近年來,霧霾天氣頻繁出現,嚴重的空氣污染問題備受人們關注。空氣中PM2.5細顆粒物嚴重威脅人們的身體健康。PM2.5細顆粒物是指環境空氣動力學直徑小于或等于2.5微米的顆粒物,其在空氣中的含量越高,空氣污染就越嚴重。通常情況下,粒徑在10微米以上的較大顆粒物會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被鼻腔內的絨毛阻擋,雖然一部分能夠進入上呼吸道,但可通過痰液等排出體外,對人體健康危害相對較小。而人體的生理結構對粒徑在2.5微米以下的PM2.5細顆粒物,沒有有效過濾和阻攔的能力;PM2.5細顆粒物的粒徑小,活性高,且在大氣中停留時間長、輸送距離遠,影響范圍大,被吸入人體后會進入支氣管甚至肺部,引發多種疾病。此外,PM2.5細顆粒物可作為有毒有害物質、病毒和細菌的載體為疾病的傳播推波助瀾。因此,研制空氣PM2.5細顆粒物的高效過濾材料具有重要的意義。
日常生活中使用最普遍的空氣過濾產品是過濾口罩,在過濾口罩中普遍使用普通紗布、無紡布等濾料,其纖維較粗、纖維之間的孔隙較大,對PM10以上的大顆粒物具有較好的過濾效果,但難以高效清除空氣中PM2.5細顆粒物。目前存在的一個主要問題是市場上許多過濾口罩對PM2.5細顆粒物的過濾效率偏低。除了對PM2.5細顆粒物的過濾效果不理想外,一些過濾口罩的透氣性也較差。當吸氣阻力過大時,人佩戴后有可能出現頭暈、胸悶等不適癥狀。因此,急需研發過濾效率高并且透氣性好的過濾材料和過濾口罩,以滿足人們日常生活和工作的需求。
最近,中國科學院上海硅酸鹽研究所研究員朱英杰帶領的科研團隊在可用于高效清除空氣PM2.5細顆粒物的新型過濾紙的研究中取得新進展。該團隊在之前羥基磷灰石超長納米線耐火紙的研究工作基礎上,成功研制出一種可高效清除空氣PM2.5細顆粒物的新型羥基磷灰石超長納米線基過濾紙,以及以該材料作為濾芯的過濾口罩。該新型過濾紙生物相容性好、環境友好、無毒無害、柔韌性高、納米線之間可自組裝形成三維網絡納米多孔結構、表面吸附能力強,可有效攔截、吸附和過濾空氣PM2.5細顆粒物,過濾效率高。另外,為顯著改善新型過濾紙的透氣性,該團隊采用羥基磷灰石超長納米線作為主要構建材料,再與植物纖維復合,從而形成多級復合孔道結構,實現了在保持空氣PM2.5細顆粒物高過濾效率的同時,還可大大提高過濾紙的透氣性。
新型過濾紙對空氣PM2.5和PM10顆粒物的過濾效率均高于95%,并且具有良好的透氣性,過濾效率優于多種商品化口罩。更為重要的是,該新型過濾紙在中度、重度、嚴重污染等不同程度的空氣污染環境中,對PM2.5細顆粒物的過濾效率均高于95%,可作為核心過濾材料嵌入日常過濾口罩中,實現在各種霧霾天氣環境中個人的有效防護。此外,該新型過濾紙還可多次重復和長時間使用。該新型過濾紙還有望作為高效濾芯材料應用于空氣凈化器、空調等產品中。
該團隊還研制出一種具有抗菌功能的新型羥基磷灰石超長納米線基過濾紙,對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌等常見細菌具有高效抗菌活性,有望應用于高效抗菌過濾口罩。
相關研究結果發表在英國皇家化學會《材料化學期刊A》上 (Journal of Materials Chemistry A, 5, 17482–17491 (2017)),并申請一項發明ZL。
相關研究工作得到國家自然科學基金、上海市科委、中科院上海硅酸鹽所創新重點項目等的資助。
研制的新型羥基磷灰石超長納米線基過濾紙及以其作為濾芯材料的過濾口罩
同樣面對空氣污染,為何有人得肺炎,有人卻沒事?答案可能在于氣道中細菌的亞型。南非國家傳染病研究所參與的一項國際研究顯示,空氣污染會增加侵襲性肺炎球菌疾病患病風險,但風險高低、發病快慢,與人體呼吸道中肺......
待在室內就能免受有害空氣污染的影響嗎?一項12月2日發表在美國《國家科學院院刊Nexus》的新研究指出,燃氣和丙烷爐灶會釋放大量二氧化氮。這種污染物已被證實與哮喘、阻塞性肺病、早產、糖尿病和肺癌等多種......
記國家自然科學基金重大研究計劃“中國大氣復合污染的成因與應對機制的基礎研究”從霧霾籠罩到藍天白云,中國大氣污染治理的成功離不開科學的力量。美國彭博社曾評價:“中國7年的空氣污染治理相當于美國30年治理......
編者按:2025年全國兩會即將召開之際,為更好發揮互聯網在傾聽人民呼聲、匯聚人民智慧方面的作用,增強代表委員與網民之間的聯系,推進全過程人民民主建設,新華網推出“我請代表委員捎句話”建言征集活動,邀請......
近日,一項發表于《柳葉刀-星球健康》的研究發現,由于長期暴露于污染空氣中,印度數百萬人死亡。該研究指出,印度需要設立更嚴格的確保空氣質量的法規。由直徑小于等于2.5微米的顆粒物被稱為細顆粒物,它還有個......
美國耶魯大學醫學院研究人員近日在《公共科學圖書館·綜合》雜志上發表的一項新研究表明,生活在空氣污染較嚴重地區的人患濕疹的可能性更大。來自數十萬美國成年人的數據顯示,空氣PM2.5平均濃度每增加10μm......
隨著全球工業化發展,空氣污染對健康的影響日益受到關注。不久前,北京大學公共衛生學院研究人員聯合多家科研機構、醫院開展的一項覆蓋14萬余名孕婦的多中心臨床研究顯示,空氣細顆粒物(PM2.5)暴露可能導致......
咸寧市細顆粒物與臭氧協同控制監測網絡能力建設中標結果公告,項目分A、B兩包,金額共計1203萬元。其中賽默飛、力合兩品牌成主力中標,項目詳情如下:一、項目編號2024-YJGK-05;二、采購計劃備案......
一項新研究發現,汽車和人類活動造成的美國洛杉磯空氣污染正因該市的植物而加劇,其中一些植物為應對高溫和干旱而排放化學物質,而這些化學物質會導致有害的臭氧和被稱為PM2.5的顆粒物污染。6月20日,相關成......
日前,微軟開發的人工智能模型可以在不到一分鐘時間內準確預測全球空氣污染,甚至還能快速預測全球10天內的天氣。天氣預報正受益于人工智能的蓬勃發展。圖片來源:NESDIS/STAR/NOAA/Alamy該......