CN109746120A - 包括压电复合材料的过滤装置及其在吸附大气颗粒物中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括压电复合材料的过滤装置及其在吸附大气颗粒物中的应用，所述过滤装置中的过滤层无需外接电源，仅依靠外界压力刺激作用下的形变产生电荷，因此能够对其进行反复充电，且能稳定储存电荷，从而延长了使用寿命。所述过滤装置可以用于吸附大气颗粒物，即可以直接捕获大气中的极性细微颗粒物，同时还能够使中性颗粒物极化，然后将其捕获。所述方法对于颗粒物的尺寸没有选择性，尤其对于微纳米尺度的细小颗粒物具有较高的吸附效率。

Description

包括压电复合材料的过滤装置及其在吸附大气颗粒物中的 应用

技术领域

本发明属于空气净化技术领域，具体涉及一种包括压电复合材料的过滤装置及其在吸附大气颗粒物中的应用。

背景技术

雾霾天气的出现和持续，严重影响了人们的日常生活，给人们的身体健康带来了极大危害，引起了社会的广泛关注和重视。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物组成，前两者为气态污染物，而可吸入颗粒物是加重雾霾天气污染的首要原因，特别是PM₁₀和PM_2.5，越来越引起人们的关注。而其中PM_2.5因其粒径较小、比表面积较大，与粗颗粒物相比其更容易富集有毒物质，如细菌和重金属离子等，因而对人体健康具有非常大的影响。随着人们对雾霾了解的深入，对于雾霾颗粒物的过滤和净化的要求也越来越高。

较早的将过滤材料有目的的用于空气过滤方面是用石棉纤维作为滤料，并广泛的应用于防毒气面具中。在随后的几十年里，玻璃纤维过滤材料、超细玻璃纤维过滤材料、非织造过滤材料等性能更为优良的过滤品种相继研发，并且在此基础上还出现了驻极滤料、复合滤料等新型过滤材料，这些都为空气过滤技术的发展提供了有利的条件。

现有的空气净化装置主要由两部分组成，一部分为消除可吸入颗粒物的过滤段，另一部分为消除有害气体的净化段。而在过滤段，空气过滤材料起着决定性作用。常规滤料，也即目前所使用的空气过滤器中应用最多的一类，可以分为机织滤料、针织滤料、非织造滤料三种，其中非织造滤料又可以分为非织造针刺滤料、非织造熔喷滤料等几种。这些材料主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、重力沉降等机械阻挡作用，通过纤维网格对空气微粒进行过滤。因此，要想过滤掉PM_2.5及以下的颗粒物，需要网格的尺寸足够的小，这样会增加过滤系统的阻力压降，使得过滤系统的能耗随之增加，一方面增加了过滤造价，同时也对空气过滤器的工艺提出很高的要求。而且，这些过滤材料随着吸附颗粒浓度的增大，吸附效率会大大下降，加上对过滤网的清洗往往困难较大，因此几乎都是一次性的，不能重复使用，造成能源浪费和过滤成本的增加。另外一个不可小视的缺点是其对细小微粒的去除效率低，而且过滤材料上容易滋生有害微生物，存在二次污染的可能。

针对普通滤材中存在的上述问题，一些新型吸附材料(如驻极滤料，复合滤料等)的发现和使用得到了科学家们的关注。尤其是驻极体空气过滤材料，因其具有高效、低阻、节能、抗菌等优点，是一类非常有应用前景的新型空气过滤材料。

目前，用作驻极体空气过滤材料主要是以高聚物为主的有机驻极体材料，如非极性材料：聚丙烯、聚四氟乙烯、六氟丙烯－四氟乙烯共聚物等；极性或弱极性材料：聚三氟氯乙烯、聚丙烯或其共混物及聚酯等。这类材料除了惯性碰撞、拦截效应、扩散效应等传统滤料作用机理外，还可以通过库仑力实现对空气微粒的捕获。当空气微粒经过过滤器时，静电力不仅能有效地吸引带电微粒，而且以静电感应效应捕获极化的中性粒子，因此具有高效吸附性。与此同时，这类材料在吸附过程中产生的流阻较小，大大减小了能耗，在空气过滤系统中得到了广泛的应用。然而，驻极体滤料纤维的生产工艺要求较高，驻电过程复杂，且由于大气微粒中带电电荷的中和作用或微粒沉积产生静电力的屏蔽作用使得滤料表面电荷衰减较快，吸附效率降低，耐湿耐热性能差，容易老化等，以及消防要求必须选用不燃材料和火灾时不发生有毒气体的材料等原因，很大程度上限制了有机驻极体滤料的应用。

目前，已知的利用静电吸附作用对颗粒物进行吸附作用具有吸附效率高、能够吸附极细颗粒物等优势。例如利用有机驻极体滤料的热释电的性能，通过静电吸附作用对颗粒物进行吸附，但是电荷耗散快、重新驻电困难，这不仅给实际中的应用带来了很大不便，而且驻极体聚合物的介电损耗也大大降低了其使用寿命。由于注入的电荷在储存、运输、使用过程中随着环境变化尤其是湿度增加时快速耗散，而无法对静电荷进行补充，因而只能单次使用，大大增加了成本，并且驻极体材料的大量使用，也对环境造成了二次污染。等离子体技术吸附颗粒物是通过外加强电场使颗粒物带电，并被收集在负极板上。但是等离子体技术在吸附过程中由于等离子体的发生需要较高的电压，容易产生臭氧；而利用热释电性能的有机驻极体还存在消耗能耗、且吸附过程中温度的升高可能会产生安全问题。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种包括压电复合材料和产压设备的过滤装置，将所述过滤装置置于外界环境中，利用产压设备、自然界风吹和/或震动产生的微弱压力即可实现利用静电吸附空气中的颗粒物。

发明人经过大量的实验研究发现，铌酸锂是一类典型的压电无机驻极体材料，具有压电效应，所谓压电效应是指，某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态，这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。本发明中，以空气过滤装置中常用的聚合物驻极体，例如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)作为基体，以单畴取向极化后的铌酸锂作为填充材料，制备了具有压电效应的铌酸锂/聚合物驻极体复合材料，简记为压电复合材料。利用熔喷法将制备的压电复合材料制备成具有一定规格的薄膜或无纺布，并利用其压电效应，实现对大气中的极细污染颗粒物的静电吸附。

本发明的目的之二是提供一种利用所述压电复合材料产生的静电荷进行颗粒物的吸附方法，所述方法是利用所述压电复合材料的压电效应实现对大气中雾霾细颗粒物的静电吸附；或者，利用所述压电复合材料制备得到的薄膜或无纺布作为空气过滤材料，使其在外界压力刺激作用下释放电荷，从而实现对大气颗粒物的吸附。

本发明的第一方面是提供一种过滤装置，所述过滤装置包括过滤层和产压设备；所述过滤层为膜层或无纺布层；所述膜层或无纺布层由具备压电效应的复合材料制备得到，所述复合材料包括单畴极化后的铌酸锂颗粒和聚合物驻极体；其中，所述聚合物驻极体作为基体，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒作为填充材料。

根据本发明，所述产压设备没有具体的限定，本领域技术人员知晓的任意一种能产生压力变化的设备均可，例如为小电机、自吸泵等中的至少一种。

根据本发明，所述产压设备位于所述过滤层的任意位置，只要所述产压设备发生压力变化时可以带动过滤层的压力变化即可；例如所述过滤层与产压设备接触或过滤层与产压设备相互靠近且产压设备发生压力变化时可以带动过滤层的压力变化。

根据本发明，所述聚合物驻极体为现有技术已知的聚合物驻极体，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)等。

根据本发明，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒的粒径为100纳米至50微米，优选为1微米至5微米。

根据本发明，所述复合材料中还包括碳纳米管，所述碳纳米管可以是单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，优选为多壁碳纳米管。

根据本发明，所述过滤层由单畴取向极化后的铌酸锂颗粒与聚合物驻极体以及任选地碳纳米管复合后，经熔喷而形成。

所述过滤层中，单畴取向极化后的铌酸锂颗粒的质量百分含量为1wt.％-10wt.％；例如为1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％或10wt.％。

所述过滤层中，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒、碳纳米管、聚合物驻极体的质量比为(1～10)：(0～1)：100。

根据本发明，所述过滤层的克重为20g/m²-300g/m²，优选为20g/m²-150g/m²，还优选为20g/m²-100g/m²，更优选为20g/m²-50g/m²，例如为20g/m²-30g/m²。

本发明中，通过改变施加在所述过滤层的压力(例如震动频率)，使得所述复合材料内部发生极化，表面产生大量自由电荷，再利用所述自由电荷捕获空气中的极性颗粒，或使中性颗粒极化后将其捕获。

优选地，所述施加在过滤层的压力除了产压设备产生的压力外，还可以是自然界风吹和/或震动产生的微弱压力。

本发明的第二个方面是提供一种吸附大气颗粒物的方法，所述方法包括以下步骤：在需要吸附大气颗粒物的环境中放置上述的过滤装置。

所述方法进一步包括以下步骤：

启动过滤装置中的产压设备，所述产压设备产生的振动使得过滤层中的复合材料表面产生大量自由电荷，再利用所述自由电荷捕获大气中的极性颗粒，或使中性颗粒极化后将其捕获，从而实现对大气颗粒物的吸附；

或者，不启动过滤装置中的产压设备，仅利用自然界风吹和/或震动产生的微弱压力，使得过滤层中的复合材料表面产生自由电荷，再利用所述自由电荷捕获大气中的极性颗粒，或使中性颗粒极化后将其捕获，从而实现对大气颗粒物的吸附；

或者，启动过滤装置中的产压设备，且同时存在自然界风吹和/或震动，同时利用所述产压设备产生的振动和自然界风吹和/或震动产生的微弱压力，使得过滤层中的复合材料表面产生自由电荷，再利用所述自由电荷捕获大气中的极性颗粒，或使中性颗粒极化后将其捕获，从而实现对大气颗粒物的吸附。

根据本发明，所述大气颗粒物包括粉尘、PM₁₀、PM_2.5以及亚微米颗粒中的至少一种。

根据本发明，所述方法还进一步包括如下步骤：

在所述过滤层吸附饱和后(即过滤层表面不能再有明显的吸附)，取下过滤层，用水清洗所述过滤层，去除吸附的颗粒物，干燥后重新使用。

可见，本发明的过滤层可以经过简单处理后即重复循环使用。

本发明的有益效果：

1.本发明提供了一种新型的过滤装置，与通常用于静电吸附的聚合物驻极体材料不同，所述过滤装置中的过滤层无需外接电源，仅依靠外界压力刺激作用下的形变产生电荷，因此能够对其进行反复充电，且能稳定储存电荷，从而延长了使用寿命。对所述过滤层表面电势衰减的研究表明，其表面的电荷衰减缓慢，一次释电可以维持很长时间，吸附效率高。所述过滤层价格低廉，制备方法简单易行。

2.本发明还提供了一种吸附大气颗粒物的方法，所述方法可以直接捕获大气中的极性细微颗粒物，同时还能够使中性颗粒物极化，然后将其捕获。所述方法对于颗粒物的尺寸没有选择性，尤其对于微纳米尺度的细小颗粒物具有较高的吸附效率。同时，所述过滤装置中的过滤层的耐损耗性能好、大大提高了其使用寿命。不仅如此，由于该过滤层仅需压力调控即可快速产生大量电荷，通过对吸附颗粒的大小和所含元素的分析证实，该过滤层在外界压力改变时能够产生足够的静电吸附力，有效地吸附空气中的粉尘，PM₁₀，PM_2.5以及亚微米颗粒，展现了该过滤层的应用潜力和前景。

另外，所述过滤层在水洗干燥后，其吸附能力没有发生明显的变化。且由于其仅需微弱的压力即可调控表面电势，因此具有注电简单、操作方便、可反复充放电等优点，在空气净化领域有很好的应用前景。

附图说明

图1为实施例1所述的不同铌酸锂含量的过滤装置在5N作用下的电流响应曲线。

图2为实施例3所述的制品(其中，铌酸锂的含量为10wt％)的电流响应曲线。

图3为实施例3所述的制品(其中，铌酸锂的含量为10wt％)在纽扣电机不同电压作用下的压电响应曲线。

图4为实施例2所述的无纺布利用压电效应吸附雾霾1.5h后的SEM图。

图5为实施例2所述的无纺布自然沉降7h的SEM图。

图6为本发明的一个优选实施方式中所述的过滤装置示意图。

具体实施方式

如前所述，本发明提供了一种过滤装置，所述过滤装置包括过滤层和产压设备；所述过滤层为膜层或无纺布层；所述膜层或无纺布层由具备压电效应的复合材料制备得到，所述复合材料包括单畴极化后的铌酸锂颗粒和聚合物驻极体；其中，所述聚合物驻极体作为基体，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒作为填充材料。

其中，所述复合材料的制备方法包括如下步骤：

1)制备铌酸锂压电晶体并将其取向极化，制备成尺寸范围在100nm-50μm之间的颗粒，即所述单畴极化后的铌酸锂颗粒；

2)将步骤1)的单畴极化后的铌酸锂颗粒与聚合物驻极体，任选地碳纳米管(如多壁碳纳米管)通过双螺杆挤出机进行均匀混合，制备得到母粒；

3)将上述制备的母粒通过熔融喷涂制备成无纺布或进行成膜处理制备成薄膜。

上述制备方法的步骤1)中，所述单畴极化后的铌酸锂颗粒的制备具体为：

取单畴取向后的铌酸锂压电晶体通过研磨的方法磨成粉末，过筛、过滤，得到所述单畴极化后的铌酸锂颗粒；或者，采用溶液合成法制备单畴极化后的铌酸锂颗粒。

其中，所述研磨为现有技术中已知的研磨方法，例如人工研磨、球磨机研磨等研磨方法。

其中，所述溶液合成法为现有技术中已知的制备单畴极化后的铌酸锂颗粒的方法，例如水热法、聚合物前驱体法等方法中的至少一种。

上述制备方法的步骤1)中，所述的铌酸锂压电晶体颗粒的粒径范围为100nm-50μm，优选为1-5μm。

所述母粒中，单畴取向极化后的铌酸锂颗粒的质量百分含量为15-75wt.％；优选为50wt.％。

上述制备方法的步骤2)中，所述聚合物驻极体材料可以为现有技术已知的聚合物驻极体材料，如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚四氟乙烯(PTFE)；

上述制备方法的步骤2)中，所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，优选为多壁碳纳米管。

上述制备方法的步骤2)中，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒、碳纳米管、聚合物驻极体的质量比为(1～10)：(0～1)：100。

上述制备方法的步骤2)中，所述挤出温度为35℃-150℃；优选温度为40℃-100℃；更有选的温度为50℃。

其中，所述薄膜的成膜处理可以为现有技术中已知的成膜处理方法，例如为热压成膜法、滴涂法、旋涂法中的至少一种；

作为示例性地，采用热压成膜法，将复合材料加热熔融，热压冷却后成膜；作为示例性地，采用滴涂法，将复合材料加热熔融，滴涂到基板表面，冷却后成膜；作为示例性地，采用旋涂法，将复合材料加热熔融，旋涂到基板表面，冷却后成膜。

上述制备方法中，所述熔喷是通过将聚丙烯等聚基体材料和含有压电成分的母粒采用高速热空气流对模头喷丝孔挤出的聚合物熔体细流进行牵伸，由此形成超细纤维并收集在凝网帘或滚筒上，同时自身粘合而成为无纺布。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1制备薄膜

按照如下步骤制备薄膜：

(1)制备铌酸锂(LN)压电晶体并将其取向极化，通过研磨的方法磨成粉末，将所述粉末通过300目的筛子，收集过筛后的LN粉末。

(2)LN粉末与多壁碳纳米管(CNT)和聚丙烯(PP)混合制得母料

在双螺杆挤出机中，混合PP、CNT(1wt％)及不同的质量比例(1％、3％、5％、8％和10％)的步骤(1)得到的LN粉末，造粒，得到母粒。

(3)热压成膜：将步骤(2)的母粒在200℃条件下熔融，在8MPa压力下成膜，冷却后得到薄膜；将得到的薄膜剪成长方形(2cm×3cm)，备用。

实施例2制备无纺布

(1)制备铌酸锂(LN)压电晶体并将其取向极化，通过研磨的方法磨成粉末，将所述粉末通过300目的筛子，收集过筛后的LN粉末。

(2)LN粉末与多壁碳纳米管CNT和PP混合制得母料

在双螺杆挤出机中，混合PP、CNT(1wt％)及不同的质量比例(1％、3％、5％、8％和10％)的步骤(1)得到的LN粉末，造粒。

(3)将上述制备的母粒通过熔融喷涂制备成无纺布。

实施例3薄膜或无纺布的压电性能测试

制备测试用制品：

(a)贴上下电极：使用两张尺寸一样的锡箔纸(1.5cm×2cm)分别置于实施例1的薄膜或实施例2的无纺布的上下表面，得上电极-薄膜或无纺布-下电极复合结构。

(b)接上下导线：将两根导电铜丝分别置于步骤(a)得到的复合结构中的上电极上面和下电极下面，得到上导线-上电极-薄膜或无纺布-下电极-下导线复合结构。

(c)封装：将步骤(b)得到的复合结构用透明胶带封装，只漏出上下导线的尾端，制备得到测试用制品。

将测试用制品的上下导线分别和电化学工作站的工作电极接口和对电极接口连接，选择电流-时间测量模式，电压设置为0V。

以实施例1的薄膜为例，所述测试用制品的测试结果表明，该制品对压力变化的电流响应非常灵敏。当施加压力时，产生正向电流，撤销压力时，产生负向电流。电流峰值大小和施加压力的速度有关，速度快，电流大；反之，速度慢，电流小。多次按压，电流信号稳定。

图1给出了不同铌酸锂添加量制备得到的薄膜的电压和电流的响应图。

其中，从左往右第1峰值到第3峰值代表铌酸锂含量为1％，即1％LN/CNT/PP薄膜的电压和电流的响应图；从左往右第4峰值到第6峰值代表铌酸锂含量为3％，即3％LN/CNT/PP薄膜的电压和电流的响应图；从左往右第7峰值到第9峰值代表铌酸锂含量为5％，即5％LN/CNT/PP薄膜的电压和电流的响应图；从左往右第10峰值到第12峰值代表铌酸锂含量为8％，即8％LN/CNT/PP薄膜的电压和电流的响应图；从左往右第13峰值到第15峰值代表铌酸锂含量为10％，即10％LN/CNT/PP薄膜的电压和电流的响应图；对所述不同铌酸锂添加量制备得到的薄膜均施加5N的力，并分别测试不同薄膜的压电响应值三次。由图可知，随着薄膜中的铌酸锂含量的增加，薄膜的压电效应逐渐增强，当铌酸锂的含量为10％时，压电响应最强，施加5N的力，可以产生30～40nA的电流，而当铌酸锂的含量为1％时，电流响应只有2nA。

而采用不添加铌酸锂的薄膜制备得到的制品中，则无电流信号产生。

实施例4实施例3的制品对手指弯曲的压电响应

选取实施例3中压电效应最强的铌酸锂含量为10％的制品，上下电极分别与电化学工作站的对电极及工作电极连接，利用手指弯曲形变可以产生30nA的电流。如图2所示。

实施例5实施例3的制品在不同电压工作的纽扣电机作用下的压电响应

将实施例3的制品(其中铌酸锂的含量为10wt.％)贴附于屏蔽箱底部，置一纽扣电机于其上方，贴紧，使其分别在2V，3V，4V，5V电压下工作，对应振动频率分别为110Hz，220Hz，290Hz，320Hz，随着电压升高，纽扣电机的振动强度也逐渐增强。控制电机每隔5s振动一次，一次振动20秒，测试制品的压电电流信号，如图3所示。

由图可知，当纽扣电机在2V工作时，制品的压电电流约为3nA，同样，纽扣电机在3V工作时，制品的压电电流约为20nA，纽扣电机在4V工作时，制品的压电电流约为60nA，纽扣电机在5V工作时，制品的压电电流约为75nA。

实施例6无纺布吸附大气雾霾

将实施例2制备得到的无纺布贴附于自吸泵上，置于室外雾霾天气中，利用自吸泵工作时对无纺布不断施以振动和压力，使无纺布中的基于压力调控的复合材料产生压电电荷，吸附大气中的雾霾颗粒。由于静电吸附雾霾颗粒没有选择性，可以吸附的粒径范围为0.3-5μm，尤其对于2.5μm以下的颗粒物，吸附效果颇为明显。如图4和图5所示。

图4为实施例2所述的无纺布利用压电效应吸附雾霾1.5h后的SEM图。图5为实施例2所述的无纺布自然沉降7h的SEM图。从图可以看出，实施例2所述的无纺布吸附效果颇为明显。

实施例7无纺布吸附大气中细微颗粒物的成分分析

利用电感耦合等离子体与质谱联用(ICP-MS)对实施例6中的无纺布所吸附的颗粒物进行元素成分分析。空白样为溶解雾霾所用溶剂，所检测出的元素及含量见表1。

结果显示，Co，Zr，Ag，Sn，Sb，Au，Hg，Pb，In，Mo等元素的样品信号强度明显高于空白对照样品的信号强度，为吸附颗粒所含元素。这与大量报道的关于空气颗粒，尤其是PM_2.5成分的ICP-MS测试结果一致。

这些检测结果充分说明，利用无纺布吸附的物质确为空气污染颗粒物，证实了无纺布用作空气过滤材料的可行性。

表1 ICP-MS对实施例6中的无纺布吸附空气颗粒所含元素的分析结果

元素	样品信号强度	空白信号强度
			Mg	280377	83936
Al	157713	57361
			Ca	4078560	2224306
Mn	10099	4649
			Zn	27885	6643
Rb	863	212
			Sb	2664	1171
Pb	23247	2988
			Pt	692	163
Bi	606	171
			U	561	15

实施例8无纺布吸附颗粒物后可水洗并重复利用

参照GB/T 6165-2008，利用DEHS尘源测试无纺布对于300nm以上颗粒物的过滤效率，初次使用，过滤效率为99.93％，吸附饱和水洗一次烘干后，过滤效率为99.8％，性能几乎没有下降，且过滤效率极高，接近100％。具体参数如表2所示。

表2无纺布过滤效率对照表

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过滤装置，其特征在于，所述过滤装置包括过滤层和产压设备；所述过滤层为膜层或无纺布层；所述膜层或无纺布层由具备压电效应的复合材料制备得到，所述复合材料包括单畴极化后的铌酸锂颗粒和聚合物驻极体；其中，所述聚合物驻极体作为基体，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒作为填充材料。

2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，所述产压设备为小电机、自吸泵中的至少一种。

优选地，所述产压设备位于所述过滤层的任意位置，只要所述产压设备发生压力变化时可以带动过滤层的压力变化即可；例如所述过滤层与产压设备接触或过滤层与产压设备相互靠近且产压设备发生压力变化时可以带动过滤层的压力变化。

3.根据权利要求1或2所述的过滤装置，其特征在于，所述聚合物驻极体为聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒的粒径为100纳米至50微米，优选为1微米至5微米。

5.根据权利要求1-4任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述复合材料中还包括碳纳米管，所述碳纳米管可以是单壁碳纳米管或多壁碳纳米管，优选为多壁碳纳米管。

6.根据权利要求1-5任一项所述的过滤装置，其特征在于，所述过滤层由单畴取向极化后的铌酸锂颗粒与聚合物驻极体以及任选地碳纳米管复合后，经熔喷而形成。

优选地，所述过滤层中，单畴取向极化后的铌酸锂颗粒的质量百分含量为1wt.％-10wt.％；例如为1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％或10wt.％。

优选地，所述过滤层中，所述单畴取向极化后的铌酸锂颗粒、碳纳米管、聚合物驻极体的质量比为(1～10)：(0～1)：100。

优选地，所述过滤层的克重为20g/m²-300g/m²，优选为20g/m²-150g/m²，还优选为20g/m²-100g/m²，更优选为20g/m²-50g/m²，例如为20g/m²-30g/m²。

7.一种吸附大气颗粒物的方法，所述方法包括以下步骤：在需要吸附大气颗粒物的环境中放置权利要求1-6任一项所述的过滤装置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括以下步骤：

启动过滤装置中的产压设备，所述产压设备产生的振动使得过滤层中的复合材料表面产生大量自由电荷，再利用所述自由电荷捕获大气中的极性颗粒，或使中性颗粒极化后将其捕获，从而实现对大气颗粒物的吸附；

或者，不启动过滤装置中的产压设备，仅利用自然界风吹和/或震动产生的微弱压力，使得过滤层中的复合材料表面产生自由电荷，再利用所述自由电荷捕获大气中的极性颗粒，或使中性颗粒极化后将其捕获，从而实现对大气颗粒物的吸附；

或者，启动过滤装置中的产压设备，且同时存在自然界风吹和/或震动，同时利用所述产压设备产生的振动和自然界风吹和/或震动产生的微弱压力，使得过滤层中的复合材料表面产生自由电荷，再利用所述自由电荷捕获大气中的极性颗粒，或使中性颗粒极化后将其捕获，从而实现对大气颗粒物的吸附。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述大气颗粒物包括粉尘、PM₁₀、PM_2.5以及亚微米颗粒中的至少一种。

10.根据权利要求7-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还进一步包括如下步骤：

在所述过滤层吸附饱和后(即过滤层表面不能再有明显的吸附)，取下过滤层，用水清洗所述过滤层，去除吸附的颗粒物，干燥后重新使用。