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华南理工大学:静电纺丝构建可主动捕获PM2.5的纳米纤维膜
2018/12/18 9:52:12 minhong

  易丝帮讯 近日,华南理工大学陈柔羲等人发明公开了一种可主动捕获PM2.5的纳米纤维膜材料的制备方法。该方法利用静电纺丝与纳米纤维技术,制备纳米复合纤维滤膜,该纳米复合纤维滤膜同时去除香烟烟雾污染的空气中颗粒物及PM2.5。该发明还测试了不同的纳米纤维复合膜对气溶胶的过滤效果及相应的压差、香烟烟雾污染的空气中对不同粒径颗粒物的净化效率及PM2.5去除率,以期制备最优净化效果的静电纺PAN/TiO2纳米复合纤维过滤膜,保护人们免受PM2.5污染,有效地提高人类生活环境质量。该发明由静电纺丝制得的纳米复合纤维本身带电荷,可以有效地吸收周围的细微颗粒物;比表面积大、孔隙率高、纤维直径可控、长径比大、空气透过性好。

  随着环境污染的日益严重和人们环境意识的加强,空气质量已成为全球关注的焦点,人们意识到空气过滤不仅要保护机械设备还要保护人。因此,空气过滤的应用范围越来越广泛。空气过滤最大应用是住宅楼,其次是商业和工业建筑。此外,过滤设备还常用于下列场合:洁净室、复印设备,室内空气净化器,空调器等等。其中住宅区的需求由于人们对生活质量的要求不断提高而不断增大,住宅原有的空气过滤系统已不能满足人们的需求,高性能的纳米纤维空气滤膜将成为首选替代品。

  该发明通过静电纺丝与纳米纤维技术制备出多种静电纺PAN/TiO2纳米纤维膜,其制备的纳米纤维具有纤维直径小、比表面积大和长径比大等特点,拥有高孔隙率和良好的空气透过性。用该滤膜作为空气中PM2.5和香烟烟雾污染的空气中颗粒物的过滤层,是一种理想的空气过滤净化材料,可应用于制作口罩、纱窗,以及用于空气净化器、滤清器、通风系统等设备中。


图1 PAN/TiO2纳米纤维复合空气过滤膜的形貌。


图2 不同PAN种类(3%TiO2)纳米纤维的直径分布:(a)PAN-1/TiO2;(b)PAN-2/TiO2


图3 PAN/TiO2纳米纤维膜的透气性变化趋势。


图4 PAN/TiO2纳米纤维膜对烟雾中不同大小的颗粒物去除效果。


图5 PAN-1/TiO2和PAN-2/TiO2纳米纤维膜在2小时内 PM2.5的去除过程。

  该发明与现有技术相比,具有如下优点和有益效果:1)由静电纺丝制得的纳米复合纤维本身带电荷,可以有效地吸收周围的细微颗粒物;2)比表面积大、孔隙率高、纤维直径可控、长径比大、空气透过性好;3)可与传统滤网融为一体,制成复合结构;用于室内空气净化器时,高效去除PM2 .5的同时可分解室内甲醛等污染物,替代多种滤芯材料串联的结构,简化空气净化器的结构;4)静电纺丝纳米纤维技术,工艺简单,成本更低。

  附:专利信息

  专利名 一种可主动捕获PM2.5的纳米纤维膜材料的制备方法
       申请公布号 CN 109023727 A
       申请公布日 2018.12.18
       申请号 201810999615 .8
       申请日 2018 .08 .30
       申请人 华南理工大学
       发明人 陈柔羲 程建华 罗紫芬 陈元彩 周心慧 武士川

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