文档介绍：静电纺PVA基纤维空气过滤膜制备及过滤性能研究
 
 
路明磊 张倩 吴立涛 王雪芳 黄晓卫 宁新 明津法
Summary： 以聚乙烯醇（PVA）和铝盐为纺丝原料， 过滤性能测试
采用过滤测试系统（TOPAS AFC-131，Dresden，Germany）表征所制备膜的过滤性能，实验中采用的DEHS气溶胶由多分散型气溶胶雾化器生成，生成颗粒的数量和大小由实验设备中配置的激光气溶胶粒径谱仪（TOPAS LAP322）测量，有效过滤面积为176 cm2，流量32 L/min。
2 结果与分析
PVA质量分数对过滤膜形貌影响
纺丝液质量分数变化会直接影响纺丝形成的纤维形貌及直径粗细。图1为PVA质量分数变化对纤维过滤膜形貌影响，%。%时，纤维平均直径为（292±35） nm（图1
（a）），纤维表面光滑，但整体呈扁平状。%时，纤维平均直径为（268±22） nm（图1（b）），纤维呈光滑圆柱状。然而，%，纤维平均直径为（388±42） nm（图1（c）），纤维呈现出树枝状形貌。
AlCl3质量分数对过滤膜形貌及性能影响
图2为AlCl3质量分数对PVA/AlCl3纤维膜形貌影响，%。图2（a）为纯PVA纳米纤维形貌，其平均直径为（388±42） nm。图2（b）%时，PVA/AlCl3纳米纤维膜的形貌呈现扁平状，其平均直径为（565±23） nm。图2（c）%时，纤维的平均直径为（513±40） nm，纤维形貌从扁平状变为树枝状。随着纺丝液中AlCl3质量分数的增加，纺制的纤维平均直径分别为（451±37） nm与（373±19） nm，如图2（d）（e）所示。随AlCl3质量分数的变化，纤维形貌从树枝状变为扁平状，%时，则又转变为树枝状，且随着AlCl3质量分数的继续增大，纤维树枝状结构愈发明显。这是由于随着AlCl3质量分数的增大，纺丝液的离子电导率逐渐增大，纤维细化成形过程中“劈裂”为树枝状。
图3为AlCl3质量分数对纳米纤维聚集态结构影响。从图3可知，在3 418 cm-1处特征峰，属于PVA中O—H的伸缩振动峰，C—H伸缩振动峰在2 930 cm-1处，在1 730 cm-1处特征峰为CO的伸缩振动峰，在1 442 cm-1处有C—H弯曲振动峰[6-7]。同时，PVA/AlCl3纤维均在3 475、2 930、1 730、1 446 cm-1处存在特征峰，表明AlCl3质量分数的改变不会影响纤维中PVA聚集态结构变化。
铝盐类型对过滤膜形貌影响
图4为纺丝液中添加不同种类铝盐对纤维形貌影响，%，%。当添加AlCl3时，纤维形貌成树枝状，平均直径为（513±40） nm（图4（a））。同时，PVA/AlCl3纤维红外光谱图显示，3 420 cm-1為O—H吸收峰，C—H吸收峰在2 930 cm-1，CO伸缩振动峰在1 729 cm-1，C—H弯曲振动峰在1 444 cm-1（图5）。然而，铝盐为Al（NO3）3时，纤维形貌呈圆柱形结构，纤维直径相对均匀，未出现树枝结构（图4（b）），平均直径为（576±54） nm，以及PVA/Al（NO3）3纤维的红外特征峰与PVA/AlCl3纤维相近（图5）。
过滤效率分析
纤维过滤膜应用于过滤分离领域时孔径大小对其影响较大。本文采用聚丙烯非织造布作为纤维过滤膜进行接收，聚丙烯非织造布的平均孔径为（±） μm，不会影响PVA基纤维过滤膜过滤效率。表1为PVA基纤维过滤膜孔径分布情况。%、%、%时孔径多分布在（±） μm、（±） μm、（±） μm，%时，孔径下降到（±） μm。%、%时，孔径尺寸为（±） μm、（±） μm，%时相比孔径分布变化不大。然而，铝盐为Al（NO3）3时，过滤膜的孔径主要分布在（±） μm左右。纤维过滤膜中孔径的变化主要与膜中纤维直径和纤维之间形成的堆叠程度有关。
PVA基纤维过滤膜的过滤性能见表2。由表2可知， %（PV