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利用静电纺丝技术制作高效去除颗粒物的空气净化器
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利用静电纺丝技术制作高效去除颗粒物的空气净化器

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  • 浏览次数:
  • 日期:2022-06-02 09:23

【概要描述】通过静电纺丝工艺制成功能化纳米纤维空气过滤器 (FNA) ,这种过滤器在去除空气中PM颗粒污染物的效果显著。

利用静电纺丝技术制作高效去除颗粒物的空气净化器

【概要描述】通过静电纺丝工艺制成功能化纳米纤维空气过滤器 (FNA) ,这种过滤器在去除空气中PM颗粒污染物的效果显著。

  • 分类:学术动态
  • 作者:高分子科学前沿
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  • 发布时间:2022-06-02 09:23
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导语: 环境空气中的有害颗粒物污染物(如PM颗粒)会对人体肺功能产生威胁,特别是小于2.5微米的小颗粒,容易引起肺部疾病。为提高对有害颗粒物的过滤效果,引入静电纺丝技术的空气过滤器以增强对 PM2.5 和 PM10–2.5 的去除受到了广泛关注。

 

1.功能性纳米纤维膜FNA

  静电纺丝是一种独特的技术,用于制造直径从微米到纳米水平纤维。粒度平均的纳米聚合物基电纺材料广泛用于空气过滤器应用。这些材料具有生物相容性、可清洗、可重复使用且重量轻。

 

土耳其的一个研究团队采用静电纺丝法制备了一种新型的聚乙烯醇(PVA)/碳纳米粒子(CNP)/茶叶提取物(TLE)功能化纳米纤维空气过滤器(FNA),这项研究成果发布在《Scientific Reports》上。

 

 

图1 静电纺丝制备PVA:CNP:TLE纳米纤维过滤器。

 

  茶叶提取物常被用作有害金属杂质的廉价有机吸附剂。而碳纳米粒子 (CNP)在各种常用溶剂中的高溶解性和高度稳定性,常被用于特定功能性空气过滤器的开发。而聚乙烯醇(PVA)作为一种可生物降解、生物相容的羟基聚合物,具有化学稳定性和优异的j机械性能,可用于制备功能膜材料。使用 CNPs、TLE 和 PVA 的共混物制备的纳滤膜具有提高的PM污染物的过滤效率,提高了抗微生物活性以及空气传播颗粒的金属吸附能力。

 

2.FNA纳米纤维膜的特性

  该研究团队对FNA的抗菌性能和紫外光防护性能进行了检验。测试了 PVA、PVA: CNPs 和 PVA: CNPs: TL的抗菌性能。PVA: CNPs: TLE 对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现抗微生物活性。在紫外光防护测试中,PVA: CNPs: TLE 纳米纤维毡的紫外产生性能由纳米纤维直径决定。较小的孔径被证明能产生更好的紫外线产生特性,因为它们能更有效地吸收紫外线辐射。

 

  研究团队用设计了基于电纺FNA的过滤器用于PM2.5和PM110-2.5颗粒的捕捉实验,结果表明,PVA: CNPs: TLE 纳米过滤器具有优异的PM过滤性能,PM2.5和PM10-2.5的去除效率分别为99.25%和99.29%。

 

图2 (a)设计用于测试PM2.5和PM10-2.5捕获效率的装置。(b)PVA、PVA: CNPs和PVA: CNPs: TLE的PM2.5捕获效率(c) PVA、PVA: CNPs和PVA: CNPs: TLE的PM10-2.5捕获效率。(d)显示PM捕获机理的示意图。

 

 

3.总结

在这项研究中,FNA 具有良好的紫外线防护特性,表现出良好的物理化学、机械和抗菌性能。电纺纳米纤维膜在其表面捕获尘粒,可以通过反冲洗或其他机械方法容易地去除尘粒。总之,这种独特的 PVA: CNP: TLE 纳米过滤器可广泛用于商业、家庭和工业场所。

原文链接https://doi.org/10.1038/s41598-022-12505-w

 

轻子纳米以静电纺丝设备和新材料制备为核心的高新技术企业,新材料制备涉及微纳米材料、生物材料、环保材料等领域,在静电纺丝领域具有多项专利技术。公司推动实验研发向实际产业应用,目前可提供科教型电纺设备、静电纺丝中试设备、近场直写设备和量产纳米纤维生产线。公司研发的全能型静电纺丝机E05适用于科研实验,可纺纤维结构多样。

 

 

 

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