[发明专利]一种可主动捕获PM2．5的纳米纤维膜材料的制备方法

说明书

本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。本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。本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。

技术领域

本发明涉及一种能进行空气净化，尤其适用于已被污染空气中的颗粒物和PM2 .5过滤的静电滤网材料，属于雾霾防护（空气净化）技术领域。

背景技术

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。

本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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可主动捕获PM2.5的纳米纤维膜材料的制备方法，以保护人们免受PM2 .5污染，有效地提高人类生活环境质量。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种可主动捕获PM2.5的纳米纤维膜材料的制备方法，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。

一种可主动捕获PM2.5的纳米纤维膜材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）将干燥的聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和二氧化钛分别溶解和均匀分散在相应的溶剂中，再加入聚合物加热搅拌，配制浓度为1wt%~40wt%的静电纺丝溶液；

（2）将所得的PAN/TiO2或PAN-CO-MA /TiO2的乳白色的静电纺丝溶液放于注射器中，进行单针静电纺丝，接收辊筒上覆盖一层无纺布骨架作为接收膜，单针静电纺丝设备的横向移动速度为1-100cm/min 、注射器推进速度0.2-3ml/min 、接收辊轮的旋转速度0.5-100mm/s、静电压10-25KV 开始进行纺丝，控制纺丝时间，得到PAN/TiO2或PAN-CO-MA /TiO2纳米纤维膜；

（3）得到的PAN/TiO2或PAN-CO-MA /TiO2纳米纤维膜放于90~100°℃的鼓风烘箱内1~2小时，使得残余的DMF溶剂全部挥发，再将另一层无纺布覆盖于纳米纤维膜表面，以保护纳米纤维膜表面不因为外力而受到损坏，得到可主动捕获PM2.5的纳米纤维膜材料；

（4）复合方式为超声波点压复合，选定处理超声波功率和时间分别为：300~500W,2~8min。

（5）二氧化钛纳米材料可以通过多种方法制备得到，包括溶胶-凝胶法、水热法、溶剂热法、微波法、胶束和反胶束法、直接氧化法、电沉积法、化学气相沉积法、物理气相沉积法和其他组合方法等。使用这些方法得到的二氧化钛纳米材料的物相主要是金红石相二氧化钛或者锐钛矿相二氧化钛，有时也会得到无定型的二氧化钛。本发明选用锐钛型二氧化钛。