【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著工業(yè)化和城市化發(fā)展，空氣中的顆粒物(PM)含量日益增加，對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重威脅。傳統(tǒng)空氣過(guò)濾材料面臨高效低阻難以平衡、機(jī)械強(qiáng)度不足以及難降解等局限，亟需開(kāi)發(fā)新型環(huán)保高效空氣過(guò)濾器(HEPA)。玄武巖纖維是一種由天然玄武巖礦石熔融制成的高性能綠色無(wú)機(jī)纖維，具有良好的力學(xué)強(qiáng)度和隔熱阻燃等特性，有望用于新一代高性能空氣過(guò)濾材料的制備。
近期，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所分離材料與技術(shù)團(tuán)隊(duì)研究人員將天然玄武巖纖維和納米纖維素纖維進(jìn)行復(fù)合，成功構(gòu)筑了一種環(huán)保型高效PM0.3空氣過(guò)濾材料。該濾材通過(guò)將非織造玄武巖纖維層和納米纖維素靜電紡絲層復(fù)合疊置，利用熱壓法形成夾心結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果表明，濾材中的納米纖維素纖維平均直徑約為200-350 nm，基于顆粒物過(guò)濾原理，納米纖維能夠有效過(guò)濾小尺寸細(xì)微顆粒，因此為復(fù)合纖維濾材提供了更高的過(guò)濾效率(PM0.3初始過(guò)濾效率高于99.99%)。玄武巖纖維的引入導(dǎo)致濾材壓降下降60%，有效改善了濾材的整體透氣率，從而提升了過(guò)濾品質(zhì)因子，使其綜合過(guò)濾能力優(yōu)于部分商業(yè)化HEPA濾材。此外，該復(fù)合纖維濾材具有優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度、抗潮性、耐高溫和耐火性能，經(jīng)180 ℃高溫處理后，其對(duì)PM0.3的過(guò)濾效率仍可保持在92%以上。此外，由于該濾材的制造原料均具有良好的環(huán)保特性，賦予其生物可降解性能，經(jīng)過(guò)12天土壤掩埋處理后濾材失重率達(dá)84%，使該濾材廢棄物的處理不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次危害。這項(xiàng)工作為新一代環(huán)保功能型HEPA濾料的開(kāi)發(fā)提供了思路。
研究工作得到新疆“天山英才”培養(yǎng)計(jì)劃和中國(guó)科學(xué)院等的支持。
圖A：環(huán)保型復(fù)合纖維濾材的制備示意圖
圖B:空氣過(guò)濾性能對(duì)比
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