本发明专利技术提供了一种净化装置及净化方法。本发明专利技术所述净化装置包括滤芯，所述滤芯包括由纳米纤维形成的纳米纤维过滤层，所述纳米纤维为中空纤维并且在皮层上形成有多个孔洞，所述孔洞穿过所述皮层与所述纳米纤维的管状空腔连通。本发明专利技术的净化方法采用本发明专利技术的净化装置来净化空气或水。本发明专利技术净化装置的过滤效率提高，同时使过滤膜的使用寿命更长。
Purification device and purification method
The invention provides a purification device and a purification method. The cleaning device comprises a filter, the filter element comprises a nano fiber filter layer formed by nano fiber, the nano fiber hollow fiber and in the cortex is formed with a plurality of holes, the holes in the tubular cavity through the cortex and the nano fiber connectivity. The purification method of the invention adopts the purification device of the invention to purify the air or water. The filtration efficiency of the purification device is improved, and the service life of the ultrafiltration membrane is longer.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于净化领域，更具体地讲，涉及一种用于对水或空气进行净化的净化装置及净化方法。
技术介绍
中国在改革开放以来，人们生活水平日益提高，然而居住环境却是日渐恶化，空气质量和水体质量对人体健康的影响己成为社会普遍关注的重要问题。尤其是悬浮在空气中粒径小于2.5μm的颗粒物(PM2.5)不仅是导致雾霾天气的重要原因，同时也是导致呼吸道疾病和心血管疾病的主要因素之一，因此使用净化装置对其进行有效过滤已经是迫在眉睫。常规非织造过滤材料已广泛应用于各种净化装置中，例如：玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和聚四氟乙烯纤维等在空气净化器、汽车空调滤芯及口罩等产品中得到了广泛应用。但是，常规非织造过滤材料的纤维直径较大，纤维堆积形成的过滤孔隙较大，其对较小粒径颗粒物的过滤性能较差。因此需要更有效的过滤材料来过滤微小颗粒物。静电纺丝制备的纳米纤维具有纤维直径小、孔径小、孔隙率高、比表面积大等优点，将其与非织造过滤材料基材复合制备的复合过滤材料具有较好的过滤效率，其中非织造过滤材料基材主要过滤粒径较大的颗粒物，静电纺丝纤维层主要过滤粒径较小颗粒物，含有此类复合过滤材料的净化装置在空气或水过滤领域具有巨大的应用价值和前景。目前，静电纺丝纺制的纳米纤维结构有实心圆截面(如图1所示)、珠粒状、扁平或带状等，现有的纳米纤维虽然具有不同的纤维结构，但其过滤膜仍然存在过滤效率偏低、阻力较大且使用寿命短的问题。如何在提高过滤效率和降低阻力的同时延长过滤膜的使用寿命，是目前纤维净化装置面临的亟需解决的技术难题。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种包括过滤率高且使用寿命长的纳米纤维过滤膜的净化装置。为了实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种净化装置。所述净化装置包括滤芯，所述滤芯包括由纳米纤维形成的纳米纤维过滤层，所述纳米纤维为中空纤维并且在皮层上形成有多个孔洞，所述孔洞穿过所述皮层与所述纳米纤维的管状空腔连通。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述纳米纤维的平均外径为0.1～12μm，所述纳米纤维的平均内径为0.05～9.5μm，所述通孔的平均直径为0.01～5μm。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述纳米纤维过滤层的厚度为0.5～5mm。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述纳米纤维的管状空腔可以为圆管状，所述通孔可以为圆形通孔。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述纳米纤维为单纤维。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述纳米纤维可以呈交错式排列形成交错式的纳米纤维过滤膜。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述基层由非织造过滤材料形成。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述非织造材料(即非织造过滤材料)可以为玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚四氟乙烯纤维无纺布。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述滤芯还包括覆盖在所述纳米纤维过滤层上的覆盖层。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述覆盖层可以为聚丙烯蜂窝网、聚酯蜂窝网、金属蜂窝网、聚丙烯纤维无纺布或聚酯纤维无纺布。在本专利技术的净化装置的一个实施例中，所述净化装置为空气净化器、口罩或净水装置。本专利技术的另一方面提供了一种净化方法。所述方法采用如上所述的净化装置来处理水或空气。与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果包括：(1)本专利技术首次将静电纺丝制备的具有中空且皮层有贯穿孔洞结构的纳米纤维引入净化装置的过滤材料中。(2)本专利技术净化装置中的纳米纤维过滤膜中纳米纤维具有中空且皮层有贯穿孔洞的结构，该结构增加材料的比表面积，增加空气或水流通路径，增加颗粒物储存空间，使过滤膜过滤效率提高和阻力降低的同时延长使用寿命，其综合过滤性能优于现有纳米纤维复过滤材料。(3)本专利技术净化装置中的纳米纤维复合过滤材料兼具高过滤效率和低阻力，同时长使用寿命，其在空气过滤领域有广泛应用价值，在空气净化器、汽车过滤滤芯、口罩、净水设备等产品上有极大的应用前景。附图说明图1示出了现有的纳米纤维结构。图2示出了根据本专利技术示例性实施例的净化装置中滤芯所采用的过滤膜的结构示意图。图3示出了图2中过滤膜其中的纳米纤维过滤层的示意图。图4a是图3中的纳米纤维的主视图。图4b是图3的纳米纤维的透视图。附图标记说明：1-基底层(或称为接收基材、基层)、2-纳米纤维过滤层、3-覆盖层、4-纳米纤维、5-纤维间孔隙、6-皮层、7-芯(或称为中空部分、管状空腔)以及8-通孔。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例和附图来详细说明本专利技术的净化装置及净化方法。如图1所示，申请人发现目前净化装置的过滤材料使用寿命短的原因是在使用过程中，颗粒物将纤维间孔隙5堵住，造成过滤效率大幅降低，此时就需要更换过滤材料。因而，本专利技术提供了一种净化装置，该净化装置的核心过滤部分为单纤维，该单纤维具有中空、且皮层具有贯穿孔洞结构的纳米纤维过滤层，使净化装置的过滤效率提高，同时使过滤膜的使用寿命更长。图2示出了根据本专利技术示例性实施例的净化装置中滤芯所采用的过滤膜的结构示意图。图3示出了图2中过滤膜其中的纳米纤维过滤层的示意图。图4a是图3中的纳米纤维的主视图。图4b是图3的纳米纤维的透视图。如图2至图4b所示，根据本专利技术示例性实施例的净化装置的滤芯是纳米纤维复合过滤材料(即过滤层)形成，纳米纤维复合过滤材料包括基底层1、纳米纤维过滤层2和覆盖层3，纳米纤维过滤层2复合在基底层1上，覆盖层3覆盖在纳米纤维过滤层2上。纳米纤维过滤层2是由纳米纤维4形成过滤结构，例如，纳米纤维呈交错式排列形成交错式的纳米纤维过滤膜(即纳米纤维过滤层)。其中，纳米纤维为中空纤维并且在皮层6上形成有多个孔洞8，所述孔洞穿过皮层与纳米纤维的管状空腔7连通。即纳米纤维是具有中空且皮层有贯穿皮芯的孔洞结构，具体地，纳米纤维包括皮层6、由皮层围绕形成且沿纤维轴向分布的管状空腔(中空结构)7、以及形成在皮层上且穿过皮层与管状空腔连通的多个通孔(又称为孔洞)8，皮层孔洞从纤维外壁贯穿到内壁。在本专利技术的一个示例性实施例中，优选地，纳米纤维的平均外径为0.1～12μm，平均内径为0.05～9.5μm，通孔的平均直径为0.01～5μm。进一步优选地，纳米纤维的平均外径为5～9μm，平均内径为3～6μm，通孔的平均直径为1～3μm。在本专利技术的一个示例性实施例中，优选地，管状空腔可以为圆管状，通孔可以为圆形通孔。在本专利技术的一个示例性实施例中，优选地，纳米纤维为单纤维。在本专利技术的一个示例性实施例中，纳米过滤层主要过滤粒径较小颗粒物，例如粒径0.1～2.5μm。在本专利技术的一个实施例中，非织造材料(非织造过滤材料)可以为玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维或聚四氟乙烯纤维无纺布。非织造材料(非织造过滤材料)的作用是过滤空气或水中粒径较大的颗粒物。例如，如粒径2.5～10μm的颗粒物。在本专利技术的一个实施例中，覆盖层可以为聚丙烯、聚酯或金属蜂窝网，聚丙烯或聚酯纤维无纺布。覆盖层的作用是将纳米纤维过滤层固定，避免在使用过程中纳米纤维过滤层从基底层脱离。本专利技术净化装置中所采用的纳米纤维具有独特的结构，创新地通过静电纺丝技术制备出具有中空且皮层具有贯穿孔结构的纳米纤维，由于空气或水过滤路径是从管壁垂直方向流过(例如在图2中空气或水沿本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种净化装置，其特征在于，所述净化装置包括滤芯，所述滤芯包括由纳米纤维形成的纳米纤维过滤层，所述纳米纤维为中空纤维并且在皮层上形成有多个孔洞，所述孔洞穿过所述皮层与所述纳米纤维的管状空腔连通。
【技术特征摘要】
1.一种净化装置，其特征在于，所述净化装置包括滤芯，所述滤芯包括由纳米纤维形成的纳米纤维过滤层，所述纳米纤维为中空纤维并且在皮层上形成有多个孔洞，所述孔洞穿过所述皮层与所述纳米纤维的管状空腔连通。2.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述纳米纤维的平均外径为0.1～12μm，所述纳米纤维的平均内径为0.05～9.5μm，所述通孔的平均直径为0.01～5μm。3.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述纳米纤维呈交错式排列形成交错式的纳米纤维过滤层。4.根据权利要求1所述的净化装置，其特征在于，所述纳米纤维过滤层用于过滤粒径为0.1～2.5μm的小颗粒物，所述基层用于过滤粒径为2.5～10μm的...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐创霞，张伟，刘洋，毛海勇，廖志华，贾二鹏，秦芩，
申请(专利权)人：四川省建筑科学研究院，
类型：发明
国别省市：四川;51
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