CN107596785B - 一种净化空气中pm2.5颗粒的过滤布及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布及制备方法。以硅酸钠水解制备二氧化硅凝胶，并与纳米氧化铝晶粒混合，以控制二氧化硅的微孔状，所得复合胶体与纤维素的二甲基亚砜溶液混合后进行湿法纺丝，得到的微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维置于两层无纺布之间进行铺床，经超声波压合机压制，得到PM2.5过滤布。本方法中的滤布采用由纳米晶控制的微孔状二氧化硅包裹纤维素纤维，对PM2.5细颗粒物具有优异的吸附性和过滤性，不但能很好地净化空气，同时该滤布透气性好，使用舒适度高，可作为防雾霾口罩良好的内芯材料，也适合用于空调、空气净化器的滤芯等。
Description
技术领域
本发明涉及过滤材料的制备领域，具体涉及通过二氧化硅凝胶及纳米氧化铝晶粒提高滤布的过滤效率，特别是涉及一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布及制备方法。
背景技术
PM2.5指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物，能较长时间悬浮于空气中，在环境科学中，特指悬浮在空气中的固体颗粒或液滴，是空气污染的主要来源之一。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。
PM2.5的主要组分是硫酸盐、硝酸盐、有机化合物、元素碳（EC）及土壤尘等。研究表明，PM2.5由直接排入空气中的一次微粒和空气中的气态污染物通过化学转化生成的二次微粒组成。其来源分为自然源和人为源。自然源包括土壤扬尘、海盐、植物花粉、孢子、细菌等；人为源包括固定源和流动源，固定源包括各种燃料燃烧源，如发电、冶金、石油、化学、纺织印染等各种工业过程、供热、烹调过程中燃煤与燃气或燃油排放的烟尘；流动源主要是各类交通工具在运行过程中使用燃料时向大气中排放的尾气。
虽然细颗粒物只是地球大气成分中含量很少的组分，但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，例如，重金属、微生物等，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。经研究得出结论：即大气PM2.5浓度每升高100μg/m3 ，居民死亡发生率增加12.07%。目前已知的细微颗粒物对人体健康的影响主要包括：增加重病和慢性病患者的死亡率；使呼吸系统、心脏系统疾病恶化；改变肺功能及其结构；改变免疫功能；患癌率增加等。因此PM2.5的预防和应对措施成为人类社会发展的重要课题。
目前PM2.5细粒颗物的预防措施有过滤法、水吸附法、植物吸收法、空气负离子去除法等。而一般的应对措施有雾霾天气少开窗少出门，外出戴专业防尘口罩，多喝桐桔梗茶、桐参茶、桐桔梗颗粒、桔梗汤等“清肺除尘”茶饮，少量补充维生素D和饮食清淡多喝蜂蜜水等。其中过滤法是应用最为广泛的预防措施，现阶段国内外对PM2.5细粒颗物过滤技术已取得了一定成效。
中国发明专利申请号201310751677.4公开了一种可有效过滤PM2.5的口罩，包含无纺布层、新材料高效过滤层、一般防护层、熔喷无纺布层、无纺布层，所述各层可相互任意叠放设置，并通过缝合或压合连接成整体。
中国发明专利申请号201310655060.2公开了一种高效过滤PM2.5平面口罩，包括用于覆盖戴用者的口部及鼻部的口罩本体，其口罩本体为三层结构形成层叠状，由外到内依次为丙纶纺粘无纺布外层、超细旦驻极体熔喷纤维非织造布中间层、丙纶纺粘无纺布内层，具有高过滤、低阻流的特性。
中国发明专利申请号201310066827.8公开了PM2.5过滤结构及其制备方法，基底的第一主面上设置镂空结构层，镂空结构层内设置若干贯通镂空结构层的微米孔洞结构，微米孔洞结构与基底内的空气流通腔体相连通；在镂空结构层上设置横向纳米纤维体，横向纳米纤维体覆盖在微米孔洞结构上，并利用呈纤维状的底部紧固在镂空结构层上；横向纳米纤维体上设置纵向纳米纤维体，纵向纳米纤维体覆盖在横向纳米纤维体及镂空结构层上。
中国发明专利申请号201420052027.0公开了一种高效过滤PM2.5简易口罩，包括用于覆盖戴用者的口部及鼻部的口罩本体，口罩本体为三层结构形成层叠状，由外到内依次为丙纶纺粘无纺布外层、超细旦驻极体熔喷纤维非织造布中间层、丙纶纺粘无纺布内层，在口罩戴用时，丙纶纺粘无纺布内层朝向戴用者，丙纶纺粘无纺布外层、丙纶纺粘无纺布内层上均布有透气小孔，透气小孔贯穿所述丙纶纺粘无纺布外层、丙纶纺粘无纺布内层。
根据上述，现有方案中普遍的口罩、空气过滤器等过滤材料由于间隙大，对PM10以上的大颗粒物具有较好的过滤效果，但难以高效清除空气中PM2.5细颗粒物，材料舒适度一般，且制备过程较为繁琐，鉴于此，本发明提出了一种创新性的净化空气中PM2.5颗粒的过滤布及制备方法，可有效解决上述技术问题。
发明内容
针对目前PM2.5细颗粒物越发严重，人体生理结构对其无有效过滤能力，而普通口罩、空气过滤器等过滤材料同样难以有效清除PM2.5细颗粒物的缺陷，本发明提出一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布及制备方法，从而有效实现对PM2.5细颗粒物的吸附和过滤，实现空气净化效果。
本发明涉及的具体技术方案如下：
一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布的制备方法，所述过滤布的制备过程为：
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至40~50℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4~6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，硅酸钠水解并陈化8~12h，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数计，其中：乙醇44~52份、水12~15份、硅酸钠35~40份、表面活性剂0.5~1份；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，200~300r/min强力搅拌40~60min，得到复合胶体；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至70~90℃溶解40~80min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.2~0.4MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得PM2.5过滤布。
优选的，所述硅酸钠为偏硅酸钠或正硅酸钠的水合物，其模数在2~3之间；
优选的，所述表面活性剂为月桂酰基谷氨酸、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的至少一种；
优选的，所述纳米氧化铝晶粒，粒径为10~30nm，比表面积不低于230m2/g，堆积密度为0.4~0.6g/cm3；
优选的，所述纤维素为木材纤维素、棉花纤维素、麦草纤维素、稻草纤维素或芦苇纤维素中的至少一种；
所述纺丝液以重量份数计，其中：二氧化硅凝胶8~12份、纳米氧化铝晶粒1~3份、纤维素12~14份、二甲基亚砜71~79份；
优选的，所述纺丝机为湿法纺丝机，其喷丝板孔数为30~40孔、孔径为60~80μm，泵供量为0.7~0.8mL/min，凝固槽尺寸为200cm×8cm~250cm×8.5cm，水洗槽尺寸为140cm×17cm~150cm×18cm；
优选的，所述纺丝过程的凝固牵伸比为0.9~1.1，水洗牵伸比为1.1~1.3，水洗温度为60~80℃；
优选的，所述无纺布为涤纶、丙纶、腈纶、锦纶或氨纶中的一种；
优选的，所述超声波压合机的电机功率为1400~2000W，超声频率为不超过20kHz，工作气压为0.5~0.7MPa，工作电流为1~2.5A。
一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布，其特征是由上述方法制备得到，通过将硅酸钠凝胶化制备成二氧化硅凝胶，然后强力将纳米氧化铝晶粒分散其中，加入纤维素，通过纺丝制备成微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维，将该纤维铺床压制在两层无纺布中间，形成PM2.5过滤布。
二氧化硅气凝胶具有高比表面积和高的孔洞率，使其具有非常好的吸附性及过滤性，采用二氧化硅凝胶包裹纤维素制得的过滤布，可有效吸附空气中的污染物，过滤空气中的颗粒物质，对粒径低于PM2.5的颗粒具有良好的过滤效果。同时，在二氧化硅凝胶中引入纳米氧化铝晶粒，二氧化硅的微孔尺寸可由纳米晶粒的尺寸加以控制，故可根据过滤布的实际应用情况对其过滤尺寸进行调节。而过滤布中的纤维素纤维又为空气流通提供通道，使其具有良好的透气性，用作口罩滤芯材料时，可提高口罩的使用舒适度。
将本发明制得的过滤布用于制备口罩，与传统PP无纺布口罩、无纺布与纤维素纤维压制的口罩以及活性炭口罩进行对比，其在过滤效率，尤其是对PM2.5的过滤效率上具有明显优势，并且具有更小的呼吸阻力，使用舒适度提高。
本发明提供了一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1、提出了采用微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维制备净化空气中PM2.5颗粒的过滤布的方法。
2、该过滤布由于采用微孔状二氧化硅包裹纤维素纤维，微孔状由纳米晶控制，其对空气中的PM2.5细颗粒物具有优异的吸附性和过滤性。
3、该过滤布利用纤维素纤维为空气通过提供通道，透气性好，使用舒适度高。
4、该过滤布应用范围广，即可作为防雾霾口罩良好的内芯材料，也适合用于空调、空气净化器的滤芯。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。
实施例1
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至50℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4~6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数为100份计，其中：乙醇52份、水12份、硅酸钠35份、表面活性剂0.5份、盐酸0.2份、氢氧化铵0.3份；硅酸钠为正硅酸钠；表面活性剂为月桂酰基谷氨酸；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，300r/min强力搅拌40min，得到复合胶体；纳米氧化铝晶粒的粒径为30nm；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至90℃溶解40min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.4MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；纤维素为木材纤维素；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得PM2.5过滤布；无纺布为涤纶；
纺丝液中：二氧化硅凝胶10份、纳米氧化铝晶粒2份、纤维素13份、二甲基亚砜75份；
纺丝机的喷丝板孔数为40孔、孔径为60μm，泵供量为0.8mL/min，凝固槽尺寸为200cm×8cm，水洗槽尺寸为150cm×18cm；凝固牵伸比为1.1，水洗牵伸比为1.3，水洗温度为60℃；
超声波压合机的电机功率为1400W，超声频率为18kHz，工作气压为0.5MPa，工作电流为2.5A；
对实施例1得到的过滤布制成口罩，在NIOSH标准规定的检测条件下，测试其对PM10、PM5及PM2.5的过滤效率，以及口罩的呼吸阻力，如表1所示。
实施例2
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至50℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4~6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数为100份计，其中：乙醇46份、水13.2份、硅酸钠39份、表面活性剂1份、盐酸0.3份、氢氧化铵0.5份；硅酸钠为正硅酸钠；表面活性剂为月桂醇硫酸钠；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，240r/min强力搅拌45min，得到复合胶体；纳米氧化铝晶粒的粒径为10nm；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至80℃溶解60min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.3MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；纤维素为棉花纤维素；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得PM2.5过滤布；无纺布为氨纶；
纺丝液中：二氧化硅凝胶8份、纳米氧化铝晶粒1份、纤维素12份、二甲基亚砜79份；
纺丝机的喷丝板孔数为35孔、孔径为80μm，泵供量为0.7mL/min，凝固槽尺寸为250cm×8.5cm，水洗槽尺寸为140cm×17cm；凝固牵伸比为0.9，水洗牵伸比为1.1，水洗温度为60℃；
超声波压合机的电机功率为1800W，超声频率为20kHz，工作气压为0.5MPa，工作电流为1.5A；
对实施例2得到的过滤布制成口罩，在NIOSH标准规定的检测条件下，测试其对PM10、PM5及PM2.5的过滤效率，以及口罩的呼吸阻力，如表1所示。
实施例3
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至42℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4~6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数为100份计，其中：乙醇49份、水14.9份、硅酸钠35份、表面活性剂0.5份、盐酸0.3份、氢氧化铵0.3份；硅酸钠为正硅酸钠；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，280r/min强力搅拌55min，得到复合胶体；纳米氧化铝晶粒的粒径为20nm；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至85℃溶解70min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.4MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；纤维素为麦草纤维素；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得PM2.5过滤布；无纺布为锦纶；
纺丝液中：二氧化硅凝胶12份、纳米氧化铝晶粒3份、纤维素14份、二甲基亚砜71份；
纺丝机的喷丝板孔数为40孔、孔径为80μm，泵供量为0.8mL/min，凝固槽尺寸为220cm×8cm，水洗槽尺寸为145cm×17.5cm；凝固牵伸比为0.9，水洗牵伸比为1.1，水洗温度为60℃；
超声波压合机的电机功率为2000W，超声频率为20kHz，工作气压为0.6MPa，工作电流为2A；
对实施例3得到的过滤布制成口罩，在NIOSH标准规定的检测条件下，测试其对PM10、PM5及PM2.5的过滤效率，以及口罩的呼吸阻力，如表1所示。
实施例4
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至50℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4~6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数为100份计，其中：乙醇45.3份、水15份、硅酸钠38份、表面活性剂1份、盐酸0.3份、氢氧化铵0.4份；硅酸钠为正硅酸钠；表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，200r/min强力搅拌60min，得到复合胶体；纳米氧化铝晶粒的粒径为30nm；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至70℃溶解80min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.4MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；纤维素为稻草纤维素；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得PM2.5过滤布；无纺布为腈纶；
纺丝液中：二氧化硅凝胶10份、纳米氧化铝晶粒3份、纤维素13份、二甲基亚砜74份；
纺丝机的喷丝板孔数为30孔、孔径为80μm，泵供量为0.8mL/min，凝固槽尺寸为250cm×8cm，水洗槽尺寸为150cm×17cm；凝固牵伸比为0.9，水洗牵伸比为1.3，水洗温度为80℃；
超声波压合机的电机功率为2000W，超声频率为16kHz，工作气压为0.5MPa，工作电流为1A；
对实施例4得到的过滤布制成口罩，在NIOSH标准规定的检测条件下，测试其对PM10、PM5及PM2.5的过滤效率，以及口罩的呼吸阻力，如表1所示。
实施例5
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至45℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4~6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数为100份计，其中：乙醇47份、水12份、硅酸钠40份、表面活性剂0.5份、盐酸0.2份、氢氧化铵0.3份；硅酸钠为偏硅酸钠；表面活性剂为月桂酰基谷氨酸；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，270r/min强力搅拌48min，得到复合胶体；纳米氧化铝晶粒的粒径为15nm；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至75℃溶解50min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.3MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；纤维素为木材纤维素；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得PM2.5过滤布；无纺布为涤纶；
纺丝液中：二氧化硅凝胶8份、纳米氧化铝晶粒3份、纤维素14份、二甲基亚砜75份；
纺丝机的喷丝板孔数为32孔、孔径为75μm，泵供量为0.8mL/min，凝固槽尺寸为250cm×8.5cm，水洗槽尺寸为150cm×18cm；凝固牵伸比为0.9，水洗牵伸比为1.2，水洗温度为70℃；
超声波压合机的电机功率为1900W，超声频率为18kHz，工作气压为0.5MPa，工作电流为2.5A；
对实施例5得到的过滤布制成口罩，在NIOSH标准规定的检测条件下，测试其对PM10、PM5及PM2.5的过滤效率，以及口罩的呼吸阻力，如表1所示。
实施例6
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至50℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4~6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，使硅酸钠水解并陈化12h，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数为100份计，其中：乙醇48.5份、水13份、硅酸钠37份、表面活性剂0.8份、盐酸0.2份、氢氧化铵0.5份；硅酸钠为偏硅酸钠；表面活性剂为月桂醇硫酸钠；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，200r/min强力搅拌60min，得到复合胶体；纳米氧化铝晶粒的粒径为30nm；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至70℃溶解65min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.3MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；纤维素为芦苇纤维素；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得PM2.5过滤布；无纺布为丙纶；
纺丝液中：二氧化硅凝胶12份、纳米氧化铝晶粒1份、纤维素14份、二甲基亚砜73份；
纺丝机的喷丝板孔数为40孔、孔径为60μm，泵供量为0.8mL/min，凝固槽尺寸为200cm×8cm，水洗槽尺寸为150cm×18cm；凝固牵伸比为1.1，水洗牵伸比为1.1，水洗温度为70℃；
超声波压合机的电机功率为1800W，超声频率为16kHz，工作气压为0.6MPa，工作电流为1.5A；
对实施例6得到的过滤布制成口罩，在NIOSH标准规定的检测条件下，测试其对PM10、PM5及PM2.5的过滤效率，以及口罩的呼吸阻力，如表1所示。
对比例1
（1）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至70℃溶解65min，过滤及脱泡后制得纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.3MPa的压力下进行挤出纺丝，得到纤维素纤维；纤维素为芦苇纤维素；
（2）将上述纤维素纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，使三层致密结合，制得过滤布；无纺布为丙纶；
纺丝液中：纤维素17份、二甲基亚砜83份；
纺丝机的喷丝板孔数为40孔、孔径为60μm，泵供量为0.8mL/min，凝固槽尺寸为200cm×8cm，水洗槽尺寸为150cm×18cm；凝固牵伸比为1.1，水洗牵伸比为1.1，水洗温度为70℃；
超声波压合机的电机功率为1800W，超声频率为16kHz，工作气压为0.6MPa，工作电流为1.5A；
对对比例1得到的过滤布制成口罩，在NIOSH标准规定的检测条件下，测试其对PM10、PM5及PM2.5的过滤效率，以及口罩的呼吸阻力，如表2所示。
表2：
| 性能指标 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 | 对比例1 |
| PM10过滤效率（%） | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| PM5过滤效率（%） | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 85.5 |
| PM2.5过滤效率（%） | 98.4 | 98.8 | 99.2 | 98.6 | 98.2 | 98.3 | 42.6 |
| 呼吸阻力 | 较小 | 较小 | 较小 | 较小 | 较小 | 较小 | 较大 |
Claims (5)
1.一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布的制备方法，所述过滤布的制备过程为：
（1）以乙醇为溶剂，加入硅酸钠、表面活性剂及适量水，加热至40～50℃并保持恒温，加入盐酸作为酸性催化剂，保持pH3-5，使硅酸钠水解并陈化4～6h，再加入氢氧化钠催化剂，保持pH9-10，硅酸钠水解并陈化8～12h，制得二氧化硅凝胶；以反应体系总的重量份数计，其中：乙醇44～52份、水12～15份、硅酸钠35～40份、表面活性剂0.5～1份；
（2）将二氧化硅凝胶转移至搅拌器中，加入纳米氧化铝晶粒，200～300r/min强力搅拌40～60min，得到复合胶体；所述纳米氧化铝晶粒，粒径为10～30nm，比表面积不低于230m2/g，堆积密度为0.4～0.6g/cm3；
（3）将纤维素加入二甲基亚砜中，加热至70～90℃溶解40～80min，过滤及脱泡后加入步骤（2）所得的复合胶体中，搅拌均匀制成含纳米颗粒的纺丝液，将纺丝液缓慢倒入纺丝机的的料釜中，在0.2～0.4MPa的压力下进行挤出纺丝，得到微孔状二氧化硅包裹的纤维素纤维；所述纺丝液以重量份数计，其中：二氧化硅凝胶8～12份、纳米氧化铝晶粒1～3份、纤维素12～14份、二甲基亚砜71～79份；
所述纺丝机为湿法纺丝机，其喷丝板孔数为30～40孔、孔径为60～80μm，泵供量为0.7～0.8mL/min，凝固槽尺寸为200cm×8cm～250cm×8.5cm，水洗槽尺寸为140cm×17cm～150cm×18cm；所述纺丝过程的凝固牵伸比为0.9～1.1，水洗牵伸比为1.1～1.3，水洗温度为60～80℃；
（4）将步骤（3）所得的纤维与无纺布进行铺床，上下两层为无纺布，纤维层位于无纺布之间，采用超声波压合机进行压制，所述超声波压合机的电机功率为1400～2000W，超声频率为不超过20kHz，工作气压为0.5～0.7MPa，工作电流为1～2.5A；使三层致密结合，制得PM2.5过滤布。
2.根据权利要求1所述一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布的制备方法，其特征在于：所述硅酸钠为偏硅酸钠或正硅酸钠的水合物，其模数在2～3之间；所述表面活性剂为月桂酰基谷氨酸、月桂醇硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠或脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中的至少一种。
3.根据权利要求1所述一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布的制备方法，其特征在于：所述纤维素为木材纤维素、棉花纤维素、麦草纤维素、稻草纤维素或芦苇纤维素中的至少一种。
4.根据权利要求1所述一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布的制备方法，其特征在于：所述无纺布为涤纶、丙纶、腈纶、锦纶或氨纶中的一种。
5.一种净化空气中PM2.5颗粒的过滤布，其特征是由权利要求1-4任一项所述的方法制备得到。
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