一种密闭环境有害气体吸附剂的制作方法

本发明涉及一种用于高效吸附和解离co2、co、甲醛等有害气体的吸附结构。

背景技术：

随着社会的发展，密闭空间的空气质量越来越受到人们的关注。开展密闭空间有害气体的净化技术研究成为当前所面临的课题之一。对于人机密闭的空间内，如飞机舱、潜艇、航天舱、地下建筑等，空气流动性差，容易产生许多有毒有害的气体。过高浓度的co2、co、甲醛等有害气体会扰乱人体正常新陈代谢，甚至会威胁人员的生命安全，因此开发出高效的co2、co、甲醛等有害气体的吸附剂对于解决上述问题具有重大的意义。

以co2为例，传统除去co2的方法主要是采用沸石吸附、膜分离技术和固态胺分离技术，但是这些除去co2的方法采用的材料多为无机材料或有机材料，由于材料的构型在吸附发生前已经确定，导致其吸附量有限，尤其在解析时仍需要外接能量，例如加热到一定的温度，增加了除去co2的成本。

专利cn101723542-a及cn101723542-b介绍了采用仿生膜的方式吸附水中的co2，但是其吸附种类单一，而且吸附量较少；而专利dd235424-a介绍了沸石吸附解析的过程，在解析过程中需要外加能量。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种密闭环境有害气体吸附剂，能够在有限的密闭环境及对通风条件苛刻的地铁、方舱等地下环境高性能的完成有害气体吸附。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种密闭环境有害气体吸附剂，由多个多肽蛋白构成中空柱状体，在中空柱状体内壁表面的每个多肽蛋白末端嫁接氨基或羧基官能团。

所述的中空柱状体能够在径向方向上自由膨胀收缩。

所述中空柱状体的外径为24～26nm，壁厚3～8nm。

所述的中空柱状体在密闭条件下使用。

所述的中空柱状体在一立方空间中的用量为0.3g。

本发明的有益效果是：克服了传统吸附剂吸附量少，解析耗能高的缺点，具有微管流动性、自由收缩性、生物安全性及解析易控制性的优点，通过嫁接氨基团、羧基，使其在有限空间内最大量吸附co2、co、甲醛等有害气体，可以广泛使用于有限空间内co2、co、甲醛等有害气体的净化。

附图说明

图1是本发明的吸附剂结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明提供的一种密闭环境有害气体吸附剂，采用仿生物微管，由多肽蛋白4构成的微管，在管内部的每个多肽末端嫁接氨基、羧基相应的官能团。

所述的微管柔性材料能够在径向方向上自由膨胀收缩。

所述的微管的直径为24～26nm，微管壁厚3～8nm。

所述的微管在密闭条件下使用。

所述的微管在一立方空间中大致需要0.3g的用量，在大约2分钟的时间内可控制co2、co、甲醛等有害气体与o2的室内浓度比例，达到动态平衡。

本发明采用血红蛋白运输co2和o2的原理，开发了一种新型的co2、co、甲醛等有害气体生物吸附剂，利用在于微管上的多肽基质4是不断流动更新，在多肽基质表面嫁接氨基、羧基相应的官能团2能在不需要外界能量的情况下与通入微管的co2、co、甲醛等有害气体发生相应反应。一个co2、co、甲醛分子与四个亚基中的一个结合，与co2、co、甲醛分子结合之后的蛋白结构发生变化，造成整个蛋白结构的变化，使得第二个co2、co、甲醛分子相比于第一个co2、co、甲醛分子更容易结合另一个亚基，而它的结合会进一步促进第三个co2、co、甲醛分子的结合，以此类推直到构成四个亚基分别与四个co2、co、甲醛分子结合。而在释放co2、co、甲醛分子的过程也是这样，一个co2、co、甲醛分子的离去会刺激另一个的离去，直到完全释放所有的co2、co、甲醛分子，产生协同效应，更好地吸脱附co2、co、甲醛，而不需要外界能量。并且根据生物维管束内部可以嫁接氨基、羧基相应官能团的特点，使其表面存有大量相应的官能团，同时发生吸附或解析，根据环境中的co2、co、甲醛等有害气体与o2的比例不同，控制其被吸附物种类，如当co2、co、甲醛等有害气体的含量大于o2的含量时，吸附co2、co、甲醛等有害气体，反之则吸附o2。控制co2、co、甲醛等有害气体与o2的室内浓度比例(co2在0.3～0.5％，co在10ppm，甲醛在1.8～2.4ppm)，这种方式比传统的任何吸附方式都节能方便。

如图1所示，本发明的实施例中，一个co2、co或甲醛分子可以与四个亚基中的一个自由结合，结合co2、co、甲醛分子之后的亚基蛋白结构发生了变化，导致整个蛋白结构朝着易于亚基结合的变化，使得第二个co2、co、甲醛分子更容易结合亚基，而它的结合会加快促使第三个co2、co、甲醛分子的结合，直到四个亚基分别与四个co2、co、甲醛分子结合。同样的情况，释放co2、co、甲醛分子的过程与此类似。一个co2、co、甲醛分子分离，会影响另一个的分子分离，直到完全释放所有的co2、co、甲醛分子，进而产生协同效应，更好地吸脱附co2、co、甲醛，整个反应过程不需要外界能量。由于在整个过程中维管1内有存在可嫁接氨基、羧基相应的官能团2，因此可以将氨基等相应的官能团嫁接2其上，利用氨基等相应的官能团2与co2、co有害气体发生反应，

nhbnh2+co2＝nhbnhcooh＝nhbnhcoo-+h+(1)

nhbnh2+co＝nhbnhcoh＝nhbnhco-+h+(2)

由于柔性材料微管束1是不断流动的，可以及时更新吸附剂，并且微管束1在径向可以自由收缩，因此可以大量吸附co2、co、甲醛。此外，微管4可通过调节co2、co、甲醛有害气体与o2的浓度，使得co2、co、甲醛等有害气体解析出来，从而不需要外界能量，从而达到节能的效果。

本发明可以应用于低浓度co2、co、甲醛的密闭空间或者是对co2、co、甲醛等有害气体浓度有定量要求的密闭空间环境中，可作为净化剂广泛应用。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种密闭环境有害气体吸附剂，由多个多肽蛋白构成中空柱状体，在中空柱状体内壁表面的每个多肽蛋白末端嫁接氨基或羧基官能团，形成壁厚为3～8nm，外径为24～26nm的圆柱空腔。本发明利用微管具有径向收缩功能、内壁可以嫁接氨基、羧基相应的官能团、壁内蛋白质流动的特性及通过控制CO2、CO、甲醛等有害气体与O2浓度的比例自动调控吸附解析过程的优点，克服了传统吸附剂的结构固定、吸附量小及解析耗能的缺点，提高了吸附效果。

技术研发人员：杨佳琳;董洪涛;刘宇;杨佳;李海鹏
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十研究所
技术研发日：2018.07.19
技术公布日：2018.12.07