[发明专利]一种电纺复合微纳米纤维空气过滤膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电纺复合微纳米纤维空气过滤膜及其制备方法。

背景技术

空气污染是大气中污染物浓度达到有害程度，超过了环境质量标准和破坏生态系统和人类正常生活条件，对人和物造成危害的现象。随着现代工业和交通运输的发展，向大气中持续排放的物质数量越来越多，种类越来越复杂，引起大气成分发生急剧的变化，空气污染形式越来越严峻。然而，除了由工业化进程造成的大气污染外，装修造成的室内空气污染也不容忽视，在室内空气中存在500多种挥发性物质，其中致癌物质就有20多种，致病病毒200多种。危害较大的主要有：甲醛、苯、氨以及三氯乙烯等，室内空气污染主要来源于装修污染中，其原因是在建筑选用的建材中含有害物质，并且严重超标。新居装修中，苯、甲醛、氨、氡、总挥发性有机物等有害物是常见污染物，主要源于各种涂料、胶粘剂、人造地板、壁纸、地砖、油漆等装饰、装修材料。根据中国疾病预防控制中心统计，近年来因装修污染而引发的肺癌、白血病、不孕、胎儿畸形、皮肤癌、鼻癌、咽喉癌等病症屡见不鲜。而且，儿童比成年人更容易受到室内空气污染的危害。如主要污染物甲醛是一种无色易溶的刺激性气体，刨花板、密度板、胶合板等人造板材、胶粘剂和墙纸是空气中甲醛的主要来源，释放期长达3～15年，可经呼吸道吸收，甲醛对人体的危害具长期性、潜伏性、隐蔽性的特点，长期吸入甲醛可引发鼻咽癌、喉头癌等严重疾病。大量触目惊心的事实证实，室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”，也成为全世界各国共同关注的问题。同时，受污染的空气中还会滋生许多致病菌，同样危害人们的身体健康。

面对如此严峻的空气污染形式，为了减轻空气污染对人们的伤害，从根源上治理固然是重中之重，日常防护也是不容忽视的环节。空气过滤膜作为一种过滤材料，可以应用在口罩或空气净化器的器具上，起到过滤净化空气的作用，然而，传统的空气过滤膜结构和材料组成单一，只能通过其网状材料过滤部分固体粉尘类污染物，而对甲醛等室内空气污染物和空气中分别的致病菌基本没有作用，因此无法起到理想的防护效果。也有部分产品将活性炭材料与过滤材料结合，以期起到去除甲醛、苯等污染物的效果，但是，活性炭颗粒只能吸附空气中的污染物，并不能对污染物进行处理，不能分解甲醛等有害物质，一般使用一段时间后其吸附能力会明显减弱，且目前使用常规方法制得的活性炭材料虽然具有较大的孔隙率，但其孔隙过大，吸附能力非常有限，在去除甲醛等有害物质方面作用甚微，且活性炭本身不具备抗菌效果，单纯的将现有的活性炭材料与过滤材料结合在应当空气污染，尤其是室内空气污染方面，仍然不能起到理想的防护效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种电纺复合微纳米纤维空气过滤膜及其制备方法。该空气过滤膜制备方法简单，性能优越，能够在阻隔、过滤粉尘污染物的同时，有效吸附分解甲醛等有害物质，同时还能起到较好的抗菌作用，起到较好的综合防护效果。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种电纺复合微纳米纤维空气过滤膜，所述空气过滤膜由静电纺丝法制得，空气过滤膜的复合微纳米纤维由纳米银颗粒、浒苔活性炭/二氧化钛复合颗粒和不溶于水的高分子聚合物构成，所述的浒苔活性炭/二氧化钛复合颗粒由以下方法制得：

(1)制备浒苔纳米干粉：浒苔鲜品清洗去除沙粒等杂质，经自然风干或冷冻干燥得干品，所得干品超微粉碎至微米粉末后置于球磨罐中进行高能球磨后烘干得浒苔纳米干粉；

(2)配制纺丝前驱液Ⅰ：配制含有钛酸正丁酯、步骤(1)中所得的浒苔纳米干粉、无水乙醇、溶于乙醇的高分子聚合物、有机酸的均匀悬浊液作为纺丝前驱液Ⅰ；

(3)电纺预备纤维膜：步骤(2)所得的纺丝前驱液Ⅰ加入静电纺丝装置的储液机构中，纺丝喷头连接高压电源正极，收集极连接高压电源负极，调节纺丝电压和纺丝距离进行静电纺丝，纺丝前驱液Ⅰ在电场力的作用下在收集极上形成纤维膜即为预备纤维膜；

(4)高温热处理：步骤(3)中所得的预备纤膜在缺氧或无氧环境下经高温热处理使浒苔纳米干粉碳化得活性炭，该过程同时去除了预备纤维膜中的高分子聚合物和残余溶剂，得浒苔活性炭/二氧化钛复合纳米纤维膜。

(5)酸洗除杂：在温度为60℃的恒温下将步骤(4)所得的样品经摩尔浓度5mol/L的盐酸浸泡10小时以除去杂质，将样品从酸液中取出，再将其浸泡于去离子水中每隔2小时更换一次浸泡样品的去离子水，并测试浸泡过样品的去离子水的ph值，至浸泡过样品的去离子水为中性时，将样品取出置于60℃烘箱中烘干；