近年来,引进静电纺丝空气过滤器以增强PM2.5和PM10-2.5的去除效果受到了广泛关注。在这项研究中,使用静电纺丝法制备了一种新型聚乙烯醇(PVA)/碳纳米颗粒(CNP)/茶叶提取物(TLE)功能化纳米纤维空气过滤器(FNA)。本工作的新颖性在于首次将CNP与TLE混合用于FNA的制备。多糖交联FNA含一种带有两个单糖单元的碳络合物,以产生去除PM2.5和PM10-2.5的固有特性。而且,FNA还具有良好的紫外线防护特性。除了PM2.5和PM10-2.5的去除效率外,还从物理化学、力学、抗菌活性等方面对FNA进行了表征。使用毛细管流动孔隙度法研究了孔径和分布,证实了FNA的结构。FNA表现出优异的低压降(110Pa),这对于空气净化来说是很有前景的特性。经研究证实,由PVA:CNP:TLE制备的FNA具有较高的PM2.5和PM10-2.5去除效率,分别为99.25%和99.29%。
图1.FNA的制备示意图。
图2.(a)CNPs的SEM,(b)TLE的SEM,(c)CNPs的FTIR,(d)TLE的FTIR。
图3.(a)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的FTIR光谱,以及(b)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的TGA光谱。
图4.PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE原始支架的SEM及照片。
图5.FNA的应力-应变曲线。
图6.(a)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的孔径分布曲线,(b)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的压降。
图7.(a)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的大肠杆菌抑菌圈,(b)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的金黄色葡萄球菌抑菌圈。
图8.PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的紫外吸收光谱。
图9.(a)用于测试PM2.5和PM10-2.5捕集效率的装置,(b)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的PM2.5捕集效率,(c)PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的PM10-2.5捕集效率,(d)显示PM捕获机制的示意图。
图10.(a-c)PM捕获实验之后,PVA、PVA:CNPs和PVA:CNPs:TLE的SEM图像,(d)SEM显示在PVA:CNPs:TLE纳米过滤器周围形成PM颗粒,(e)PM捕获后PVA:CNPs:TLE的EDX。
图11.(a-d)PM捕获后PVA:CNPs:TLE的元素映射,(e)PM捕获后PVA:CNPs:TLE的EDX。
图12.PM捕获后PVA:CNPs:TLE的EDX分析。