DOI:10.1016/j.jcis.2020.08.075

工业化不断发展带来的空气颗粒污染对公共健康构成了巨大威胁。因此，迫切需要开发具有高效率和性能的绿色空气过滤器。在这项研究中，介绍了一种新型的高效空气过滤膜，可用于户外防护。以聚乙烯醇（PVA）-木质素磺酸钠（LS）为原料，采用“绿色”静电纺丝和热交联的方法制备了空气过滤器复合纳米纤维材料。与纯PVA纳米纤维膜相比，添加LS有助于提高PM2.5去除效率。电纺PVA-LS膜的压降超过了原始PVA空气过滤器的压降。即使经过10次循环过滤，仍可保持出色的空气过滤性能。另外，由于引入了LS，PVA-LS复合纳米纤维膜表现出优异的机械性能和透明性。这项研究为高性能和高可见度的绿色滤材的设计和开发提供了新的见解，其中包括个人防护和建筑屏风。

图1.PVA-LS纳米纤维膜的制备和潜在应用。

图2.PVA纳米纤维膜和PVA-LS纳米纤维膜的表面形态和结构。（a）PVA纳米纤维膜的SEM图像。（b）PVA纳米纤维膜的直径分布。（c）PVA-LS纳米纤维膜的SEM图像。（d）PVA-LS纳米纤维膜的直径分布。

图3.PVA和PVA-LS纳米纤维膜的表征。（a）PVA和PVA-LS纳米纤维膜的FTIR图像。（b）PVA-LS纳米纤维膜的EDS图像。（c）PVA和PVA-LS纳米纤维膜的TGA图像。（d）PVA和PVA-LS纳米纤维膜的拉伸应力-应变曲线。

图4.（a）过滤之前和之后的PVA-LS纳米纤维膜的SEM图像。

图5.PVA和PVA-LS膜的过滤性能。纺丝时间对（a）纳米纤维膜过滤效率，（b）压降和（c）品质因数的影响。（d）多次过滤循环后PVA-LS膜的去除效率和压降。数据表示为平均值±标准误差，n=3。

图6.PVA-LS纳米纤维膜和其他膜的QF值。

图7.PVA-LS纳米纤维膜在人身保护中的应用。（a）PVA-LS纳米纤维膜的照片，作为可穿戴式空气过滤器的一个例子。（b）制备的用于去除PM2.5的PVA-LS呼吸面罩的过滤效率、压降与气体流速之间的关系。数据表示为平均值±标准误差，n=3。

图8.PVA纳米纤维膜和PVA-LS纳米纤维膜的透射率。覆盖有PVA纳米纤维膜（底部）和PVA-LS纳米纤维膜（顶部）的南京林业大学徽标。