【技术实现步骤摘要】
本申请属于气体净化，尤其涉及一种纳米纤维空气过滤膜及其制备方法和应用。
技术介绍
1、空气中的细微颗粒物（如pm2.5）在大气中的含量很少，但由于其尺寸小、在空气中沉降速度慢，严重降低了空气可见度，并对大气物理化学、生物圈和气候造成前所未有的恶劣影响。而且，这些悬浮颗粒以及吸附在其表面的花粉、细菌、真菌、病毒等易被吸入人体，从而会导致或加重呼吸、心血管、传染性和过敏等疾病。
2、目前普遍采用的空气过滤材料大多由熔喷非织造布制成，但是其效率低且阻力高。静电纺纳米纤维空气过滤材料应运而生，不仅在制备过程中节省了加热水解能够电离出羟基的聚合物产生的能耗，而且使用过程中阻力较低。静电纺滤材之所以阻力较低是因为其纤维直径较细、比表面积大、孔隙率高、孔径小，且具有一些特殊的物化特性，仅仅一层很薄的纳米纤维空气过滤膜（2-3层纳米纤维层）即可达到很高的过滤效率（高于99%）。
3、但是目前静电纺纳米纤维空气过滤材料的问题是生产纳米纤维过程中排放大量的有机溶剂，容易污染空气，具有安全隐患，且纳米纤维材料不能降解，丢弃后易污染环境。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种纳米纤维空气过滤膜及其制备方法和应用，旨在解决目前静电纺纳米纤维空气过滤材料生产过程存在的污染和安全问题以及其本身无法降解而带来的环境问题。
2、为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
3、第一方面，本专利技术提供一种纳米纤维空气过滤膜，由以下原料制成；
4、水
5、其中，水解能够电离出羟基的聚合物、溶剂、有机物以及纳米粒子的质量比为0.8~1.2：8~12：0.2~0.6：0.004~0.012，所述酸性溶液和溶剂混合后的ph值为4.5~6；
6、其中，所述有机物为三聚氰胺、四氯化硅或二乙烯基苯；
7、所述纳米粒子为三氧化二铝、二氧化锆以及二氧化硅中的至少一种。
8、作为一种可能的设计，所述水解能够电离出羟基的聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸酐以及聚乙二醇中至少一种。
9、作为一种可能的设计，所述纳米粒子的粒径为10~500nm，优选10~100 nm。
10、作为一种可能的设计，所述水解能够电离出羟基的聚合物、溶剂、有机物以及纳米粒子的质量比为1：10：0.5：0.01，所述酸性溶液和溶剂混合后的ph值为5。
11、第二方面，本专利技术提供一种纳米纤维空气过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
12、将水解能够电离出羟基的聚合物溶于部分溶剂中，形成粘性液体a，粘性液体a的浓度为5~20 g/ml；
13、将三聚氰胺、四氯化硅或二乙烯基苯溶于部分水中，形成均匀溶液后，再加入酸性液体进行交联，形成粘性液体b，粘性液体b的浓度为10~30 g/ml；
14、将纳米粒子加入剩余溶剂中，分散形成悬浮溶液c；
15、将悬浮溶液c滴加至粘性液体b中，室温下搅拌得到粘性液体d；
16、粘性液体d加入至粘性液体a中搅拌形成混合溶液e；
17、混合溶液e进行纺丝，得到初生纳米纤维空气过滤膜；
18、将初生纳米纤维空气过滤膜烘干脱水，得到纳米纤维空气过滤膜。
19、作为一种可能的设计，加入所述酸性液体进行交联的温度为70~90℃，时间为30~48h；优选地，加入所述酸性液体进行交联的温度为75~82℃，时间为34~40h。
20、作为一种可能的设计，所述纺丝采用静电纺丝方式或气流纺丝方式，所述静电纺丝的纺丝条件为电压为10~25kv，收集距离为5~100 cm，进液速度为0.1~100 ml/h，气流速度为0.1~50m/s；气流纺丝方式的条件为：收集距离为5~100 cm，进液速度为0.1~100 ml/h，气流速度为0.1~50m/s。
21、作为一种可能的设计，收集距离为5~50 cm，进液速度为0.1~10 ml/h，气流速度为0.1~20m/s。
22、作为一种可能的设计，所述酸性液体包括盐酸、硝酸以及醋酸中至少一种。
23、本专利技术的有益效果为：
24、1.本专利技术公开的纳米纤维空气过滤膜在制备的全过程中只使用水作为溶剂，不涉及任何有机溶剂，因此对环境和空气均有好，并且降低了制备过程的安全隐患。
25、2.纳米纤维空气过滤膜可以在土壤中6~10天即可自然降解，降解率大于99%。
26、3.纳米纤维空气过滤膜不再溶解于水，具有良好的抗湿气性能，因此具有良好的使用寿命。
27、4.本专利技术制备方法简单易行，可广泛推广应用。
28、5.本专利技术制得的纳米纤维空气过滤膜不仅可用于空气的过滤，还可以用于工业尾气或其他受污染气体的净化。
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1.一种纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，由以下原料制成：
2.根据权利要求1所述的纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，所述水解能够电离出羟基的聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸酐以及聚乙二醇中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为10~500nm。
4.根据权利要求1所述的纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，所述水解能够电离出羟基的聚合物、溶剂、有机物以及纳米粒子的质量比为1：10：0.5：0.01，所述酸性溶液和溶剂混合后的pH值为5。
5.一种权利要求1-4任一项所述纳米纤维空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
6.根据权利要求5所述的纳米纤维空气过滤膜的制备方法，其特征在于，加入所述酸性液体进行交联的温度为70~90℃，时间为30~48h。
7.根据权利要求5所述的纳米纤维空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述纺丝采用静电纺丝方式或气流纺丝方式，所述静电纺丝的纺丝条件为电压为10~25kV，收集距离为5~100
8.根据权利要求7所述的纳米纤维空气过滤膜的制备方法，其特征在于，收集距离为5~50 cm，进液速度为0.1~10 mL/h，气流速度为0.1~20m/s。
9.根据权利要求5所述的纳米纤维空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述酸性液体包括盐酸、硝酸以及醋酸中至少一种。
10.一种权利要求1-4任一项所述纳米纤维空气过滤膜或权利要求5-9任一项所述制备方法所得过滤膜在气体净化中的应用，其特征在于，所述气体包括空气、污染气或工业尾气。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，由以下原料制成：
2.根据权利要求1所述的纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，所述水解能够电离出羟基的聚合物为聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚马来酸酐以及聚乙二醇中至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，所述纳米粒子的粒径为10~500nm。
4.根据权利要求1所述的纳米纤维空气过滤膜，其特征在于，所述水解能够电离出羟基的聚合物、溶剂、有机物以及纳米粒子的质量比为1：10：0.5：0.01，所述酸性溶液和溶剂混合后的ph值为5。
5.一种权利要求1-4任一项所述纳米纤维空气过滤膜的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
6.根据权利要求5所述的纳米纤维空气过滤膜的制备方法，其特征在于，加入所述酸性液体进行交联的温度为70~90℃，时间为30~48h。
7.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜贵龙，明潇然，武元鹏，王犁，程金波，周利华，赵春霞，向东，来婧娟，李振宇，陈靖禹，李辉，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：
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