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宁波大学张会红&张晓伟Polymers:具有特殊网状结构的电纺PAN-CuCl2复合纳米纤维膜的制备、表征及空气过滤应用
2023/3/20 9:28:09 易丝帮

DOI: 10.3390/polym14204387

 

近年来,日益严重的颗粒物(PM)空气污染问题促使人们对高性能空气过滤器的开发进行了广泛的研究。目前已经制备并开发出各种类型的静电纺丝纳米纤维膜,作为空气过滤器的核心部件。以新型聚丙烯腈(PAN)-CuCl2复合纳米纤维膜为滤膜,其PM去除效率高达99%以上,并且可以持续使用很长时间。通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜和压汞孔隙度仪研究了纳米纤维膜的纳米级形态特征。研究发现,在特定的CuCl2浓度下,该纤维膜呈现出一种特殊的网状结构,这大大提高了PM去除效率。总体而言,PAN-CuCl2复合纳米纤维膜能够有效解决空气过滤方面的一些紧迫问题。

 

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图1.具有不同CuCl2浓度的PAN-CuCl2纳米纤维的SEM图像:分别为(a)0wt%、(b)2wt%,(c)4wt%,(d)6wt%,(e)8wt%和(f)10wt%。插图是单根纳米纤维的高倍SEM图像。


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图2.(a)纳米纤维表面颗粒的EDS点。(b)不同CuCl2浓度的纳米纤维的平均直径和标准偏差分布(分别为0wt%、2wt%、4wt%、6wt%、8wt%和10wt%)。


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图3.显示网状膜的制备和作用于带电液滴的力的示意图。


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图4.具有不同CuCl2浓度(分别为0%、2%、4%、6%、8%和10%)的PAN-CuCl2静电纺丝复合纳米纤维膜的孔隙率。(b)具有不同CuCl2浓度(分别为0%、2%、4%、6%、8%和10%)的PAN-CuCl2静电纺丝复合纳米纤维膜的平均孔径和总孔径。


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图5.具有不同CuCl2浓度的PAN-CuCl2静电纺丝复合纳米纤维膜的孔径分布:分别为(a)0wt%、(b)2wt%、(c)4wt%、(d)6wt%、(e)8wt%和(f)10wt%。


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图6.(a)PM空气过滤器测试系统示意图。(b)纯PAN纳米纤维膜的机理示意图。(c)具有网状结构的PAN-CuCl2复合纳米纤维膜的机理示意图。


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图7.(a)具有不同CuCl2浓度的纳米纤维膜的去除效率和压降。(b)静电纺丝纳米纤维膜的长期PM2.5去除效率。(c)静电纺丝纳米纤维膜的长期PM10去除效率。(d)不同流速下静电纺丝纳米纤维膜的压降。(e)PAN-CuCl2电纺复合纳米纤维膜过滤PM2.5的质量因子。(f)PAN-CuCl2电纺复合纳米纤维膜过滤PM10的质量因子。

 


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