DOI:10.1016/j.apsusc.2020.145962
隨著顆粒物（PM）污染的加劇，對空氣過濾材料提出了有效截留細顆粒物、捕獲生物污染物等關鍵要求。本研究采用連續靜電紡絲法制備了具有優良空氣過濾性能和抗菌性能的多層膜。以N-乙烯基甲酰胺（NVF）和3-烯丙基-5,5-二甲基海因（ADMH）為原料，以聚乙烯醇（PVA）為中間層，通過自由基共聚合成了一種新型N-鹵胺生物聚合物P（ADMH-NVF）。將聚乙烯醇/殼聚糖電紡膜（PVA/CS）有序地組裝在PVA/P（ADMH-NVF）膜的兩側，形成多層膜。在過濾試驗中，多層電紡納米纖維膜對氯化鈉（NaCl）和癸二酸二異辛酯（DEHS）氣溶膠的過濾效率分別為99.3%和99.4%。此外，多層電紡納米纖維膜對NaCl和DEHS氣溶膠的壓降分別為183 Pa和238 Pa，且具有6.1 MPa的高拉伸強度。在抗菌試驗中，多層電紡納米纖維膜對革蘭氏陰性菌大腸桿菌和革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌均表現出良好的抗菌性能。預計這些含N-鹵胺的多層靜電紡絲納米纖維膜將在空氣過濾中具有廣闊的應用前景。
圖1.多層膜的制備及其在抗菌空氣過濾中的應用示意圖。
圖2.合成P（ADMH-NVF）的FTIR光譜（a）和1HNMR光譜（b）。不同濃度的P（ADMH-NVF）溶液的電導率和粘度（c）。具有30wt％（d）、40wt％（e）和50wt％（f）的不同濃度的膜的SEM圖像。
圖3.膜（a）、交聯膜（b）和氯化膜（c）的SEM圖像。不同膜的FTIR光譜（d）和活性氯含量（e）。
圖4.氯化前的X射線光電子能譜（XPS）全掃描（a）、N 1s（b）和Cl 2p（c）光譜以及氯化后的XPS全掃描（d）、N 1s（e）和Cl 2p（f）光譜。
圖5.未經處理（a）、交聯（b）、氯化（c）的多層膜的SEM圖像。TGA曲線（插圖：DTG曲線）（d）。不同膜的拉伸應力-應變曲線（e）。數碼照片顯示了復合膜在不同變形下的機械柔韌性（f）。
圖6.使用DEHS氣溶膠（a）或NaCl氣溶膠（b）（300-500 nm）在氣流為32 L/min的條件下，具有不同基重的復合納米纖維膜的過濾效率和壓降。使用DEHS氣溶膠（c）或NaCl氣溶膠（d）過濾后，納米纖維膜頂部和底部表面的SEM圖像。
圖7.對照、PVA/P（ADMH-NVF）和多層膜對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制區。
圖8.大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的活細菌和死細菌形態。
圖9.大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的活/死細菌活性測定。
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