1］。在其浓度高于这一范围时，艇员就会感到不适，甚至是难以完成工作。因此，
当舰艇上的CO
2
浓度超标时，必须采用一定的去除技术以降低浓度。
目前，舰艇上采用的空气净化装置对CO
2
的吸收主要是通过吸收剂来完成。曾有人进行过一项统计：美国和英国的核潜艇主要使用一乙醇胺（MEA）吸收CO2；法国海军核潜艇采用分子筛吸
附CO
2
；东欧和前苏联国家的常规潜艇一般采用
超氧化物（超氧化钾或超氧化钠）吸收CO
2
并释放O2，也有采用MEA的。
对于动力系统在某一封闭的箱装体内运行的
第7卷第1期2012年2月
中国舰船研究
Chinese Journal of Ship Research
Vol.7No.1
Feb.2012
doi：10.3969/j.issn.1673-3185.2012.01.021
舰船空气净化材料吸附CO
2
的分子模拟研究
李跃华徐筱欣
上海交通大学动力装置及其自动化研究所，上海200240
摘要：以往很少考虑舰船空气净化装置的CO
2
在空气中被吸附的能力及其吸附量随温度变化的情况。创新地将计算机分子模拟技术引进舰船设备研究领域，运用Materials Studio分子模拟软件建立了13X－APG分子筛的模型。采用分子模拟中比较常用的蒙特卡洛方法，对大量的分子构型进行重要性抽样，选择被接受的构型，产生
平衡系统。借此验证分子筛和CO
2的力场，并在此基础上模拟CO
2
在空气中被吸附的情况及其在20～40℃范围
内吸附量的变化情况。模拟结果表明：13X－APG分子筛主要吸附CO
2
，并且随着温度的增加，CO2吸附量从20℃
时的127．3mg／g下降到了40℃时的108．5mg／g。可见舰船空气净化装置可以使用分子筛来吸附CO
2
，但温度对其吸附量有一定的影响。
关键词：舰船；空气净化；分子模拟；13X－APG分子筛；蒙特卡洛模拟
中图分类号：U664.8文献标志码：A文章编号：1673－3185（2012）01－105－05 Molecular Simulation Research on Carbon Dioxide Adsorption by
Warship Air Purifying Material
Li Yue－hua Xu Xiao－xin
Institution of Power Plant and It’s Automation，Shanghai Jiao Tong University，Shanghai200240，China
Abstract：Usual ly，it is barely taken into account in warship air－purifying equipment that CO2＇s adsorp-tion performance varied with temperatures．The technique of molecular simulation was introduced into the field of warship device researching．The absorbing model of13X－APG zeolite was constructed by the Materials Studio software．With common used Monte Carlo method，the appropriate molecular configura-tions were filtered and sampled by the principle of importance．Subsequently，the balanced system was built up and the force field of zeolite and CO2was testified．The simulation of CO2adsorption behavior varied as the temperature changed from20℃to40℃．The result s indicate that13X－APG zeolite mainly a d sorb CO2but its adsorption amount decreases from127．3mg／g to108．5mg／g when the temperature in-creases from20℃to40℃．Hence，13X－APG zeolite can be used to a d sorb CO2．Nevertheless the tem-perature will influence its adsorption amount，which should be regarded during the practical research．Key words：warship；air purification；molecular simulation；13X-APG zeolite；Monte Carlo simulation
收稿日期：2011-09-05
作者简介：李跃华（1986－），男，硕士研究生。研究方向：船舶动力装置。E-mail：jmlyh666＠163．com 徐筱欣（1950－），男，副教授，硕士生导师。研究方向：船舶动力装置。E-mail：xuxx＠sjtu．edu．cn
通信作者：徐筱欣。
第7卷中国舰船研究
情况，由于CO
2
的成分也比较高，其内部气体在排
出到舱室之前必须经过净化处理，以达到舱室排放要求。孟帅等［2］研制了用于该场合的空气净化
器，吸附CO
2
的材料主要也是分子筛。
沸石是一种重要的分子筛，是结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0．3~2．0nm）的孔道和空腔体系，从而具有筛分分子的特性。
生产厂商提供的各种分子筛对CO
2
的吸附量通常是在25℃下测得。而对于舰船，无论是用于净化舱室空气还是净化箱装体之类的密闭环境，其压力约为1个大气压，但温度有可能会不同。因此，有必要研究分子筛在1个大气压左右、不同温
度下的CO
2
吸附性能。另外，孟帅等人开发的空气
净化装置在吸附CO
2
时，往往还要面临空气中大
量的N
2
、O2以及少量CO、C x H y等的竞争。因此，研
究其竞争吸附性能同样非常重要。
吸附CO
2
最常用的分子筛为13X或13X－APG分子筛，后者为应用于空分领域的专门分子筛，但二者的结构分子式一样。本文将着重分析13X－APG分子筛在不同温度下的CO2吸附性能和竞争吸附性能。
分析采用的方法是计算机分子模拟下的蒙特卡洛方法［3－4］。所谓分子模拟［5］，是指利用量子力学或经典牛顿力学的知识，从微观层面模拟某些分子或粒子，研究其微观活动，进而体现其宏观性质。量子力学法适用于简单的分子或电子数目较少的体系，在实际运用中，一般使用经典力学方法，借助于分子的立场来模拟。本文应用的蒙特卡洛方法就是在经典的分子力学基础上，结合统计力学中概率分配原理后得出。
模拟中采用的软件为美国Accelrys公司的Materials Studio（MS）软件。
213X－APG分子筛建模
13X－APG分子筛属于NaX分子筛，Si为＋4价，硅氧四面体没有骨架外阳离子，Al为＋3价，所以，1个铝氧四面体外得有1个骨架外阳离子Na＋来平衡。根据文献［6］，13X－APG分子筛的模型分
子式为Na
86
Al86Si106O384·265H2O。去掉结晶水后，在
MS中建立含有86个AlO2，106个SiO2的晶胞，Al
和Si骨架外的86个Na使用MS自带的Sorption 模块下的Locate子模块吸附，并用Forcite模块优化几何模型。最后得到13X－APG分子筛的一个晶胞，晶胞参数为：a＝b＝c＝25．028魡，α＝β＝γ＝90°（a、b、c为晶胞边长，90°说明晶胞为四方体）。
由于分子筛骨架原子数目较大，需要从模型中切取3簇小模型，使用MS中的Dmol3模块计算3簇模型的静电势（Electro－static Potential，ESP）电荷值［7］。最后分别取三者的平均值，得到的计算结果如表1所示。
CO2模型比较常用，根据文献［8］，CO2的模型参数如表2所示。
3巨正则系综蒙特卡洛模拟
蒙特卡洛（Monte Carlo，MC）算法是一种统计意义上的算法，具有较大的随机性。在重要抽样的分子模拟中，MC通过改变当前体系里粒子的位置、朝向和构象，例如旋转、平移和交换粒子，得到粒子的新构型。新的构型会对应粒子新的能量，通过比较新旧构型能量的变化情况来决定这个新的构型是否被接受，其是以概率1完全接受，还是以某一小于1的概率接受。重复这样的步骤，收集每一个被接受的构型。对于每一个被接受的构型，计算其某些物理量（如总能量、均方根位移等）的平均值，如果这些物理量的平均值最后是收敛的，就说明产生了可靠的平衡系统。
在本文的模拟中，假定CO
2
为刚性，分子筛和CO2之间以及CO2彼此之间通过原子间非键能发生作用，也就是范德华力和静电力作用下的势能，分别用Lennard－Jones（LJ）势和Coulombic势来描述。二者组合起来便是：
u ij＝
ij
Σ4εijσij
r ij
ΣΣ12-σij
r ij
ΣΣ6
ΣΣ+q i q j
4πε0r ij
ΣΣ（1）
式中，“＋”前为LJ势（范德华力产生的势能），“＋”后为Coulombic势（静电力产生的势能）；下标i、j
均代表2个粒子，它们可能相同，也可能不同；r
ij 为粒子之间的距离；ε
为真空介电常数，具体数值
为ε
＝8．8542×10－12C2N－1m－2；εij和σij为粒子之间相互作用的能量参数和尺寸参数（它们也是软件进行分子模拟时力场的主要参数），特别是在i 表113X－APG分子筛原子电荷
Tab．1Atomic charge in13X－APG zeolite
原子
Na
Al
Si
O
电荷
0．3963
0．7720
0．2422
－0．3285
表2CO
2
的模型参数
Tab．2Parameters of Molecular Model of CO2 C=O键长/nm
0.1179
C=O=C键角/（°）
179.997
C电荷
0.72
O电荷
-0.36
106
第1期
和j不相同时，ε和σ往往要采用某种方式来估计，2种常用的估算公式如式（2）、式（3）所示。
另外，值得一提的是，本文使用的MS模拟软
件的力场参数通常以σ和ε／k
B 表示。其中k
B
为
玻尔兹曼常数，单位为J／K；ε／k
B
的单位为K。
13X－APG分子筛采用MS自带的UFF和Dreiding力场，UFF不同原子间σ和ε的混合规则为：
σij＝σiσj
姨εij＝εiεj
姨（2）Dreiding力场的混合规则为：
σij＝σi+σj
2
εij＝εiεj
姨（3）
本文介绍的模拟是以软件给定的概率旋转、平移和交换吸附质分子（CO
2
、N2、O2），然后再与原构型相比，计算二者势能的差值Δu，即利用式（1）
计算新旧构型的势能差。若Δu≤0，则完全接受这个新构型；若Δu＞0，则并不是一味地拒绝，而是让系统另外产生一个小于1的随机数p，用玻尔
兹曼因子exp（－Δu／k
B
T）与这个p比较，若其大于
等于p，则这个新构型以概率exp（－Δu／k
B
T）被接受，若小于p，则拒绝，构型不做改变（其中T为系统温度）。如此往复计算300万步，直至能量值收敛、系统达到平衡。其中，前150万步用于使系统达到平衡，后150万步用于取点，统计各种热力学物理量。计算Δu时，会涉及到计算式（1）中加号后的静电作用，模拟中采用Ewald于1921年提出的Ewald求和法进行，其截断半径为12．5×10－10 m，计算精度为4．186J／mol，“+”前面的LJ势主要是力场参数的改变。
4结果与讨论
4．1验证力场
本文CO
2
采用的力场为UFF力场，具体的力场参数如表3所示。分子筛采用UFF和Dreiding
力场时，最后的CO
2
吸附量是不一样的，所以有必要事先验证合适的分子筛力场，其力场参数如表4所示。
根据这些参数，在25℃（298K）下，分别做出
分子筛使用UFF力场和Dreiding力场时其CO
2吸附量随压力变化的情况，即其等温吸附线，如图1所示。图中包括了在33．320kPa、60kPa、101 kPa和298K下13X－APG分子筛吸附CO2的实测值，具体数据如表5所示（数据来源于环球分子筛有限公司）。
不难看出，分子筛采用Dreiding力场时，模拟的CO
2
吸附量要比实际值小很多，而采用UFF力场则基本吻合。因此，在后面的模拟当中，选择的
分子筛力场为UFF力场（表4），选择的CO
2
力场也为UFF（表3）。
4．2空气中CO2的吸附模拟
由于空气净化器使用环境不同，从陆上试验到装船实用，一般温度不同，因此温度对吸附量的
影响还有待确认。另外，空气中N
2
和O
2
的含量约
占99％，CO
2
只是极小一部分，吸附的时候，CO
2还要面临N
2
和O
2
的竞争。本节将通过使用上节验证过的力场，研究分子筛在20～40℃范围内与N2、O2的竞争吸附性能。
事实上，舰船密闭环境的空气中除以上3种气体外，还有CO以及柴油挥发出的烃类气体，但表513X－APG分子筛吸附CO
2
的实际值Tab．5Actual CO2value absorbed by13X－APG zeolite 压力/kPa
33.32
60
101
CO2吸附值/mmol·g-1
4.091
4.432
4.659
表3CO
2
的力场参数Tab．3Force field parameters of CO2
C O σ/10-10/m
3.851
3.500
ε／k B/K
52.841
30.195
表4分子筛所使用的力场参数
Tab．4Force field parameters of zeolite
Na
Al
Si
O
UFF力场
σ/10-10/m
2.983
4.999
4.295
3.500
ε／k B/K
15.097
254.14
202.31
30.195
Dreiding力场
σ/10-10/m
3.1440
4.3900
4.2700
3.4046
ε／k B/K
251.62
156.01
156.01
48.161
李跃华等：舰船空气净化材料吸附CO2
的分子模拟研究107
第7卷
中国舰船研究这些气体所占的比重与CO 2相比都极小，因此模拟时忽略了。根据文献［9］，CO 2的浓度通常在
1．2％~1．4％之间，本次模拟以1．4％计算。另外，考
虑到密闭环境中机组运行时需要很小的真空度，本次模拟的总压以100kPa 计算。表6所示为舰船密闭环境中各气体的组成。
模拟时，N 2和O 2采用联合原子TraPPE 力场［10］，用球形粒子表示，其LJ 参数如表7所示。
表8所示为N 2、O 2、CO 2在各自分压下，以混合空气形式在13X－APG 分子筛中的竞争吸附情况，它用2种单位显示气体的吸附量：一种是每个分子筛晶胞吸附的气体分子数（也是模拟软件直接显示的单位）；另一种是每克分子筛吸附的气体毫摩尔数。表9所示为在各自分压下，N 2、O 2、CO 2在13X－APG 分子筛中的单组份吸附情况，同样也用2种单位表示气体的吸附量。
表7
N 2和O 2的力场参数
Tab．7
Force field parameters of N 2and O 2
N 2O 2
σ×10-10/m
3.79803.4670
ε／k B /K 71.411106.69
表6
舰船密闭环境中气体的组成
Tab．6
Air composition in warship closed environment
分压／kPa
77．820．81．4
N 2O 2
CO 2
组分／％
77．820．81．4
表8
混合气体在分子筛中的竞争吸附量
Tab．8Competition adsorption amount of gas mixture in zeolite
CO 2N 2O 2
每个分子筛晶胞吸附的气体分子数
20℃
38.8130.5830.347
25℃37.3750.5800.314
30℃36.5130.4940.30635℃34.5810.4940.282
40℃33.0550.4810.275
吸附量/mmol ·g -1
20℃2.8940.0430.026
25℃2.7870.0430.023
30℃2.7220.0370.023
35℃2.5780.0370.021
40℃2.4650.0360.021
表9
单组份气体在分子筛中的吸附量
Tab．9Adsorption amount of pure gas in zeolite
CO 2N 2O 2
每个分子筛晶胞吸附的气体分子数
20℃
38.5971.2600.601
25℃36.4631.1680.542
30℃35.7121.0630.500
35℃34.0471.0060.452
40℃31.0230.9060.415
吸附量/mmol ·g -1
20℃2.8780.0940.045
25℃2.7190.0880.040
30℃2.6630.0790.037
35℃2.5390.0750.037
40℃2.3130.0680.031
图2所示为混合气中CO 2和单组份CO 2在分子筛中的吸附情况。图3所示为混合气中N 2、O 2和其单组份时的吸附情况。
由表8可见，混合气在经过分子筛后，与CO 2
相比，N 2与O 2的吸附量只是极小的一部分，几乎
可以认为N 2和O 2不被分子筛吸附。这也为分子筛作为舰船空气净化器的吸附材料提供了可能。
结合表8、表9和图2、图3还可发现，不管是
CO 2还是N 2、O 2，
不管是混合气体还是单组份气
108
第1期
体，它们的吸附量随着温度的升高都在减小，这是因为气体在分子筛上的吸附为物理吸附，温度升高吸附量便会下降。具体到混合气CO
2
，随着温度的升高，其吸附量从20℃时的2．894mmol／g下降
到了40℃时的2．465mmol／g，也就是从127．3mg／g 下降到了108．5mg／g，降幅达14．8％。应该说这个降幅还是非常大的，对于在常温下做实验的样机，这样的降幅必须予以考虑。
另外，混合气中CO
2
的分压是1．4kPa，单独
测1．4kPa下单组份CO
2
的吸附情况时（图2），CO2在混合气中要比其单组份情况下吸附的量
多，但不是特别明显。而N
2和O
2
在单组份时则要
比在混合气中被吸附的更多（图3）。对于N
2和O
2
而言，虽然它们的分压高，但因其本身就属于不被
吸附的一类，因而在混合气情况下，分子筛中大部分的吸附位都被CO
2
所占据，留给它们的吸附位
显然就少了。而对于CO
2
来说，分子筛的大部分活
性位都被其占据，O
2和N
2
只占据极少的活性位。
但随着CO
2吸附的增加，一部分O
2
和N
2
分子也
会吸附在CO
2
分子上，根据文献［11］的观点，此时
的吸附更多的是由于O
2和N
2
在分压上占据的绝
对优势所带来的一种堆积效应，从而为CO
2
的进
一步吸附提供了少量的活性位。也就是说，CO
2
不仅受分子筛骨架和自身的作用，还受已经吸附上
来的N
2和O
2
分子的影响。因此，CO
2
在混合气中
的吸附量反而会有少量的上升，这一点也符合该文献所提到的低压下流体之间相互作用影响吸附量的观点。当然，这些都只是理论的分析，实际结果还有待于实验验证。
5结论
从某种程度上说，舰船上应用的空气净化装置材料的选择要比净化装置本身结构的设计更加重要。即使是同一种吸附剂，在不同温度下，其吸附CO
2
的性能也会有所差异。本文选择了一种微观层面上的模拟，得到了一些重要结果：
1）13X－APG分子筛对CO2有着良好的吸附
效果。对于混有1．4％CO
2
的空气而言，在总压为100kPa的情况下，CO2的吸附量能达到108．5～127．3mg／g。
2）该分子筛对空气中N2和O2的吸附量极
小，可以认为是不吸附N
2和O
2
。
3）温度对13X－APG分子筛的CO2吸附效果有一定的影响，在20～40℃温度范围内，吸附量减小了15％。因此，在设计，尤其是选择吸附材料时，要充分考虑到温度的影响。参考文献：
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［责任编辑：张智鹏］
李跃华等：舰船空气净化材料吸附CO2的分子模拟研究109
[作者简介] 张锐(1964-),女,工程师,主要从事室内环境检测工作。【化学测定方法】 两种室内空气净化材料的甲醛净化效果测定方法的研究 张锐,于慧芳,陶晶 (北京市疾病预防控制中心环卫所,北京 100013) [摘要] 目的:通过测试被动式室内空气净化材料对甲醛净化作用,研究被动式室内空气净化材料的净化效果的测定方法,为制定净化产品的净化功能的测试方法提供依据。方法:本研究选用了硅藻土和光催化两种原理空气净化材料,以室内空气常见的污染物甲醛为目标,参照国家空气净化器标准(G B/T18801-2002)中的实验条件,在1m3环境测试舱内分别发生室内空气质量标准10倍的甲醛气体,测试净化产品对甲醛衰减曲线,运用数学曲线积分面积的计算模式来计算单位时间净化量。结果:硅藻土材料对甲醛的净化量是1.44m g/m2·h;光催化材料对甲醛的净化量是1.14m g/m2·h;两种空气净化材料对甲醛有明显的净化功能。结论:(1)验证净化材料的净化效果的测试方法,运用单位时间单位面积净化量作为评价产品净化功能的指标,这一指标能直观、准确地反映产品的净化效果。(2)计算净化量的方法运用数学曲线积分面积(近似梯形)公式,既简便又准确。 [关键词] 室内空气;净化材料;净化效果 [中图分类号] R122 [文献标识码] A [文章编号] 1004-8685(2008)02-0239-03 S t u d y o nc l e a n i n g f o r m a l d e h y d e f r o m i n d o o r a i r b y t w o s c a v e n g i n g m a t e r i a l Z h a n g R u i,Y uH u i-f a n g,T a o J i n g (B e i j i n g C e n t e r f o r D i s e a s e C o n t r o l a n d P r e v e n t i o n,B e i j i n g100013,C h i n a) [A b s t r a c t] O b j e c t i v e:T o s t u d y t h e p u r i f y i n g e f f e c t o f s c a v e n g i n g m a t e r i a l w h i c hh a s b e e n u s e d i n i n d o o r a i r b y p a s s i v e t y p e, B y t e s t i n g f o r m a l d e h y d ew h i c h h a s b e e nc l e a n e db y i n d o o r a i r s c a v e n g i n gm a t e r i a l.Me t h o d s:I n t h i s s t u d y,a i r c l e a n i n gm a t e r i a l o f k i e s e l g u h r a n d p h o t o c a t a l y s i s h a s b e e n c h o o s e d t o r e d u c e f o r m a l d e h y d e.T h e n f o r m a l d e h y d e a t t e n u a t i o n c u r v e w h i c h p u r i f i c a t i o n p r o d u c t s r e d u c e5～10t i m e s f o r m a l d e h y d e w e r e t e s t e d,w h i c h h a s b e e nt e s t e d a t1m3e n v i r o n m e n t d e c ka c c o r d i n g t o e x p e r i m e n t c o n d i t i o no f e l i m i n a t o r s t a n d a r dG B/T18801-2002.M o r e o v e r,p u r i f i c a t i o nq u a n t i t yp e r h o u r w a s c o m p u t e d b y m a t h e m a t i c s l i n e i n t e g r a l s u r f a c e.R e s u l t s:T h e p u r i f i c a t i o n q u a n t i t y w h i c hf o r m a l d e h y d e h a s b e e n p u r i f i c a t e db y k i e s e l g u h r m a t e r i a l w a s1.44m g/ m2·h.T h e p u r i f i c a t i o nq u a n t i t y w h i c f o r m a l d e h y d e h a s b e e np u r i f i c a t e d b yp h o t o c a t a l y s i s m a t e r i a l w a s1.14m g/m2·h.M o r e v-e r,F o r m a l d e h y d e h a s b e e n t r a n s p a r e n t l y p u r i f i c a t e d b y t w o k i n d s o f a i r c l e a n i n g m a t e r i a l. C o n c l u s i o n:T e s t i n gm e t h o dh a s b e e n d e m o n s t r a t e da b o u t s c a v e n g i n g m a t e r i a l.T h e i n d i c e s a b o u t w h i c h p e r t i m e p e r a r e a p u r i f i c a t i o n q u a n t i t y a p p r a i s e p u r i f i c a t i o nf u n c-t i o na r e a b l e t o v i s u a l l y a n d a c c u r a t e l y r e f l e c t p u r i f y i n g e f f e c t o f p r o d u c t s.T h e p u r i f i c a t i o nq u a n t i t a t i v e m e t h o di s n o t o n l y l a c o n i c b u t a l s o a c c u r a t e. [K e yw o r d s] I n d o o r a i r;S c a v e n g i n g m a t e r i a l;P u r i f y i n g e f f e c t 随着我国经济的发展,人民生活水平不断提高,人们越来越注重居室环境装修,但用于装修的各种新型装饰装修材料及家具中的有害物质又给室内可能造成空气污染,使空气质量下降。因此人们运用空气净化技术手段来改善空气质量,促进了净化产品的发展。 美国标准化协会制定室内空气净化器的评价方法标准(A N S I/A H A M A C-1988)以洁净空气量(C A D R)为指标来评价净化器的净化效果。2002年我国参照美国标准颁布和实施了《空气净化器》(G B/T18801-2002)国家标准,该标准适用于带机械通风装置的主动式净化器,以洁净空气量来评价,不适用被动式空气净化(产品)材料的测定。2006年中国室内装饰协会室内环境监测委员会编制了《室内空气净化产品净化效果测定方法》Q B/T2761-2006,并于12月1日开始实施;该标准测试指标是监控24h后对污染物去除率,有一定的局限性。而由国家科协工程学会联合会室内环境专业委员会负责起草的《室内空气净化产品的功能测试规范》意见稿中提出一种新的测试方法,该方法以测定产品净化污染物的量即净化量来表示产品单位时间净化某一特定污染物的数量,本文选用硅藻土和光催化两种净化材料,对测试净化量指标评价净化效果方法进行了实验研究。
第16卷 第2期广东有色金属学报Vo l .16,N o .22006年6月 JO U RN A L O F G U A NG DON G NO N -FERRO U S M ET A LS Jun .2006 收稿日期:2006-04-11 作者简介:赵声贵(1979-),男,云南昭通人,在读硕士研究生. 文章编号:1003-7837(2006)02-0129-04 吸附性高分子材料概述 赵声贵,钟 宏,刘广义 (中南大学化工冶金研究所,湖南长沙 410083) 摘 要:介绍了吸附性高分子材料的种类、特点及结构与吸附性能的关系,综述了高分子吸附剂在水处理、医药、机械加工等不同领域的研究进展情况.关键词:高分子吸附剂;结构;性能;应用中图分类号:O 647.33 文献标识码:A 随着科学研究和生产技术的不断发展,吸附性高分子材料正迅速进入人们的生产和生活领域中,目前已经成为重要的有机功能材料之一.吸附性高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的高分子材料. 1 种类和特点 1.1 按性质和用途分类 根据吸附性高分子材料的性质和用途,可将其分为以下几类[1].(1)非离子型高分子吸附树脂:对该材料非极性和弱极性有机物具有特殊的吸附作用,主要应用于分析化学和环境保护领域中,用于吸附和分离处在气相和液相(主要是水相)中的有机分子.(2)亲水性高分子吸水剂:具有亲水性分子结构,可以被水以较大倍数溶胀,广泛用于土壤保湿和生理卫生用品等方面.(3)金属阳离子配位型吸附剂:这种高分子材料的骨架上带有配位原子或配位基 团,能与特定金属离子进行络合反应,生成配位键而结合.这种材料也称为高分子螯合剂,多用于吸附和分离水相中的各种金属离子.(4)离子型高分子吸附树脂:当高分子骨架中含有某些酸性或碱性基团时,在溶液中解离后具有与一些阳离子或阴离子相互以静电引力生成盐的趋势,因而产生吸附作用.最常见 的有各种离子交换树脂,它们被广泛地用来富集和分离各种阴离子和阳离子.1.2 按使用条件和外观形态分类 根据使用条件和外观形态,吸附性高分子材料主要分为以下4类.(1)微孔型吸附树脂[2] :外观呈 颗粒状,在干燥状态下树脂内的微孔很小,当作为吸附剂使用时,必须用一定溶剂进行溶胀,溶胀后树脂的三维网状结构被扩展,内部空间被溶剂填充形成凝胶,因此也称为凝胶型树脂.(2)大孔型吸附树脂[3]:特点是在干燥状态下树脂内部就有较高的孔隙率、大量的孔洞和较大的孔径.这种树脂不仅可以在溶胀状态下使用,也可在非溶胀状态下使用.因这种树脂具有足够的比表面积,其孔洞是永久性的.(3)米花状吸附树脂[4]:外观为白色透明颗粒,具有多孔性、不溶解性和较低的体积密度.由于这种树脂在大多数溶剂中不溶解不溶胀,因此,只能在非溶胀的条件下使用,树脂中存在的微孔可允许小分子通过.(4)交联网状吸附树脂[5]:外观呈颗粒状,是三维交联的网状聚合物.由于网状结构,其机械稳定性较差,使用受到一定限制.交联网状吸附树脂是通过制备线性聚合物,引入所需的功能基团,然后加入交联剂进行交联反应制得.
室内空气净化材料与技术应用研究进展研究 为了使居住环境变得更加舒适和美观，很多人选择对室内空间进行装饰装修。但是由于在进行室内装饰装修时大多使用合成物质，导致室内空气污染较为严重，直接威胁到人们的生命健康安全。为此，就必须借助一定的室内空气净化材料与技术，对室内空气进行有效的改善。 标签：室内空气净化材料；净化技术；应用研究；研究进展 在日常生活中，人们处于室内环境的时间远远多于处于室外环境的时间，这使室内空气质量变得尤为重要，直接影响着人们的身体健康。为了对室内空气进行改善，人们使用了多种室内空气净化材料与技术，实现了对室内空气中有害物质的分离和转换，降低了室内空气对人体的危害程度。要想充分发挥室内空气净化材料与技术的价值，就必须明确室内空气净化材料与技术应用研究进展。 1 室内空气净化材料的应用研究进展 1.1 室内空气净化材料中的物理材料 顾名思义，室内空气净化材料中的物理材料主要借助物理吸附的原理，实现对室内空气质量的有效净化。目前，常用的室内空气净化物理材料主要包括活性炭、沸石、硅胶等。虽然同属于室内空气净化物理材料，但是其吸附性能却并不统一，并且由于室内空气净化物理材料的表面积和化学稳定性不同，而存在吸附性能方面的差异。其中活性炭为最为常见的室内空气净化物理材料，这主要因为活性炭具有稳定性强的特点，并且生产过程较为简易，可以大量进行生产。 1.2 室内空气净化材料中的化学材料 室内空气净化材料中的化学材料主要借助了氧化、还原等化学反应原理，使室内空气中的有害物质得到转化。目前市面上常见的室内空气净化化学材料大多数属于光触媒材料，也就是人们说的光催化材料，其中又以二氧化钛为主要应用材料。二氧化钛可以在太阳光等照明光源的作用下，被光源中的紫外线所触发，从而实现与室内空气有害物质的氧化还原反应，将有害物质转换为无害的二氧化碳和水，完成既定的室内空气净化目标。加之，二氧化钛对光源的温度并没有过高的要求，因此在应用时的束缚条件较少，是一种性价比较高的室内空气净化化学材料。 随着科学技术的发展，还有一种室内空气净化化学材料步入了人们的视野，那就是负离子材料。负离子材料在应用时，主要借助了电极中的一些天然矿物质，实现了在室内空气的作用下，可以释放出大量空气负离子的效果。这些负离子可以与室内空气中的有害物质进行氧化还原反应，从而去除室内空气中的有害物质，让室内空气变得更加健康和适宜。
室内空气净化材料净化原理及分类概述 摘要：室内空气处理技术成为有效提升和改善人类生存环境的有效途径。通过 对室内空气污染源的系统化探讨，分析了国内外关于空气净化技术的研究现状， 其中机械过滤技术为保证较优的净化效果，需定期更换滤网；活性炭吸附、膜分 离以及水洗净化等应用较广；化学方法中，光触媒技术、负离子技术等均可实现 高效的空气净化，但化学方法需考虑避免二次污染物的产生。市场上净化器包括 不同类型，包括传统的空气净化器产品以及光触媒、硅藻泥、净化剂等，需综合 评估其优劣进行合理选用。 关键词：室内空气；净化材料；净化原理；分类概述 1导言 随着我国经济技术的不断进步与发展，人们的生活质量得到提升，工作环境 也得到了相应的转变。以往的工作环境以室外作业为主，随着互联网的普及，人 们的工作环境极大部分已转为室内。但由于当前室内空气的质量有待提升，对人 体健康造成了威胁，所以基于当前背景下，空气质量检测与污染治理这一行业开 始兴起，检测与治理技术不断创新进步。 2室内污染物的主要来源 现代化公共建筑中室内空间结构较为复杂，室内环境相对密闭，人员密度较大，室内空气污染源主要包括以下几方面：首先是化学污染，包括建筑及装修材料、复合家具、燃烧产物以及家用化学品等释放的污染性化学气体，如甲醛、硫 化物、苯、碳氧化物以及其他有机气体VOC等；其次是生物污染，主要来源于潮湿环境中生活垃圾、装饰绿植、管道及办公系统中滋生出的病菌微生物，如真菌、花粉、细菌以及螨尘等。医疗系统作为现代化公共建筑系统的重要部分，其建筑 内部环境中病菌微生物的种类及数量均远超于其他公共建筑。此外，室内通风造 成的尘埃及飞絮等也对室内空气清洁度造成不利影响；最后是放射性污染，包括 建筑陶瓷、天然石材或电磁波辐射等方面，其中，建筑陶瓷包括建筑中常用的贴 墙瓷砖、洗手池以及马桶等陶瓷设备；电磁波辐射主要指手机、电脑、无线网络 模块等装置产生的电磁辐射；此外，建筑装修中采用的大理石材以及花岗岩石材 等也会产生一定的额放射性污染。 3室内空气环境质量检测技术 由于人们对于住宅装修的要求越来越高，需要多种装修材料的混合使用才能 实现，这就容易造成室内空气中对人体有害的化学物质超标，导致人体健康受损。随着每年由于室内空气污染死亡人数的不断增加，室内环境的空气检测与污染治 理开始引发社会的广泛关注。就实际情况而言，我国在空气质量检测这一领域的 发展要远远落后于欧美等国家，技术水平的发展仍有很大的空间。目前我国的检 测技术主要分为两种，一种是国家标准法，另一种是便携式仪器检测法。国家标 准法是通过采样仪器对空气进行采集，然后在实验室通过仪器去进行检测，这种 检测方法最大的特点是准确度高，检测结果具有法律效力；不过缺点也很明显， 不仅时间长，而且费用高，不适合广泛应用。便携式仪器检测法可以在采集空气 后现场出数据，具有时间快、花费小等优点，但是缺点就是容易受到周围环境干扰，准确度不够高。一般情况下，当遇到需要通过法律途径处理的环境污染纠纷时，一律采用国家标准法。 4室内空气环境污染治理技术 4.1负离子净化技术
功能高分子材料研究进展 摘要 功能高分子材料是高分子学科中的一个重要分支，它是研究各种功能性高分子材料的分子设计和合成、结构和性能关系以及作为新材料的应用技术，它的重要性在于所包含的每一类高分子都具有特殊的功能。它主要包括化学功能高分子材料、光功能高分子材料、电、磁功能高分子材料、声功能高分子材料、高分子液晶、医用高分子材料几部分，这一领域的研究主要包括研究分子结构、组成与形成各种特殊功能的关系，也就是从宏观乃至深入到微观，以及从半定量深入到定量，从化学组成和结构原理来阐述特殊功能的规律性，从而探索和合成出新的功能性材料。本文主要论述了在工程上应用较广和具有重要应用价值的一些功能高分子材料，如吸附分离功能高分子、反应型功能高分子、光功能高分子、电功能高分子、医用功能高分子、液晶高分子、高分子功能膜材料等。 关键词:高分子材料；功能高分子；功能材料； Abstract Functional polymer materials is an important branch of polymer science, it is the study of various functional polymer molecular design and synthesis of relationship between structure and properties and application technology as a new material. its importance is that contains every kind of polymer has special function it light functional polymer materials mainly include chemical functional polymer materials electric magnetic functional polymer materials acoustic functional polymer materials, polymer liquid crystal sections medical polymer materials, the research of this field mainly includes the study of the function of the molecular structure and formation of various sorts of special relationship, which is from the macro and go deep into the micro, and from the quantitative and semi-quantitative into from the chemical composition and structure principle to explain the special function of regularity, to explore and this paper mainly discusses the synthesis of new functional materials. Keywords：high polymer materials; functional polymer; functional Materials;
高分子吸附剂的应用及其发展 [摘要]高分子吸附剂的研制和应用是近年吸附工艺研究的一个重要课题。介绍了高分子吸附剂在水处理、医药卫生、机械加工、农业园艺、日用化工用品等不同领域的研究进展情况，对其吸附机理及其应用上的优越性作了简单论述，并对高分子吸附剂的进一步发展及应用进行了展望。 近年来随着科学技术的发展，吸附分离法的技术目前已经得到了广泛应用，吸附分离不仅在化学工业中已发展成一种必不可少的单元操作过程，而且在其他领域也显示出了很强的实用性，尤其在环境治理过程中已成为一门独特的技术，在废水治理的过程中已经有了广泛应用。吸附技术在应用上有很多优点，但其主要缺点是固体吸附剂的吸附容量小，因而需要大量的吸附剂，使设备体积庞大;吸附剂是固体，使连续操作设备结构复杂化川;一般吸附剂价格都比较高，所以其使用费也较高。吸附剂的化学组成和表面性质是吸附操作能否正常进行的决定性因素，所以吸附剂就成了吸附能否广泛应用的关键所在。 多年来人们对吸附剂一直进行着广泛深人的研究，随着高分子工业的飞速发展和人们对高分子化工产品的需求日益扩大，高分子吸附剂以其性能好、价格低的优点推动了吸附工艺的进一步广泛应用，并且在水处理、卫生医疗、农业园艺、建筑、食品加工等各个方面显示出了不可替代的作用。当前，研制性能良好、选择性强和价格低廉、降低生产成本的高分子吸附剂成为高分子吸附剂工艺研究的重要方向。 1商分子吸附荆的主要用途 1.1高分子吸附剂在水处理方面的应用 随着工农业的发展，近岸海域的污染日趋严重，其中重金属离子浓度较大洋海水高数十倍甚至数百倍，因此吸附水中污染物及重金属离子成为高分子吸附剂进行水处理的重要任务。 高分子吸附剂去除水中的重金属离子可以采用“动态流水”和“半静态”吸附原理。“动态流水吸附”即让水按照一定的流速通过装有高分子吸附剂的管子，水经吸附去除重金属离子后进行排放。“半静态吸附”其原理见图 图1半静态吸附原理 半静态吸附装置是由5个吸附床、吊绳、重陀组成，其中吸附床是用无毒塑料制成的框架、固定筛绢内外衬里、将高分子吸附剂装人其中.并用吊绳及重舵悬挂于水中，垂直水流水平放置，依靠水中均匀充气使水流形成垂直方向对流，透过交错设置的吸附床通过多次水循环，直至基本吸附去除水中重金属离子。不管是动态吸附还是半静态吸附、均能有效去 除重金属离子。 袁有宪a}用高分子吸附剂从盐度30, pH为8.30左右的海水中动态和半静态吸附除去铜、锌、铅、锅离子。动态吸附结果表明，对海水中重金属离子的吸附容量为Cu}``>Pb2*>Zn2}Cdz*，吸附选性为Cu2'>Zn}Pb2*>Cd}"。半静态吸附17 h，对12.1 wg/L的Cu)除去率为89.3%;对22.5 w岁L的Zn2为82.7%;对104.8 wg/L的Pb2十为59.4% ; 200.8 E.},g几的Cdz‘为59.0%。为消除重金属离子对海洋生物幼体的毒性，提供了一种极其有效的方法。曲荣君【翔采用先使壳聚糖(CTS)与过渡金属离子(Cuz*或Ni2*)形成配合物，然后在稀碱条件下用环氧氯丙烷(ECH)进行交联，最后用稀酸除金
空气净化器的效果分析 环保网整理 让各方争论不休的PM2.5使得多年不温不火的空气净化器市场急剧升温。除PM2.5入肺颗粒物、除异味、除甲醛……多数产品不仅一专多能，其强大的功能也仿佛可以让污染去除率接近100%。由于室内空气污染都是持续释放的，用空气净化器不可能一劳永逸，而且由于标准还不完善，一些产品并非出自可靠的检测方法，有夸大宣传之嫌。 采用技术 常用的空气净化技术有负离子、净离子群、静电除尘、HEPA高效过滤等，一种声称采用了流光能技术的产品，其宣传页面上介绍说：这是一种能在三维空间里产生大量高速电子的等离子放电技术。高速电子具有强大的氧化分解能力，可以迅速分解包括细菌、病毒、甲醛以及过敏原等在内的多种有害物质。 负氧离子浓度 室内空气污染有多种，并且都是持续释放的，因此不可能开机一段时间后就完全解决问题。同时，虽然技术进步让空气净化器的净化能力不断增强，但是有些净化技术还不够完善，其功效究竟如何仍然存在争议，还有一些技术甚至可能带来其他问题。 海边、森林等地虽然负离子含量高，但那都是天然生成的，而人造负氧离子是否具有相同的功效，目前还没有科学论证。世界卫生组织公布的标准是每立方厘米含有1000个以上负离子才对人体有益，但人造负离子的浓度衰减非常快，距离发生器2.5米以上，负离子的浓度就降到5%以下。 过滤材料选择 目前企业普遍采用的HEPA高效过滤材料，的确具有过滤PM2.5极小颗粒物的能力，同时由于病菌是附着在粉尘上的，因此也具有一定的除菌功能。但是，病菌只是被截留下来，并没有被杀死，在密闭潮湿的空间里反而更容易繁殖，并有可能再次散播在空气中。为了消灭细菌，有些企业采用了等离子放电技术，该技术通过将空气中的水分解成带负电的离子，与污染物发生氧化作用，从而达到去除污染的作用。但是，这个技术会释放臭氧，而臭氧对人体粘膜会产生刺激作用，控制不好就会对人体造成危害，另一方面，臭氧也是一种强氧化剂，对电器产品中的橡胶、塑料均会产生不良影响，天长日久就埋下了安全隐患。还有些产品采用紫外线灯杀菌，但是在医院进行紫外线灯杀菌时，人是必须离开的。 多项标准 我国首个空气净化器推荐性国家标准GB18801-2002《空气净化器》直接从美国标准翻译引用。由于美国当地污染物主要为可吸入颗粒物，如粉尘、花粉和香烟烟雾等，而较少有化学污染，因此该标准对化学污染物的去除功能未进行限定。2008年标准修订时，增加了对化学污染物净化的要求，但是由于欧美标准中都没有此项标准限值和检测方法，而我国又缺少相关的数据，因此出台的标准具有一定的局限性，而直接引用测试条件在单位转换时又存在失误，造成在我国目前仅有很少量机构能够进行达到标准要求的检测。同时，标准增加了净化效能的要求，这一指标是洁净空气量与功率的比值，消费者难以理解，企业也就没有进行检测和标注的热情。以上种种原因，造成标准执行难。 此外，GB/T18801-2008《空气净化器》在检测中只要求检测空气净化器1小时甚至更短时
空气净化器的现状分析 1. 前言 近两年，雾霾天气持续增多，很多城市PM2.5值频频爆表，空气质量时常处于中度或重度污染。虽然政府不断加空气污染的治理力度，但专家表示，由于雾霾成因复杂，这种治理 短时间并不会得到明显改善。或许正是看到了雾霾治理的长期性和艰巨性，为了呼吸到干净的空气，国内越来越多的人群开始选购空气净化器。但市场上各种功能，各种品牌的空气净 化器产品众多，目前市场上主流的空气净化器有欧系产品：布鲁雅尔、飞利浦等主要是以 过滤为主的净化器，一般只有三层过滤粗过滤网、活性炭层及HEPA过滤胆这三种材制，有的可能叫法不同，这种净化器统称为吸附式净化器，这种净化器只对烟、尘、PM2.5等常规气系有效，能装修污染的效查甚微！；日系产品如夏普、松下、日立等品牌，在欧系的基础之上，增加了负离子、净离子群等概念，对装修污的效果有待考证！ 2. 主要技术 2.1吸附能力很强的“活性炭吸附技术” 针对粉尘颗粒的，简单地说，就是指利用活性炭对空气中的颗粒物进行吸附，应用于绝大多数的空气净化器。活性炭又分为椰壳类、果壳类和煤炭类三种，吸附能力以椰壳类活性炭最强，选购时请多注意。 优点：吸附能力很强，能够有效吸附室内空气中的有害物质（诸如粉尘、微粒、游离分子、细菌等）。 缺点：活性炭只能暂时吸附，并且随温度、风速升高，所吸附的污染物就有可能游离出 来，所以要经常更换过滤材料，避免吸附饱和。 2.2对二手烟污染、有显著效果的“负氧离子技术” 针对二手烟的，指的是空气负离子发生器的应用，也是种基础净化技术，应用于绝大多 数的空气净化器。空气负离子能还原来自大气的污染物质、氮氧化物、香烟等产生的活性氧（氧自由基）、减少过多活性氧对人体的危害；中和带正电的空气飘尘无电荷后沉降，使空气 得到净化。 优点：负氧离子净化器，对二手烟污染效果显著并能有效除尘、能有效增强血液携氧能力，并有效促进人体新陈代谢改善睡眠，同时释放微量臭氧具有一定杀菌消毒效果。
室内空气净化材料净化原理及分类概述 王志霞，张 芳，董志勇，杨志光 （中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013） 【摘要】根据净化材料的净化原理，对室内空气净化材料进行了分类，分为物理性净化材料、化学性净化材料、生物性净化材料和复合性净化材料。同时对每种净化材料的优缺点进行了介绍。 【关键词】空气净化材料；物理性；化学性；生物性；复合性 【中图分类号】 TU834.8；X51 【文献标志码】 A 【文章编号】 1671－3702（2018）04－0087－03 0 引 言 随着人民生活水平的提高，室内装饰装修材料和家居制品的大量使用，室内装饰装修及家居制品引起的室内空气污染物超标也日益突出。据笔者单位的检测数据，按 GB/T 18883－2002《室内空气质量标准》检测新装修后的室内空气质量，其超标率达到了约 80 %。为了消除或减少室内空气污染，室内空气净化技术营运而生，空气净化作为一个新兴产业，日益兴起，其主流的产品是动力性的空气净化器和静态性的空气净化材料。目前生产化学处理剂（净化材料）的企业已达 1 000 多家，60 % 的装饰装修材料厂家具有净化功能材料产品。目前市场上有近千种室内空气净化材料，种类繁多，本文将根据室内空气净化材料的净化机理对空气净化材料 基金项目：中国建筑科学研究院有限公司自筹基金课题“室内空气净化材料净化性能及环保性能研究” 作者简介：王志霞，女，高级工程师，研究方向为建筑环境和建筑材料检测技术。进行分类。同时对每种室内空气净化材料的优缺点进行介绍。 根据室内空气净化材料的净化机理，可以分为四大类，物理性净化材料、化学性净化材料、生物性净化材料和复合性净化材料。 1 物理性净化材料 物理性净化材料主要包括孔状材料和静电式材料，孔状材料主要是通过其本身的多孔性来吸附室内的空气污染物，其典型的材料是活性炭、硅藻泥、各种过滤网、沸石、硅胶、分子筛等。 活性炭是在空气净化领域应用最广的一类材料，其特点是比表面积大，空隙结构发达，具有很强的吸附能力，且可以再生。活性炭的孔径为 5～500 μm，孔内总表面积高达 700～2 300 m2/g，可以吸附室内空气中的甲醛、苯系物和 VOC。这种吸附材料的优点是有一定的吸附作用，不会产生二次污染物；缺点是活性炭吸附效率 The Summary of Theory and Classification for Indoor Air Purification Materials WANG Zhixia，ZHANG Fang，DONG Zhiyong，YANG Zhiguang （China Academy of Building Research，Beijing 100013，China） Abstract：According to purification theory of air purification materials，indoor air purification materials can be divided into four types，including physical purification materials，chemical purification materials，biological purification materials and complex purification materials. Meanwhile，this paper introduced the advantage and shortcoming of each material. Keywords：air purification materials；biological；chemical；biological；complex - 87 -
图片简介: 本技术介绍了一种实验室空气净化器，包括净化桶，所述净化桶上端设置有吸气装置，所述吸气装置包括吸气头和开设与吸气头下端的自动导向门；所述净化桶内设置有吸排风机和用于过滤净化有毒有害气体的过滤净化物质；所述净化桶与所述吸气装置之间设置有固定盘；所述吸气装置下端连接有可伸缩关节；所述固定盘与所述净化桶之间设置有限位器，所述可伸缩关节插入到所述限位器内。本技术的一种实验室空气净化器，结构简单，使用方便，成本低，节能环保。对实验时所产生的有毒、有害以及难闻气体的过滤和净化率达80%以上，是目前真正能对实验时产生的有毒、有害以及难闻气体起到过滤和净化效果的装置。 技术要求
1.一种实验室空气净化器，包括净化桶，其特征在于，所述净化桶上端设 置有吸气装置，所述净化桶内设置有吸排风机和用于过滤净化有毒有害气体的过滤净化物质。 2.根据权利要求1所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述净化 桶与所述吸气装置之间设置有固定盘。 3.根据权利要求2所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述固定 盘通过内置螺纹与所述净化桶连接。 4.根据权利要求2所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述吸气 装置下端连接有可伸缩关节。 5.根据权利要求4所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述固定 盘与所述净化桶之间设置有限位器，所述可伸缩关节插入到所述限位器内。 6.根据权利要求5所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述限位 器上设置有若干个带弹簧的限位球。 7.根据权利要求1-6任一所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所 述吸气装置包括吸气头和开设与吸气头下端的自动导向门。 8.根据权利要求7所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述自动 导向门为对开两扇设置。 9.根据权利要求7所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述自动 导向门口部设置有防护网。 10.根据权利要求1所述的一种实验室空气净化器，其特征在于，所述过滤 净化物质为聚氨酯活性炭、臭氧和可对苯、酸、胺、氯四大类气体起到吸附分解作用的高分子固体催化剂中的一种或几种。 说明书 一种实验室空气净化器
功能吸附高分子材料发展现状与应用 李伟 （太原工业学院环境与安全工程系环境工程132066326） 摘要：功能高分子材料是20 世纪60 年代发展起来的新兴领域，是高分子材料渗透到电子、生物、能源等领域后涌现出的新材料。该类材料一般指在原有力学性能基础上，还具有化学反应活性、光敏性、导电性、催化性、生物相容性、药理性、选择分离性、能量转换性、磁性等功能的高分子及其复合材料。由于其具有轻、强、耐腐蚀、原料丰富、种类繁多、制备简便、易于分子设计等特点，其研究和发展十分迅速。目前的研究主要集中以下方面: 光功能材料、电功能材料、反应型功能材料、吸附分离功能材料、生物医用功能材料、液晶材料、功能膜材料、环境敏感材料、智能材料等。 介绍了吸附性高分子材料的种类、特点及结构与吸附性能的关系，综述了高分子吸附剂在水处理、医药、机械加工等不同领域的研究进展情况。 关键词：高分子吸附剂；结构；性能；应用 0 前言 随着科学研究和生产技术的不断发展，吸附性高分子材料正迅速进人人们的生产和生活领域中，目前已经成为重要的有机功能材料之一。吸附性高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的高分子材料。 1 种类和特点 功能吸附高分子材料主要是指那些对某些特定离子或分子有选择性亲和作用的高分子材料。这类高分子材料具有较大的表面积和适当的孔径，可从气相和溶液中吸附某些物质，从而实现复杂物质的分离与各种成分的富集与纯化及检验。从外观形态上
看，主要有微孔型、大孔型、米花型和大网状树脂几种。其吸附性不仅受到结构和形态等内在因素的影响，还与使用环境关系密切。如：温度因素和周围介质等。在吸附树脂出现之前，用于吸附目的的吸附剂已经广泛使用，例如活性氧化铝、硅藻土、白土和硅胶、分子筛、活性炭等。而吸附树脂出现之后，作为吸附剂的一大分支，是吸附集中品种最多，应用最晚的一个类别。 吸附树脂出现在上世纪六十年代，我过于1980年以后才开始有工业规模的生产和应用。目前吸附树脂的应用已经遍及许多领域，形成一种独特的吸附分离技术。由于结构上的多样性，吸附树脂可以根据实际用途进行选择或设计，因此发展了许多有针对性用途的特殊品种。这是其他吸附剂所无法比拟的，也正是由于这种原因，吸附树脂发展速度很快，新品种新用途不断出现，吸附树脂及其吸附分离技术在各个领域中的重要性越来越突出。 当然，无论是大孔性离子交换树脂还是吸附功能树脂来说，都具有很大表面积，根据表面化学的原理，表面具有吸附能力，原则上任何物质均可被表面所吸附，虽表面性质、表面立场的不同，吸附具有一定的选择性。吸附功能不同于离子交换功能，吸附量大小和吸附的选择性，决定与诸多因素，其中最主要决定于表面的极性和吸附物质的极性。 1.1 按照吸附性高分子材料的性质和用途,可将其分为以下几类。 1.1.1 非离子型高分子吸附树脂:对该材料非极性和弱极性有机物具有特殊的吸附作用,主要应用于分析化学和环境保护领域中,用于吸附和分离处在气相和液相(主要是水相)中的有机分子。 1.1.2 亲水性高分子吸水剂:具有亲水性分子结构，可以被水以较大倍数溶胀,广泛用于土壤保湿和生理卫生用品等方面。 1.1.3 金属阳离子配位型吸附剂:这种高分子材料的骨架上带有配位原子或配位基团,能与特定金属离子进行络合反应，生成配位键而结合。这种材料也称为高分子螯合剂,多用于吸附和分离水相中的各种金属离子。 1.1.4 离子型高分子吸附树脂:当高分子骨架中含有某些酸性或碱性基团时,在溶液中解离后具有与一些阳离子或阴离子相互以静电引力生成盐的趋势，因而产生吸附作用。 1.2 按照使用条件和外观形态，吸附性高分子材料主要分为以下4类。 1.2.1 微孔型吸附树脂:外观呈颗粒状,在干燥状态下树脂内的微孔很小,当作为吸附剂使用时,必须用一定溶剂进行溶胀,溶胀后树脂的三维网状结构被扩展,内部空间被溶剂填充形成凝胶,因此也称为凝胶型树脂。 1.2.2 大孔型吸附树脂口:特点是在干燥状态下树脂内部就有较高的孔隙率、大量的孔洞和较大的孔径.这种树脂不仅可以在溶胀状态下使用,也可在非溶胀状态下使用.因这种树脂具有足够的比表面积,其孔洞是永久性的。 1.2.3 米花状吸附树脂:外观为白色透明颗粒,具有多孔性、不溶解性和较低的体积密度.由于这种树脂在大多数溶剂中不溶解不溶胀，因此，只能在非溶胀的条件下使用,树脂中存在的微孔可允许小分子通过。 1.2.4 交联网状吸附树脂:外观呈颗粒状,是三维交联的网状聚合物.由于网状结构,其机械稳定性较差,使用受到一定限制.交联网状吸附树脂是通过制备线性聚合物,引入所需的功能基团,然后加人交联剂进行交联反应制得。 1.3 按照功能高分子吸附材料的吸附机理可以分为以下两类 1.3.1 化学吸附高功能分子包括离子交换树脂，其主要应用是再：清除离子，离子交换，酸碱化学催化反应等方面，整合树脂可通过选择性螯合作用而实现对各种金属离子的浓缩和富集，因此，其广泛地运用与分析检测。污染治理，环境保护和工业生产等领域。物理吸附功能高分子根据其极性大小可分为非极性，中极性和强极性三类。该类的功能高分子的吸附主要靠氢键和偶极作用进行。主要应用与：水的脱盐精制、药物提取纯化、稀土元素的分离纯化、蔗糖及葡萄糖溶液的脱盐脱色等。例如：离子
空气净化器甲醛CADR实验操作手册 一、实验所需药品 (2) 二、实验设备 (2) 三、试剂配制 (2) 1.甲醛用水 (2) 2.吸收原液 (2) 3.吸收液 (2) 4. 0.1mol/L盐酸溶液 (2) 5. 1%硫酸铁铵溶液 (3) 6. 甲醛标准溶液 (3) 四、标准曲线 (3) 1.甲醛标准系列 (3) 2.计算因子Bg (3) 五、实验舱准备 (4) 1.净化器放置 (4) 2.采样点布置 (4) 3.实验器材准备 (4) 3.调节实验舱参数 (4) 六、采样管 (4) 七、采样方法 (4) 1.一孔采样法（CADR≤170） (5) 2.两孔交叉采样法（170＜CADR≤300） (5) 3.三孔交叉采样法（300＜CADR≤400） (5) 八、净化器测试步骤 (6) 1.添加甲醛 (6) 2.初始浓度 (6) 3.开机 (6) 4.采样结束 (6) 九、分析计算 (6) 十、实验结束 (7) 附录A：移液枪的使用注意事项 (8) 附录B：溶液配置 (9) 附录C：分光光度计使用注意事项 (9) 附录D：CADR计算公式及原理 (10)
一、实验所需药品 1.酚试剂（C6H4SN(CH3)C:NNH2·HCl），分析纯。 2.硫酸铁铵（NH4Fe(SO4) 2·12H2O），分析纯。 3.浓盐酸，分析纯。 4.水中甲醛标准样品，100mg/L 20mL。 二、实验设备 1. 恒流采样器：流量范围0~1L/min。流量稳定可调，恒流误差小于2%，采样前和采样后应用皂膜流量计校准采样系列流量，误差小于5%。 2.分光光度计：在630nm测定吸光度。 3.移液枪：最大体积分别为5mL和1mL。 4.具塞比色管，具塞量筒，大型气泡吸收管，容量瓶等。 三、试剂配制 1.甲醛用水 甲醛用水为重蒸馏水，是用双重蒸馏水器，在二次蒸馏的横式烧瓶内加约0.2mg高锰酸钾和氢氧化钠（除去有机物和二氧化碳），进行蒸馏所得的二次蒸馏水。 2.吸收原液 用天平称取0.1g酚试剂(使用后放回冰箱中保存)，放入小烧杯中，加甲醛用水溶解，倾于100mL具塞量筒中，加入甲醛用水定容至刻度线，摇匀。放入冰箱中，可保存三天。三天之后必须重配。 3.吸收液 用移液枪吸取5mL吸收原液于100mL棕色容量瓶中，加甲醛用水定容至刻度线，摇匀。此吸收液现用现配，最多不得超过12h。 4. 0.1mol/L盐酸溶液 用移液管吸取8.5mL浓盐酸至1000mL容量瓶中，加水定容至刻度线，摇匀。
药用高分子材料的应用与发展 学院：药学与化学学院 班级：10级药学2班 学号：2010102251 姓名：刘盟 摘要：随着人民生活水平的提高，人们对于医疗保健方面的要求也越来越强，使得对于生物药用材料的要求也越苛刻。本文介绍了药用高分子材料的分类、特性及研究成果，详细阐述了生物药用功能高分子材料近年来的应用研究及发展状况，展望了未来的药用高分子材料的发展趋势。药用高分子材料，详细阐述了高分子材料在生物医学领域的应用，同时对我国生物药用高分子材料未来的发展趋势进行了展望。 关键词：药用高分子应用状况发展趋势生物医学功能替代 Application and Development of Biomedical Polymer Materials Abstract: with the improvement of people's living standard, people for the health care requirements are increasingly high, such that for a biological medical material requirements are more demanding. This paper introduces the medical polymer materials classification, characteristics and research, elaborated the biomedical functional polymer materials research and development status, prospect of the future development trend of medical polymer materials. Medical polymer materials, expounds in detail the polymeric materials in the field of biomedical applications, at the same time our biomedical polymer materials in the future development trends in the future. , Key words: medical polymer application development trend of biomedical function replacement. 正文： 药用高分子材料的现状：药用高分子材料是具有生物相容性、经过安全评价且应用于药物制剂的一类高分子辅料。在药物制剂领域中 高分子的应用具有久远的历史。人类从远古时代在谋求生存和与疾病斗争的过程中即已经广泛的利用天然高分子材料，如淀粉、蛋白质、多糖等 天然的高分子在传统的药剂中是不可或缺的粘合剂、赋形剂、乳化剂、助悬剂不过还没有建立高分子的概念。1930年高分子概念被承认后 随着工业、医学及其他民用工业的需求日益迫切 合成高分子材料随即大量涌现 聚维酮的合成并在1939年取得专利其后用于血浆代用品的应用以及在药剂工业中的应用显示了重要的作用。我国的药用高分子材料的研究和开发起步较晚 质量与数量同国外还有一定的差距。近年来也有相当数量的药用高分子材料被开发应用。如淀粉的改性产物、纤维素及其衍生物、丙酮酸树脂类等 除渗透型外有的已有大吨位的生产能力。虽起步较晚 但已逐步为广大医患人员所接受 并对它有着高度的评价。药用高分子材料作为一门边缘科学,融合了高分子化学和物理、高分子材料工艺学、药理学、病理学、解剖学和临床医学等方面的知识,还涉及许多工程学问题。从目前国内外的趋势来看 生物药用高分子材料的发展,对于战胜危害人类的疾病,保障人民身体健康,探索人类生命奥秘具有重大意义。药用高分子材料与低分子药物相比，药用高分子具有低毒、高效、缓释、长效、可定点释放等优点。药用高分子必须具备下列条件：（1）本身及其分解产物应无毒，不会引起炎症和组织变异反应，无致癌性；（2）进入血液系统的药物不会引起血栓；（3）具有水溶性，能在体内水解为具有药理活性的基团；（4）能有效到达病灶处，并