一種新型的綠色電紡納米纖維膜過濾器

DOI：10.1016/j.jtice.2019.11.002

采用靜電紡絲（ES）技術制備了由可再生生物基聚酯組成的高性能環保型非織造納米纖維過濾器。典型的商用非織造纖維過濾器厚度大，纖維分布不均勻，回收率低。由植物原料制成的生物基聚合物具有柔軟的質地。這里使用的聚酯75%以上是可再生的。通過調整靜電紡絲的操作參數，采用不同的DMF/CHCl₃溶劑配比，在掃描電鏡圖像中觀察了不同操作條件下其形貌的變化。作者生產了各種類型的靜電紡絲納米纖維，其直徑從400到2000 nm不等，提高了過濾效率，并克服了現有技術中存在的缺點。采用掃描移動粒度儀和粒徑為30-300 nm的NaCl氣溶膠粒子對制備的納米纖維過濾器進行了測試。由于具有高比表面積/體積比和較小的纖維直徑，纖維直徑小于500 nm的納米纖維過濾器對大部分懸浮顆粒具有很強的抵抗力。隨著加熱溫度和退火時間的增加，電紡纖維的平均穿透能力由30%下降到4%。具有珠狀形態的較粗電紡纖維表現出平均滲透率<0.8％和較低的壓降，從而提高了纖維過濾器的質量和單纖維效率。

圖1.不同溶劑配比的NF-1的FE-SEM圖像：（a）純CHCl₃，（b）CHCl₃/DMF（8:2），（c）CHCl₃/DMF（5:5），（d）CHCl₃/DMF（2:8），（e）純DMF，和（f）CHCl₃/DMF（5:5）的放大FE-SEM圖像。

圖2.使用不同溶液濃度獲得的FE-SEM圖像：（a）NF-2，（b）NF-4和（c）NF-6。

圖3.納米纖維的尺寸分布：（a）NF-2，（b）NF-4和（c）NF-6。

圖4.NF-2至NF-7的過濾性能：（a）壓降-速度曲線圖，（b）納米粒子滲透率，和（c）品質因子。

圖5.不同加熱溫度、相同加熱時間的FE-SEM圖像：（a）NF-8，（b）NF-10和（c）NF-12。

圖6.不同加熱溫度和時間下NF-8至NF-12的纖維直徑分布。

圖7.NF-8至NF-12的過濾性能：（a）壓降-速度曲線，（b）納米粒子滲透率，和（c）品質因子。