CN106731217B - 一种空气过滤材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气过滤材料及其制备方法和应用，所述过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维33‑41份、硝酸铋5‑12份、柠檬酸20‑30份、壳聚糖15‑23份、过氧化甲乙酮3‑7份。本发明以竹纤维为原料，与硝酸铋混合，通过过氧化甲乙酮处理后再与柠檬酸处理后的壳聚糖混合再加工制得的过滤材料可以显著增强产品强度，提高材料耐久性，显著提高了过滤材料的过滤效果；用于防治PM2.5，还能在保证粘合强度的前提下大幅度增大透气度，本发明中的竹纤维层次结构明显，孔隙细小，具有良好的空气过滤效果。
Description
技术领域
本发明涉及环保技术领域，具体是一种空气过滤材料及其制备方法和应用。
背景技术
气象专家和医学专家认为，由细颗粒物所引发的雾霾天气对人体健康的危害比沙尘暴更大。粒径大于10μm的颗粒物，一般不会进入呼吸道，对人体健康基本无影响；粒径为2.5-10μm颗粒物，能够进入上呼吸道，但容易被呼吸道绒毛或痰液排除，对人体健康危害相对较小；而粒径小于2.5μm的细颗粒物，直径相当于人类头发的1/10大小，可直接进入人体下呼吸道，干扰肺部的气体交换，引发包括哮喘、支气管炎和心血管病等方面的疾病。人体的生理结构决定了对PM2.5没有任何过滤、阻拦能力，而PM2.5导致人们的平均寿命减少8.6个月。而PM2.5还可成为病毒和细菌的载体，为呼吸道传染病的传播推波助澜。如果要防止吸入PM2.5，很多口罩、尤其是棉织物类的过滤材料都做不到。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空气过滤材料及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维33-41份、硝酸铋5-12份、柠檬酸20-30份、壳聚糖15-23份、过氧化甲乙酮3-7份。
作为本发明进一步的方案：所述空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维35-39份、硝酸铋7-10份、柠檬酸22-28份、壳聚糖17-21份、过氧化甲乙酮2-4份。
作为本发明进一步的方案：所述空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维37份、硝酸铋8份、柠檬酸25份、壳聚糖19份、过氧化甲乙酮3份。
本发明另一目的是提供一种空气过滤材料的制备方法，由以下步骤组成：
1）将过氧化甲乙酮与其质量14.5倍的无水乙醇混合，制得过氧化甲乙酮溶液；将竹纤维、硝酸铋粉碎，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入过氧化甲乙酮溶液并在103℃的温度下密封搅拌33min，制得混合物A；
2）将壳聚糖研磨、过150目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入柠檬酸并在82℃的温度下密封搅拌55-60min，制得混合物B；
3）将混合物A与混合物B混合后，在65℃的温度下超声处理25min，超声功率为1000W，然后在95℃的温度下搅拌至干，再在400℃的温度下煅烧2.8h，即得过滤材料。
本发明另一目的是提供所述过滤材料在空气净化中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以竹纤维为原料，与硝酸铋混合，通过过氧化甲乙酮处理后再与柠檬酸处理后的壳聚糖混合再加工制得的过滤材料可以显著增强产品强度，提高材料耐久性，显著提高了过滤材料的过滤效果；用于防治PM2.5，还能在保证粘合强度的前提下大幅度增大透气度，本发明中的竹纤维层次结构明显，孔隙细小，具有良好的空气过滤效果。本发明制备过程简单、易操作，采用原料少，且过滤效果极佳，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维33份、硝酸铋5份、柠檬酸20份、壳聚糖15份、过氧化甲乙酮3份。
将过氧化甲乙酮与其质量14.5倍的无水乙醇混合，制得过氧化甲乙酮溶液；将竹纤维、硝酸铋粉碎，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入过氧化甲乙酮溶液并在103℃的温度下密封搅拌33min，制得混合物A。将壳聚糖研磨、过150目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入柠檬酸并在82℃的温度下密封搅拌550min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合后，在65℃的温度下超声处理25min，超声功率为1000W，然后在95℃的温度下搅拌至干，再在400℃的温度下煅烧2.8h，即得过滤材料。
实施例2
本发明实施例中，一种空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维41份、硝酸铋12份、柠檬酸30份、壳聚糖23份、过氧化甲乙酮7份。
将过氧化甲乙酮与其质量14.5倍的无水乙醇混合，制得过氧化甲乙酮溶液；将竹纤维、硝酸铋粉碎，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入过氧化甲乙酮溶液并在103℃的温度下密封搅拌33min，制得混合物A。将壳聚糖研磨、过150目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入柠檬酸并在82℃的温度下密封搅拌60min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合后，在65℃的温度下超声处理25min，超声功率为1000W，然后在95℃的温度下搅拌至干，再在400℃的温度下煅烧2.8h，即得过滤材料。
实施例3
本发明实施例中，一种空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维35份、硝酸铋7份、柠檬酸22份、壳聚糖17份、过氧化甲乙酮2份。
将过氧化甲乙酮与其质量14.5倍的无水乙醇混合，制得过氧化甲乙酮溶液；将竹纤维、硝酸铋粉碎，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入过氧化甲乙酮溶液并在103℃的温度下密封搅拌33min，制得混合物A。将壳聚糖研磨、过150目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入柠檬酸并在82℃的温度下密封搅拌58min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合后，在65℃的温度下超声处理25min，超声功率为1000W，然后在95℃的温度下搅拌至干，再在400℃的温度下煅烧2.8h，即得过滤材料。
实施例4
本发明实施例中，一种空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维39份、硝酸铋10份、柠檬酸28份、壳聚糖21份、过氧化甲乙酮4份。
将过氧化甲乙酮与其质量14.5倍的无水乙醇混合，制得过氧化甲乙酮溶液；将竹纤维、硝酸铋粉碎，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入过氧化甲乙酮溶液并在103℃的温度下密封搅拌33min，制得混合物A。将壳聚糖研磨、过150目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入柠檬酸并在82℃的温度下密封搅拌58min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合后，在65℃的温度下超声处理25min，超声功率为1000W，然后在95℃的温度下搅拌至干，再在400℃的温度下煅烧2.8h，即得过滤材料。
实施例5
本发明实施例中，一种空气过滤材料，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维37份、硝酸铋8份、柠檬酸25份、壳聚糖19份、过氧化甲乙酮3份。
将过氧化甲乙酮与其质量14.5倍的无水乙醇混合，制得过氧化甲乙酮溶液；将竹纤维、硝酸铋粉碎，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入过氧化甲乙酮溶液并在103℃的温度下密封搅拌33min，制得混合物A。将壳聚糖研磨、过150目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入柠檬酸并在82℃的温度下密封搅拌58min，制得混合物B。将混合物A与混合物B混合后，在65℃的温度下超声处理25min，超声功率为1000W，然后在95℃的温度下搅拌至干，再在400℃的温度下煅烧2.8h，即得过滤材料。
对比例1
除不含有硝酸铋外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例2
除不含有过氧化甲乙酮外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
对比例3
除不含有硝酸铋以及过氧化甲乙酮外，其原料含量及制备过程与实施例5一致。
将实施例1-5及对比例1-3制备的过滤材料与传统过滤材料进行比较检测，结果如表1所示(效率与阻力采用EN779:1993标准测试)：
表1
| 阻力（Pa） | 效率（%） | 耐破（Pa） | 强度（N/M） | 容尘量（g/m<sup>2</sup>） | |
| 传统F9级过滤纸 | 70 | 80 | 430 | ＜900 | ＜400 |
| 实施例1 | 62 | 81 | 3000 | ＞1200 | ＞800 |
| 实施例2 | 61 | 81 | 3020 | ＞1200 | ＞800 |
| 实施例3 | 57 | 83 | 3150 | ＞1300 | ＞850 |
| 实施例4 | 56 | 84 | 3200 | ＞1300 | ＞850 |
| 实施例5 | 54 | 86 | 3340 | ＞1400 | ＞880 |
| 对比例1 | 86 | 75 | 2100 | ＜900 | ＜550 |
| 对比例2 | 82 | 71 | 2580 | ＜1000 | ＜400 |
| 对比例3 | 88 | 69 | 1920 | ＜900 | ＜400 |
由此可见，本发明实施例1-5制备的过滤材料在各原料的相互作用下阻力低，耐破性能和强度高、容尘量大，加工性能优良；可广泛应用于通风、空调系统、精密仪器生产厂等场所的PM2.5的防治，并可加工个体防护用品。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种空气过滤材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维33-41份、硝酸铋5-12份、柠檬酸20-30份、壳聚糖15-23份、过氧化甲乙酮3-7份；
其制备方法，由以下步骤组成：
1）将过氧化甲乙酮与其质量14.5倍的无水乙醇混合，制得过氧化甲乙酮溶液；将竹纤维、硝酸铋粉碎，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入过氧化甲乙酮溶液并在103℃的温度下密封搅拌33min，制得混合物A；
2）将壳聚糖研磨、过150目筛，然后置入聚四氟乙烯反应釜中，再加入柠檬酸并在82℃的温度下密封搅拌55-60min，制得混合物B；
3）将混合物A与混合物B混合后，在65℃的温度下超声处理25min，超声功率为1000W，然后在95℃的温度下搅拌至干，再在400℃的温度下煅烧2.8h，即得过滤材料。
2.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维35-39份、硝酸铋7-10份、柠檬酸22-28份、壳聚糖17-21份、过氧化甲乙酮2-4份。
3.根据权利要求1所述的空气过滤材料，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：竹纤维37份、硝酸铋8份、柠檬酸25份、壳聚糖19份、过氧化甲乙酮3份。
4.如权利要求1-3任一所述的过滤材料在空气净化中的应用。
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