本发明属于空气净化材料的技术领域，提供了一种多功能空气净化滤网及制备方法。
背景技术：
随着环境污染的日益加剧，空气污染已成为当今世界威胁人类健康和社会发展的重要问题，因此空气净化技术的发展以及空气净化产品的研究应用，越来越受到人们的关注。空气中主要污染物有粉尘颗粒物、挥发性有机污染物、无机有害气体、微生物等，针对性地研究和应用空气净化产品的课题受到广泛关注。
目前，为了应对净化空气的需求，市场上出现了大量的空气净化产品。绝大部分产品可以有效去除颗粒污染物，少量产品可以吸附净化有害气体污染物。其中空气净化滤网是空气净化器的核心部件，随着空气净化器的广泛应用，滤网的研究和应用也成为热点课题。
空气净化滤网主要包括初效滤网、hepa滤网、活性炭滤网、抗菌滤网等，主要是利用吸附技术、光催化技术、静电、负离子等技术。而按照结构形式主要有单层滤网和多层滤网。现有的空气净化率网普遍存在吸附容量低，除臭效果差，使用寿命短，易造成二次污染，对空气中有害物质催化分解能力差等缺陷，已无法满足使用需求。因此，新型空气净化滤网的研究和应用越来越重要。
中国发明专利申请号201210368195.6公开了一种空气净化过滤网，该空气净化过滤网为片状网格结构，该空气净化过滤网制备方法包括以下步骤：（1）制备原料的选择、处理和设计；（2）吸附材料与加香材料或组件的结合；（3）最终产品的成型；（4）产品的密封和包装。但该发明制得的空气净化滤网功能单一，净化效果不佳。
中国发明专利申请号201720797861.6公开了一种多功能空气净化过滤网，包括初级过滤模块、hepa过滤模块、气体吸附和催化降解模块。多模块结构依次从外到内设置衔接固定成一个整体过滤网，可以对环境中的细颗粒物（pm2.5）、细菌、病毒等颗粒污染物进行有效的拦截，对甲醛、臭氧、甲苯等气态污染物进行彻底的分解、净化、还能除臭、抑菌、杀菌，是集空气过滤、净化、抗菌等为一身的多功能空气净化过滤网。该发明制得的空气净化滤网的结构复杂，制备成本高。
综上所述，现有技术中，多层滤网具有结构复杂且成本高、单层滤网具有功能单一的缺陷，因此开发一种多功能、高效、低成本的空气净化滤网，有着重要的意义。
技术实现要素：
可见，现有技术中，多层滤网具有结构复杂且成本高、单层滤网具有功能单一的缺陷。针对这种情况，本发明提出一种多功能空气净化滤网及制备方法，可通过离子交换吸附除去空气中的nh3、no2、so2、so3、hf、hcl、h2s等无机气体，通过物理及化学吸附除去空气中的pm2.5颗粒，通过硫化锌镉催化降解空气中的甲醛、苯、甲苯等挥发性有机物，还可释放负氧离子，且结构简单、成本低。
为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
一种多功能空气净化滤网的制备方法，所述多功能空气净化滤网制备的具体步骤如下：
（1）将阳离子交换树脂加入四氢呋喃中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液a；
（2）将阴离子交换树脂加入n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液b；
（3）将纺丝液a及纺丝液b分别注入两个极性相反的注射器中，然后在两个注射器上分别施加正负电压进行复合纺丝，制得可释放负氧离子的阳离子交换纤维与阴离子交换纤维复合的纳米纤维无纺布；
（4）将步骤（3）制得的纳米纤维无纺布浸渍于硫脲的乙二醇溶液中，然后缓慢滴加氯化镉与氯化锌的乙二醇溶液，通过溶剂热反应生成硫化锌镉光催化剂并负载于纳米纤维无纺布表面，反应完成后取出无纺布，洗涤并真空烘干，制得多功能空气净化滤网。
优选的，步骤（1）所述阳离子交换树脂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸树脂。
优选的，步骤（1）所述纺丝液a中，阳离子交换树脂18~25重量份、四氢呋喃60~75重量份、电气石粉末5~10重量份、二氧化铈粉末1~3重量份、聚乙烯蜡1~2重量份。
优选的，步骤（2）所述阴离子交换树脂为甲基丙烯酸二甲胺乙酯树脂。
优选的，步骤（2）所述纺丝液b中，阴离子交换树脂18~25重量份、n,n-二甲基甲酰胺60~75重量份、电气石粉末5~10重量份、二氧化铈粉末1~3重量份、聚乙烯蜡1~2重量份。
优选的，步骤（3）所述复合纺丝的纺丝液a与纺丝液b的重量比为1:2~2:1，正负极之间的电压为5~8kv，两个注射器针头间距为10~15cm，接收距离为10~15cm。
优选的，步骤（4）所述各原料的重量份为，纳米纤维无纺布20~30重量份、乙二醇51~68重量份、硫脲6~10重量份、氯化镉2~3重量份、氯化锌4~6重量份。
优选的，步骤（4）所述溶剂热反应的温度为，时间为140~160℃，时间为2~3h。
优选的，步骤（4）所述真空烘干的温度为50~70℃，时间为4~6h。
本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的一种多功能空气净化滤网。所述多功能空气净化滤网是通过将阳离子交换树脂与阴离子交换树脂分别配制成纺丝液，并在纺丝液中加入电气石及二氧化铈粉末进行分散，然后进行复合纺丝制成纳米纤维无纺布，进一步通过溶剂热反应原位生成硫化锌镉光催化剂并负载于无纺布表面而制得。
本发明提供了一种多功能空气净化滤网及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
1.本发明的制备方法，以阳离子交换树脂纺丝液及阴离子交换树脂纺丝液进行复合纺丝，制得的纳米纤维无纺布既具有阳离子交换能力，可吸附空气中的nh3，同时具有阴离子交换能力，可吸附空气中的no2、so2、so3、hf、hcl、h2s，因此可对无机气体起到良好的交换去除效果。
2.本发明的制备方法，由于纳米纤维具有很高的比表面积，可对空气中的pm2.5颗粒形成物理吸附，进一步的，由于pm2.5颗粒表面常带有金属离子，可与阳离子交换树脂发生离子交换而形成化学吸附，因此对pm2.5颗粒具有较好的过滤效果。
3.本发明的制备方法，在阳离子交换树脂纺丝液及阴离子交换树脂纺丝液中分别加入负氧离子释放剂电气石粉末，并采用辐射能量高、半衰期长的二氧化铈促进电气石对空气的电离，增强电气石产生负氧离子的效果，达到有益于人体健康的目的。
4.本发明的制备方法，在纳米纤维无纺布的表面原位合成负载硫化锌镉光催化剂，可对空气中的甲醛、苯、甲苯等挥发性有机物起到良好的催化降解作用。
5.本发明制得的多功能空气净化滤网为单层无纺布，结构简单，制备成本较低，性价比高。
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）将阳离子交换树脂加入四氢呋喃中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液a；阳离子交换树脂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸树脂；纺丝液a中，阳离子交换树脂21重量份、四氢呋喃69重量份、电气石粉末7重量份、二氧化铈粉末2重量份、聚乙烯蜡1重量份；
（2）将阴离子交换树脂加入n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液b；阴离子交换树脂为甲基丙烯酸二甲胺乙酯树脂；纺丝液b中，阴离子交换树脂21重量份、n,n-二甲基甲酰胺68重量份、电气石粉末7重量份、二氧化铈粉末2重量份、聚乙烯蜡2重量份；
（3）将纺丝液a及纺丝液b分别注入两个极性相反的注射器中，然后在两个注射器上分别施加正负电压进行复合纺丝，制得可释放负氧离子的阳离子交换纤维与阴离子交换纤维复合的纳米纤维无纺布；复合纺丝的纺丝液a与纺丝液b的重量比为1:1，正负极之间的电压为7kv，两个注射器针头间距为13cm，接收距离为13cm；
（4）将步骤（3）制得的纳米纤维无纺布浸渍于硫脲的乙二醇溶液中，然后缓慢滴加氯化镉与氯化锌的乙二醇溶液，通过溶剂热反应生成硫化锌镉光催化剂并负载于纳米纤维无纺布表面，反应完成后取出无纺布，洗涤并真空烘干，制得多功能空气净化滤网；溶剂热反应的温度为，时间为148℃，时间为2.5h；真空烘干的温度为58℃，时间为5h；各原料的重量份为，纳米纤维无纺布26重量份、乙二醇59重量份、硫脲7重量份、氯化镉3重量份、氯化锌5重量份。
实施例2
（1）将阳离子交换树脂加入四氢呋喃中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液a；阳离子交换树脂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸树脂；纺丝液a中，阳离子交换树脂19重量份、四氢呋喃72重量份、电气石粉末7重量份、二氧化铈粉末1重量份、聚乙烯蜡1重量份；
（2）将阴离子交换树脂加入n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液b；阴离子交换树脂为甲基丙烯酸二甲胺乙酯树脂；纺丝液b中，阴离子交换树脂20重量份、n,n-二甲基甲酰胺71重量份、电气石粉末7重量份、二氧化铈粉末1重量份、聚乙烯蜡1重量份；
（3）将纺丝液a及纺丝液b分别注入两个极性相反的注射器中，然后在两个注射器上分别施加正负电压进行复合纺丝，制得可释放负氧离子的阳离子交换纤维与阴离子交换纤维复合的纳米纤维无纺布；复合纺丝的纺丝液a与纺丝液b的重量比为1:2，正负极之间的电压为6kv，两个注射器针头间距为11cm，接收距离为11cm；
（4）将步骤（3）制得的纳米纤维无纺布浸渍于硫脲的乙二醇溶液中，然后缓慢滴加氯化镉与氯化锌的乙二醇溶液，通过溶剂热反应生成硫化锌镉光催化剂并负载于纳米纤维无纺布表面，反应完成后取出无纺布，洗涤并真空烘干，制得多功能空气净化滤网；溶剂热反应的温度为，时间为145℃，时间为3h；真空烘干的温度为55℃，时间为5.5h；各原料的重量份为，纳米纤维无纺布23重量份、乙二醇63重量份、硫脲7重量份、氯化镉2重量份、氯化锌5重量份。
实施例3
（1）将阳离子交换树脂加入四氢呋喃中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液a；阳离子交换树脂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸树脂；纺丝液a中，阳离子交换树脂22重量份、四氢呋喃65重量份、电气石粉末8重量份、二氧化铈粉末3重量份、聚乙烯蜡2重量份；
（2）将阴离子交换树脂加入n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液b；阴离子交换树脂为甲基丙烯酸二甲胺乙酯树脂；纺丝液b中，阴离子交换树脂23重量份、n,n-二甲基甲酰胺63重量份、电气石粉末9重量份、二氧化铈粉末3重量份、聚乙烯蜡2重量份；
（3）将纺丝液a及纺丝液b分别注入两个极性相反的注射器中，然后在两个注射器上分别施加正负电压进行复合纺丝，制得可释放负氧离子的阳离子交换纤维与阴离子交换纤维复合的纳米纤维无纺布；复合纺丝的纺丝液a与纺丝液b的重量比为2:1，正负极之间的电压为7kv，两个注射器针头间距为14cm，接收距离为14cm；
（4）将步骤（3）制得的纳米纤维无纺布浸渍于硫脲的乙二醇溶液中，然后缓慢滴加氯化镉与氯化锌的乙二醇溶液，通过溶剂热反应生成硫化锌镉光催化剂并负载于纳米纤维无纺布表面，反应完成后取出无纺布，洗涤并真空烘干，制得多功能空气净化滤网；溶剂热反应的温度为，时间为155℃，时间为2h；真空烘干的温度为65℃，时间为4.5h；各原料的重量份为，纳米纤维无纺布27重量份、乙二醇56重量份、硫脲9重量份、氯化镉3重量份、氯化锌5重量份。
实施例4
（1）将阳离子交换树脂加入四氢呋喃中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液a；阳离子交换树脂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸树脂；纺丝液a中，阳离子交换树脂18重量份、四氢呋喃75重量份、电气石粉末5重量份、二氧化铈粉末1重量份、聚乙烯蜡1重量份；
（2）将阴离子交换树脂加入n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液b；阴离子交换树脂为甲基丙烯酸二甲胺乙酯树脂；纺丝液b中，阴离子交换树脂18重量份、n,n-二甲基甲酰胺75重量份、电气石粉末5重量份、二氧化铈粉末1重量份、聚乙烯蜡1重量份；
（3）将纺丝液a及纺丝液b分别注入两个极性相反的注射器中，然后在两个注射器上分别施加正负电压进行复合纺丝，制得可释放负氧离子的阳离子交换纤维与阴离子交换纤维复合的纳米纤维无纺布；复合纺丝的纺丝液a与纺丝液b的重量比为1:2，正负极之间的电压为5kv，两个注射器针头间距为10cm，接收距离为10cm；
（4）将步骤（3）制得的纳米纤维无纺布浸渍于硫脲的乙二醇溶液中，然后缓慢滴加氯化镉与氯化锌的乙二醇溶液，通过溶剂热反应生成硫化锌镉光催化剂并负载于纳米纤维无纺布表面，反应完成后取出无纺布，洗涤并真空烘干，制得多功能空气净化滤网；溶剂热反应的温度为，时间为140℃，时间为3h；真空烘干的温度为50℃，时间为6h；各原料的重量份为，纳米纤维无纺布20重量份、乙二醇68重量份、硫脲6重量份、氯化镉2重量份、氯化锌4重量份。
实施例5
（1）将阳离子交换树脂加入四氢呋喃中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液a；阳离子交换树脂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸树脂；纺丝液a中，阳离子交换树脂25重量份、四氢呋喃60重量份、电气石粉末10重量份、二氧化铈粉末3重量份、聚乙烯蜡2重量份；
（2）将阴离子交换树脂加入n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液b；阴离子交换树脂为甲基丙烯酸二甲胺乙酯树脂；纺丝液b中，阴离子交换树脂25重量份、n,n-二甲基甲酰胺60重量份、电气石粉末10重量份、二氧化铈粉末3重量份、聚乙烯蜡2重量份；
（3）将纺丝液a及纺丝液b分别注入两个极性相反的注射器中，然后在两个注射器上分别施加正负电压进行复合纺丝，制得可释放负氧离子的阳离子交换纤维与阴离子交换纤维复合的纳米纤维无纺布；复合纺丝的纺丝液a与纺丝液b的重量比为2:1，正负极之间的电压为8kv，两个注射器针头间距为15cm，接收距离为15cm；
（4）将步骤（3）制得的纳米纤维无纺布浸渍于硫脲的乙二醇溶液中，然后缓慢滴加氯化镉与氯化锌的乙二醇溶液，通过溶剂热反应生成硫化锌镉光催化剂并负载于纳米纤维无纺布表面，反应完成后取出无纺布，洗涤并真空烘干，制得多功能空气净化滤网；溶剂热反应的温度为，时间为160℃，时间为2h；真空烘干的温度为70℃，时间为4h；各原料的重量份为，纳米纤维无纺布30重量份、乙二醇51重量份、硫脲10重量份、氯化镉3重量份、氯化锌6重量份。
实施例6
（1）将阳离子交换树脂加入四氢呋喃中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液a；阳离子交换树脂为2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸树脂；纺丝液a中，阳离子交换树脂22重量份、四氢呋喃67重量份、电气石粉末8重量份、二氧化铈粉末2重量份、聚乙烯蜡1重量份；
（2）将阴离子交换树脂加入n,n-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，然后加入电气石粉末、二氧化铈粉末及聚乙烯蜡，分散均匀，制得纺丝液b；阴离子交换树脂为甲基丙烯酸二甲胺乙酯树脂；纺丝液b中，阴离子交换树脂22重量份、n,n-二甲基甲酰胺67重量份、电气石粉末7重量份、二氧化铈粉末2重量份、聚乙烯蜡2重量份；
（3）将纺丝液a及纺丝液b分别注入两个极性相反的注射器中，然后在两个注射器上分别施加正负电压进行复合纺丝，制得可释放负氧离子的阳离子交换纤维与阴离子交换纤维复合的纳米纤维无纺布；复合纺丝的纺丝液a与纺丝液b的重量比为1:1，正负极之间的电压为6.5kv，两个注射器针头间距为12cm，接收距离为12cm；
（4）将步骤（3）制得的纳米纤维无纺布浸渍于硫脲的乙二醇溶液中，然后缓慢滴加氯化镉与氯化锌的乙二醇溶液，通过溶剂热反应生成硫化锌镉光催化剂并负载于纳米纤维无纺布表面，反应完成后取出无纺布，洗涤并真空烘干，制得多功能空气净化滤网；溶剂热反应的温度为，时间为150℃，时间为2.5h；真空烘干的温度为60℃，时间为5h；各原料的重量份为，纳米纤维无纺布25重量份、乙二醇60重量份、硫脲8重量份、氯化镉2重量份、氯化锌5重量份。
对比例1
制备过程中，未添加电气石粉末及二氧化铈粉末，其他制备条件与实施例6一致。
对比例2
制备过程中，未负载硫化锌镉，其他制备条件与实施例6一致。
性能测试：
（1）nh3、no2、hf、tvoc、pm2.5去除率：将本发明的空气滤网装入空气净化系统，在常温常压、相对湿度为55%下进行测试，分别通入含有nh3、no2、hf、tvoc、pm2.5的试验气体，采用氮气作为载气，流量为70ml/min，利用气相色谱法分别测定通过空气净化滤网前后的nh3、no2、hf、tvoc的浓度，采用pm2.5测试仪测试pm2.5浓度，计算去除率：
（2）负氧离子浓度：将本发明制得的空气净化滤芯进行负离子释放性能测试，室温25℃，湿度为55%条件下进行测试，将滤芯材料放入普通空气净化器，实验室（1m×1m×1m）充分通风后关闭门窗，将负离子发生器置于实验室中央，开启15分钟，风速为0，测试负氧离子的浓度。
所得数据如表1所示。
表1：