静电纺聚醚酰胺纳米纤维膜的制备及其空气过滤性能

酸性腐蚀和极端高低温等恶劣的实际应用环境下，常规的静电纺纳米纤维空气过滤膜存在易变形和失效等风险.本研究以耐化学腐蚀、耐高低温的嵌段共聚物聚醚酰胺(polyether-block-amide, Pebax)为原料，通过添加曲拉通表面活性剂调控纺丝液性质，制备了新型Pebax纳米纤维空气过滤膜，并系统探究了该滤膜的特性和空气过滤性能.结果表明：该Pebax纳米纤维的平均直径为(129±31) nm,在5.3 cm/s的风速测试条件下，对0.3μm空气颗粒物(PM_0.3)的过滤效率高达98.37%,过滤阻力为100.67 Pa;该Pebax纳米纤维膜对细颗粒物的去除以物理过滤机制为主，即使经高低温老化处理后，过滤效率仅下降1.13个百分点；耐酸性腐蚀试验进一步验证了该Pebax纳米纤维膜具有良好的过滤稳定性.该静电纺Pebax纳米纤维膜可用于化工厂、燃煤电厂等产生的高温、酸性尾气中细颗粒物的过滤去除，具有良好的应用前景.     

纳米纤维基可水洗口罩的制备及性能

以不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液为前驱体，采用静电纺丝法制备不同结构的PAA纳米纤维膜，并对其微观形貌进行表征。结果表明，当PAA的质量分数为20%时，静电纺纳米纤维表面光滑且直径均匀。测试不同面密度下PAA纳米纤维膜的过滤性能及力学性能，结果显示，面密度为5 g/m²的PAA纳米纤维膜具有较为优异的过滤性能及力学性能。进一步探究热交联工艺对聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜成型的影响，并将逐级交联20 min处理后的PI纳米纤维膜与熔喷层、针织层复合，得到具有多层结构的纳米纤维防护口罩，结果表明，口罩的初始过滤效率高达98.1%,水洗30次后仍可保持81.8%的过滤效率。由此可见，PI纳米纤维膜具有优异的结构稳定性与过滤性能，对提升口罩的耐水洗性具有重要意义。     

静电纺纳米纤维的过滤机理及性能

静电纺丝是种相对简单的不同种聚合物来制造超细纤维的方法.纳米纤维将来最广泛的用途是过滤.研究静电纺纳米纤维的过滤机理,测试分析不同基布与纳米纤维层复合后的过滤效率、过滤阻力及孔径的变化.结果表明在基布上铺上纳米纤维层复合后,过滤效率明显增加,压力降也有一定增加;纳米纤维层的孔径比基布孔径约小两个数量级,并且纳米纤维层孔径分布均匀、离散度小.     

PA6/PVA复合纳米纤维的制备及性能研究

采用静电纺丝法制备了PA6/PVA复合纳米纤维.分析了不同质量比的PA6/PVA共混纺丝溶液的粘度、电导率、表面张力,并探讨其静电纺丝效果.采用扫描电镜、红外光谱、表面张力仪等对纳米纤维膜的形貌结构、成分相容性及亲水性能进行表征.结果表明,在纺丝电压为19kV、纺丝距离为20cm、丝液流量为0.2mL/h的条件下,共混溶液质量比为12%∶4%时的静电纺丝所得纤维具有良好的形貌,复合纳米纤维中PA6与PVA具有良好的相容性,并有效地克服了纯纺PVA纳米纤维在水溶液中出现的过度溶胀问题.     

纳米纤维膜对滤料性能影响的实验研究

采用静电纺丝的方法制备了“三明治”结构的纳米涤纶滤料,并对增加纳米膜前后的涤纶滤料进行动态性能测试.结果表明:在洁净过滤阶段初期,纳米涤纶滤料阻力增长较快,随着过程的推进,阻力增长逐渐缓慢,完成每个周期需要的时间大于涤纶滤料,纳米涤纶滤料粉尘剥离率为96.9%.老化阶段纳米涤纶滤料阻力增长了81.9Pa,涤纶滤料增长了112.3Pa.稳定过滤阶段纳米涤纶滤料阻力增长缓慢,完成周期时间长,粉尘剥离率为99.89%.纳米涤纶滤料的阻力性能明显优于涤纶滤料.     

静电纺PLA/Ag-TiO_2纳米纤维膜的制备及性能

利用静电纺丝技术,将聚乳酸(PLA)和载银二氧化钛(Ag-TiO_2)进行混合纺丝,制备PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜。将制备的PLA/Ag-TiO_2复合纳米纤维膜应用于亚甲基蓝溶液的催化降解和空气过滤领域,研究其光催化、过滤和重复使用等性能。同时采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDX)对纳米纤维膜进行表征。研究结果表明:当PLA/Ag-TiO_2纺丝液中PLA的质量分数为10%(Ag-TiO_2占PLA的质量分数为2%)时,制备的复合纳米纤维膜的纤维形态较好,纤维直径更加均匀;使用50mg复合纳米纤维膜光催化降解质量浓度为5mg/L的50mL亚甲基蓝溶液,反应时间达到80min时,亚甲基蓝降解率达到53.50%,纳米纤维膜重复使用5次后,依然保持良好的光催化性能;同时复合纳米纤维膜具有优异的过滤性能,其空气过滤效率最高达到95.70%。     

变色响应聚丙烯腈纳米纤维膜的制备及其过滤性能

采用静电纺丝制备刚果红-聚丙烯腈变色响应纳米纤维膜.通过电导率、变色响应、微观结构形貌、过滤及孔径等测试,分析不同质量分数的刚果红对纺丝性能、膜过滤性能的影响,并利用目视比色法,检测纳米纤维膜对HCl气体的变色响应情况.结果表明:纳米纤维膜的过滤性能不受刚果红质量分数的影响;当刚果红质量分数为0.5%时,聚丙烯腈纤维膜暴露在HCl气体中,5s内可明显由粉色变为蓝紫色;当纺丝时间为16 min时,纤维膜滤效为98.48%,滤阻为248.92Pa.     

壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米纤维膜的制备

用静电纺丝技术制备壳聚糖/聚乙烯醇复合纳米纤维膜,探讨了不同浓度、分子量及聚乙烯醇添加比例对纳米纤维膜成形的影响,运用扫描电镜对纳米纤维膜的形貌进行了分析,同时对其力学和亲水性能进行了测试.结果表明:当分子量为5×105g/mol、质量分数为4%、聚乙烯醇的添加比例为40%时,所制备复合纳米纤维膜具有良好的形貌,具有一定的力学性能,且呈疏水性.     

电纺丝技术构建纳米结构材料

电纺丝技术是一种简单可行的制备一维纳米材料的方法.近年来.利用此技术已经制备了大量的有机聚合物、无机氧化物和陶瓷纳米纤维膜及各种纳米复合纤维膜.通过改进电纺设备和控制电纺参数,可以实现对纤维的二级结构调控.电纺纤维膜在催化剂载体、过滤和吸附、生物和医药、电子与光学器件、传感器等方面有着极大的应用潜力.     

静电纺ZnO-PLLA/PLLA纳米纤维过滤膜的制备及性能研究

利用静电纺丝法制备了可用于抗菌口罩滤芯层的氧化锌-左旋聚乳酸/左旋聚乳酸(ZnO-PLLA/PLLA)复合纳米纤维膜.以纤维膜的过滤性和透气性为指标,通过正交实验分析了ZnO-PLLA/PLLA共混比例、质量分数、混合溶剂中二氯甲烷/N,N-二甲基甲酰胺(DCM/DMF)的质量比例、纺丝流速、纺丝电压及纺丝时间这6个实验因素对纳米纤维膜性能的影响,优化的制备参数为ZnO-PLLA/PLLA的质量分数为8%.其中,ZnO负载量为2%,DCM/DMF质量比为6.5∶1,纺丝电压为9 kV,流速为0.004 mm/s,时间为30 min,优化条件下制备纳米纤维粗细分布比较均匀,过滤和透气性能测试结果均达到国标医用防护口罩技术要求.     

袋除尘滤料电晕驻极强化研究

通过多针电晕放电的方法对5种典型针刺毡滤料驻极,确定了最佳驻极滤料和驻极参数,研究了驻极滤料的过滤性能与稳定性.结果表明:5种滤料驻极后效率均有不同程度提升,其中聚四氟乙烯(PTFE)覆膜针刺毡提升幅度最大且衰减最小;经15kV驻极电压、2cm极间距离、20min驻极时间处理的PTFE覆膜针刺毡1个月后电荷保持率为62.22%,对1μm以下粒子过滤效率的降低幅度≤0.9%.经200℃高温处理后,PTFE覆膜滤料电荷平均保持率为56.15%,对1μm以下粒子过滤效率的降低幅度≤1.23%;因此,驻极对PTFE覆膜针刺毡有明显的强化效果.     

天然气用纤维过滤器非稳态性能实验研究

针对天然气工业特点，设计了一套滤芯性能在线检测装置，采用光学粒子计数器OPC对过滤器上、下游粉尘的浓度和粒径分布进行适时测量。使用多分散性粉尘，在实验室内测试了天然气用纤维过滤器的非稳态性能，以及各种操作参数对其性能的影响规律。实验结果表明，纤维过滤器的过滤效率和阻力均随粉尘负荷的增加而增加，根据其变化趋势可分为深层过滤和滤饼过滤两个阶段。过滤速度过高容易导致大粒子穿透，从而使效率下降，纤维过滤器的表观过滤速度应低于0．06m／s；相对湿度和滤材厚度的增加有利于增大过滤效率，但也会导致阻力的迅速增加。     

基于海岛纤维的新型滤料实验研究

研发基于超细纤维的滤料是控制PM2.5的主要技术方向之一.采用国家标准建议的实验装置,对新型超细海岛纤维滤料的过滤性能进行综合研究,得出了滤料的过滤效率、残余阻力、清灰周期等参数,并与常规针刺毡滤料和覆膜滤料对比.结果表明:海岛纤维滤料对PM2.5的计数效率为94.9%,远高于常规针刺毡滤料,与覆膜滤料相当;动态过滤过程的残余阻力低于覆膜滤料,残余阻力上升缓慢,清灰周期更长,有利于延长滤料的寿命,节约成本.     

改性河砂过滤处理高锰地下水

 以改性河砂为除锰滤料,对模拟地下水进行过滤处理,研究了水力停留时间、pH值、溶解氧含量、Mn²⁺质量浓度等对除锰效率的影响。结果表明,水力停留时间为24min、溶解氧为7mg／L、中性及弱碱性、原水Mn²⁺质量浓度不大于2mg／L等条件下,改性河砂过滤可使出水Mn²⁺质量浓度持续稳定在0.1mg／L以下,符合国家饮用水标准。通过对改性河砂表面滤膜的电镜扫描和X射线能谱分析,初步确定了改性河砂表面滤膜对除锰发挥了重要作用,主要机理为吸附和自催化作用。     

Influence of Relative Humidity on Polyvinyl Alcohol (PVA) Nanofibers for High-Efficiency Air Filter

The influence of relative humidity( RH) on the properties of electrospun polyvinyl alcohol( PVA) nanofibers that might determine the application of nanofibers in high-efficiency air filters is not clear. PVA nanofiber mat was prepared between two hot airthrough ES( polyethyene( PE) and polypropylene( PP) composite fiber) non-woven substrates as a sandwich structure nanofiber composite filter using an electrospinning technique combining with an ultrasonic sewing process. The filtering mechanism of the composite was discussed in detail. The effects of nanofiber diameters,nanofiber layer thickness and RH in environment on the properties of PVA nanofibers were investigated by scanning electron microscopy( SEM), X-ray diffraction( XRD), automatic filter tester and universal strength tester. The results showed that the PVA nanofiber composite fabrics had high filtration efficiency with lowpressure drop and there was a negative correlation between filtration efficiency and nanofiber diameter. After keeping in a high RH environment for several hours, the mechanical property of PVA nanofiber composites was deteriorated but the high filtration efficiency was increased.     

复合煤泥脱水助滤剂的研究

以表面活性剂SLL及SLL与Span85的复配物为乳化剂，醇为助乳化剂，煤油为分散介质，在引发剂过硫酸钾的引发下进行了微乳液聚合，制备了聚丙烯酰胺反相微乳液。探索了制备微乳液的条件，并用聚合后的药剂进行煤泥真空过滤脱水试验和浮选试验。试验结果表明，用SLL及SLL与Span85复配物为乳化剂均能制成微乳液，经聚合得到的复合体对煤泥具有很好的助滤脱水效果。不加单体的微乳液是一种良好的煤泥浮选捕收剂。     

燃煤飞灰单极荷电对纤维滤料过滤性能的强化

细颗粒物的单极荷电能够改善细颗粒物被纤维滤料过滤的性能.本文设计搭建了由线板式预荷电器和纤维滤料集尘装置组成的复合静电增强过滤实验平台,分别研究了在不同荷电类型、不同荷电电压以及不同过滤风速三种工况下,单极荷电的燃煤飞灰颗粒被聚苯硫醚(PPS)纤维滤料捕集时捕集效率及阻力特性的变化规律.结果表明,随着荷电电压的升高,过滤风速的下降,纤维滤料对荷电燃煤飞灰颗粒物捕集效率提高的同时压差增量减小,且压差增长速率明显降低.粒径越小,过滤效果增加越明显,且负荷电提高效果优于正荷电.     

口罩对呼吸实境颗粒物的防护及风险消减研究

为了明确口罩对实际环境颗粒物的过滤防护效果，采用呼吸实境采样装置对办公室和企业车间环境进行现场分析，选用3种口罩研究口罩类型、佩戴方式、吸气速率等因素对颗粒物过滤效率和风险消减的影响。结果表明，口罩对颗粒物的过滤效率从高到低依次为：KN95口罩 > 医用口罩 > 活性炭口罩，口罩侧面泄露对口罩的防护效果具有重要影响，而吸气速率对口罩颗粒物过滤效率的影响不明显。自然佩戴口罩对车间内不同粒径颗粒物的过滤效率呈现随粒径变大而增加的趋势，佩戴KN95口罩对废塑料破碎车间粗、细颗粒物在人体呼吸系统沉积通量消减率均高于93.5%，建议工人根据车间空气状况和劳动工种合理选择不同类型的防护口罩。     

液固相组合过滤材料的过滤性能研究

采用SEM通过观察由活性炭、非织造布和微孔滤膜这三种材料组成的组合过滤材料经使用后其上固体微粒的分布研究其整体过滤性能.研究结果表明由多种材料组成的组合过滤材料可有过分离自来水中的固相杂质,具有良好的过滤特性.