【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空气净化材料制备领域，具体是一种生物质纳米炭和纤维复合过滤材料及其制备方法。
技术介绍
1、研究发现，pm2.5颗粒进入人体的支气管后会对呼吸道造成严重刺激，对肺部气体交换造成严重影响，容易造成咳嗽、呼吸困难、哮喘、支气管炎等问题，严重情况下会造成心率不齐以及心脏病等疾病，特别是对于老人和小孩等抵抗力低人群非常容易受到pm2.5的影响。同时，pm2.5颗粒中的存在容易引发癌症的物质，从相应的研究中可知，大气细颗粒物中的芳香烃和人们癌症发生率有普遍直接关系，大气中的芳香烃会吸附在颗粒物的表层，特别是对粒径小于5mm的颗粒物来说其表面更容易聚集多环芳烃，会随着颗粒进入人体，从而加剧了多环芳烃对人体健康的影响。
2、当前，室内空气pm2.5净化的主要方式是过滤，纤维材料是常见的过滤介质，但高效的纤维过滤材料则会造成过滤阻力增大，能耗过高。利用静电效应强化颗粒～纤维间的吸附力是实现低阻高效去除pm2.5的有效手段，现已开发出纳米纤维过滤、驻极体纤维过滤、持续极化滤网、持续预荷电颗粒物、持续极化滤网同时预荷电颗粒物(以下简称“双荷电过滤技术”)，其中，双荷电过滤是通过为颗粒物电晕荷电和纤维极化荷电协同强化的过滤技术，增强颗粒物和过滤纤维的静电作用，从而提升对颗粒物的过滤效率。
3、经检索，专利号cn201810154119.2，公开日2018-8-24，提及一种植物纤维负载石墨烯制备纸基空气过滤材料，首先利用分散剂在高速搅拌的条件下，将石墨烯均匀分散制备悬浮液，然后利用聚氧化乙烯等分散剂将植物纤维分散
技术实现思路
1、1、专利技术要解决的技术问题
2、针对现有纤维材料负载石墨烯，会在纤维的结点处形成堆积，负载的均匀性不好的问题，本专利技术提供了一种生物质纳米炭和纤维复合过滤材料及其超声制备方法，在保证过滤阻力不增加的前提下，使得生物质纳米炭在纤维表面阵列排布，分散均匀，得到高介电性能的过滤材料。
3、2、技术方案
4、为解决上述问题，本专利技术提供的技术方案为：
5、本专利技术提供了一种生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，包括纤维和通过超声阵列排布式负载在纤维表面的生物质纳米炭薄层；充分利用生物质纳米炭薄层的介电特性和阵列排布，强化纤维表面的感应电场和纤维内部有效电场范围和强度，从而提高pm2.5的过滤效率，感应电荷的生物质纳米炭薄层主要集中于纤维表面阵列排布，因此可以在常规纤维表面构建成高介电涂层，阵列排布负载生物质纳米炭薄层后的纤维容易受极化电场诱导产生更多感应电荷，捕获荷电后的细颗粒物，进而在表面形成阵列排布之间局部强电场吸引颗粒物沉积在纤维表面，相当于增加了纤维的有效捕获电场直径，但没有增加纤维的物理直径，故而可以实现低阻力、高效率过滤颗粒物，得到满足需求的复合过滤材料。
6、进一步地，生物质纳米炭薄层厚度为100～600nm，由具备高介电常数的生物质纳米炭构成，生物质纳米炭为球形，平均粒径为100～600nm，形成单层生物质纳米炭陈列排布的生物质纳米炭薄层，避免叠加的生物质纳米炭影响纤维对颗粒物的有效捕获。
7、进一步地，纤维材质为聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯，两者对超声的反应更为敏感，能达到生物质纳米炭均匀阵列排布负载的效果。
8、一种以上生物质纳米炭和纤维复合过滤材料的制备方法，在超声清洗机中通过超声制备。
9、进一步的制备方法，步骤为：
10、将生物质原材料去除杂质，并干燥处理得到生物质材料a；
11、对生物质材料a加热得到热解炭b；
12、对热解炭b进行研磨，得到生物质纳米炭c；
13、在生物质纳米炭c中加入纤维和水，放置于超声清洗机中进行超声负载，在纤维表面形成生物质纳米炭薄层，得到生物质纳米炭和纤维复合过滤材料d。
14、进一步的制备方法，在超声清洗机中通过超声制备时，超声清洗机功率为350～400w,频率25～33khz，时间为0.5～1h。
15、3、有益效果
16、采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
17、(1)本专利技术的生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，通过超声空化效应提供振动形式的动能，改善纤维与生物质纳米炭球之间的位置和粘接，形成生物质纳米炭球阵列排布效果，负载后的纤维，与致密排布相比，更容易受极化电场诱导产生更多感应电荷，进而在表面形成局部强电场吸引颗粒物沉积在纤维表面；负载后相当于增加了纤维的有效捕获电场直径，但没有增加纤维的物理直径，故而可以实现低阻力、高效率过滤颗粒物；
18、(2)本专利技术的生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，超声处理获得的复合纤维分散性好、无堆积，不易堵塞孔道(纤维)。
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1.一种生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，其特征在于，包括纤维(1)和通过超声阵列排布式负载在纤维(1)表面的生物质纳米炭薄层(2)。
2.根据权利要求1所述的生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，其特征在于，所述生物质纳米炭薄层(2)厚度为100～600nm，由具备高介电常数的生物质纳米炭(21)构成，生物质纳米炭(21)为球形，平均粒径为100～600nm。
3.根据权利要求1至2任一所述的生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，其特征在于，所述纤维(1)材质为聚氨酯或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
4.一种根据权利要求1至3任一所述的生物质纳米炭和纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于，在超声清洗机中通过超声制备。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤为：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在超声清洗机中通过超声制备时，超声清洗机功率为350～400W，频率25～33KHZ，时间为0.5～1h。
【技术特征摘要】
1.一种生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，其特征在于，包括纤维(1)和通过超声阵列排布式负载在纤维(1)表面的生物质纳米炭薄层(2)。
2.根据权利要求1所述的生物质纳米炭和纤维复合过滤材料，其特征在于，所述生物质纳米炭薄层(2)厚度为100～600nm，由具备高介电常数的生物质纳米炭(21)构成，生物质纳米炭(21)为球形，平均粒径为100～600nm。
3.根据权利要求1至2任一所述的生物质纳米炭和纤维复合过...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐俊超，姚庆东，谢一鸣，楚化强，钱付平，张云飞，周昊，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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