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纳米过滤材料

实验指南    2021-09-18 15:09

1.静电纺丝在过滤材料的应用

  根据不同的应用领域可将对于静电纺丝过滤材料的研究分为以下三个方面:
  1.1 气体过滤
  1.2 液体过滤
    静电纺丝膜液体过滤可以应用于诸多领域,
        饮用水
        生物制药过程
        过滤饮料
  1.3其他过滤
    1.3.1.金属离子的吸附分离
    1.3.2.抗菌过滤
    1.3.3.高温过滤
2.静电纺丝过滤材料的产业信息
根据统计数据,美国杜邦公司,Zyvex 公司、德国Sandier公司以及捷克Elmarco公司等8家国际公司的静电纺丝装置的商业化运转已经颇为成熟。2004年11月,捷克Elmarco公司与捷克利贝雷茨技术大学共同合作开发的纳米蜘蛛问世,科研人员将铺上纳米纤维的熔喷无纺布与纺粘无纺布的过滤效率相比较,实验表明数值几乎增大到100%。美国唐纳森公司在纳米纤维行业已经有20余年,2002年,Donaldson公司成立了分公司,该公司的主要业务是生产新型纳米纤维,如以PVDF作为支撑基材的ultra-web牌纳米纤维滤材。美国H&V公司目前也已经有多种以纳米科技为基础的产业化产品,包括玻璃纤维复合材料、合成革以及过滤材料等。它最新推出了一种可用于空气和液体过滤材料的纳米丝,该纳米丝的体积是普通针刺过滤材料体积的1/3,但同煤烟相比却拥有更高的亚微米效率、低压粘合性能和其他更高的性能,它可以作为单独的一层丝也可以用于几乎任何一种材质的表面。根据美国非织造布工业协会(INDA)的调研,预计到2020年,全球采用纳米纤维制得的产业用产品市场价值能增长到20亿美元。
目前国内外现有的过滤材料,其净化对象在10um左右及大于10um的颗粒。而直径<10um的称为可吸入颗粒物(PM10),可以通过人体的呼吸过程进入人体的上、下呼吸道。尤其是直径<2.5um的细颗粒物(PM2.5),它会经过人体的上、下呼吸道,最后沉积在人体肺部,甚至通过肺部进入血液,对人体造成重大威胁[。在这种情势下,人们开始致力于PM2.5口罩的研发,将纳米技术应用在抵抗雾霾上,北京永康乐业生物科技有限公司也参与其中,公司技术总监一直同科研单位合作研发新一代的PM2.5口罩,减少雾霾给人们生活带来的影响。
PM2.5口罩实际上是将静电纺丝技术应用在过滤材料上的一个很小的应用产品。静电纺丝纳米纤维过滤材料有较高的比表面积、孔隙率和通透性,这类结构决定其容易吸附微小粒子,可将其用作各种高性能过滤材料。但需要我们关注的是静电纺丝纳米纤维材料也存在许多问题,比如材料的机械强度低、使用寿命短、纺丝过程中仍需要进一步提高纤维的均匀性、取向的一致性以及纤网的稳定性,静电纺丝生产量低、加工能力不稳定等也需要进一步研究。但相信随着科学技术的发展,静电纺丝纳米纤维材料将有更广阔的应用前景。