一种高效油雾过滤的PVA静电纺丝膜过滤器的制备方法

本发明涉及油雾处理及环境与能源的，具体涉及一种高效油雾过滤的pva静电纺丝膜过滤器的制备方法。

背景技术：

1、大气环境状况与我们的生活息息相关，而油雾气溶胶污染在日常生活中非常常见，如烹饪油烟和工业过程中的气体压缩、长距离气体传输、气体密封系统、金属切割等。这些微小的油滴往往会造成健康问题，对下游设备或机器造成损坏，对管道造成腐蚀。随着时代的进步，可持续发展理念深入人心，制备高效低阻可持续的油雾过滤器是对于有效延长机械设备的使用性能和保护工人的工作环境、健康和安全至关重要。

2、例如中国专利cn202023240903.7公开了“一种活性炭微油雾过滤器”，该空气油雾过滤器通过将风机固定安装在安装板上，且风机与箱体的顶部内壁固定连接，可以将油烟吸入箱体，并进过活性炭虑筛的过滤后，放入储液箱内，使处理液进行处理。例如中国专利cn200620064490.2公开了“油雾过滤器装置”，该过滤器由两层过滤板构成，第一层过滤板是由一面板经过若干次重叠构成，且在每个折叠处的凹部间隔均布多个排气孔，第一过滤板的凹部依次插入第二过滤板的凹部并在对应的折叠处粘结为一体，得到一种便于储存，过滤效率高，使用寿命长的过滤器。

3、近年来，静电纺丝作为一种新兴的一步法制备二维超细纳米网络的先进技术，越来越受到人们的广泛关注。该技术制备的纳米结构具有扁平的多孔结构、超细的纤维直径和较强的连接网络，这可有效的赋予材料高效的油雾去除能力。因此，本发明公开一种高效油雾过滤的聚乙烯醇(pva)静电纺丝膜过滤器，该过滤器通过将聚丙烯(pp)无纺布和聚乙烯醇静电纺丝膜复合得到一种具有孔径和浸润性差异的过滤器，有效的增加过滤效率，降低过滤阻力。

技术实现思路

1、本发明目的是：一种高效油雾过滤的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器的制备方法，采用喷涂和静电纺丝方法制备一种兼具孔径差异和浸润性差异的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器，解决油雾过滤器材料过滤效率低，过滤阻力大，循环使用性差等问题。

2、本发明的技术方案是：

3、步骤一、制备聚乙烯醇静电纺丝液，将称量好的pva粉末按照一定比例溶于称量好的去离子水中，机械搅拌之后静置在室温下，直至完全脱泡；

4、步骤二、制备无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜，首先将清洗过的聚丙烯无纺布平整的固定在接收辊上，然后将静电纺丝一段时间后将pva静电纺丝膜与其基底pp无纺布一同取下置于鼓风烘箱烘干，挥发掉残留溶剂；

5、步骤三、制备具有孔径差异和浸润性差异的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器，先制备聚乙烯醇静电纺丝液，然后在聚丙烯无纺布一侧进行聚乙烯醇静电纺丝，最后使用喷枪将水解后的三乙氧基-1h，1h，2h，2h-十三氟正辛基硅烷喷涂到需要疏油处理的pp无纺布面或者pva静电纺丝膜面，得到一种兼具孔径差异和浸润性差异的无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器；

6、进一步的，步骤一中所述制备聚乙烯醇静电纺丝液，将称量好的pva粉末按照一定比例溶于称量好的去离子水中，在70℃水浴下密封机械搅拌4h，之后静置在室温下，直至完全脱泡，由此得到聚乙烯醇静电纺丝液。

7、进一步的，步骤(1)中所述聚乙烯醇静电纺丝液质量浓度为6％～12％。

8、进一步的，步骤(2)中所述制备无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜，首先，将无纺布置于丙酮溶液中超声清洗2h，取出置于锡箔纸上在60℃烘箱中2h烘干。然后，将制备并脱泡好的pva纺丝液加入到体积为10ml的塑料注射器中，采用型号为25g的不锈钢针作为静电纺丝的喷丝头，接收辊的转速为300rpm，纺丝液的流速为0.5ml/h，纺丝电压为20kv，接收距离为12cm，相对湿度和温度分别控制在40％和25℃左右。将清洗过的聚丙烯无纺布平整的固定在接收辊上，分别静电纺丝不同时间，纺丝结束后将pva静电纺丝膜与其基底pp无纺布一同取下置于鼓风烘箱中60℃烘干，挥发掉残留溶剂，得到无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜。

9、进一步的，步骤(2)中所述静电纺丝时间为1h～4h。

10、进一步的，步骤(3)中制备具有孔径差异和浸润性差异的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器，先制备聚乙烯醇静电纺丝液，然后在无纺布一侧进行聚乙烯醇静电纺丝，最后使用喷枪将水解后的三乙氧基-1h，1h，2h，2h-十三氟正辛基硅烷喷涂到需要疏油处理的pp无纺布面或者pva静电纺丝膜面，得到制备的具有孔径差异和浸润性差异的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器的步骤包括：首先，按照步骤(2)制备无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜，然后使用喷枪将水解后的三乙氧基-1h，1h，2h，2h-十三氟正辛基硅烷喷涂到喷涂到需要疏油处理的pva静电纺丝膜面，喷涂距离为12cm，其后将其置于80℃烘箱中4h烘干，制得一种具有孔径差异和浸润性差异的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器。

11、进一步的，步骤(3)中所述三乙氧基-1h，1h，2h，2h-十三氟正辛基硅烷的喷射体积为2-12ml。

12、本发明的优点是：

13、本发明采用的聚丙烯无纺布孔径较小并且有一定的透气性和较好的过滤效率，可以作为基材提高过滤器的强力，且采用喷涂的方法对材料进行表面改性，方法简单，工艺流程短。

14、本发明采用不同材料、和疏油改性处理构造出一种可以高效油雾过滤的无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜。

15、本发明制备的无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜具有优异的过滤效率，其中过滤效率最高为99.6％，过滤阻力最低为60pa。

技术特征：

1.一种高效油雾过滤的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：首先，制备聚乙烯醇静电纺丝液，然后在聚丙烯无纺布一侧进行聚乙烯醇静电纺丝膜，最后使用喷枪将水解后的三乙氧基-1h，1h，2h，2h-十三氟正辛基硅烷喷涂到需要疏油处理的pva静电纺丝膜面，得到一种兼具孔径差异和浸润性差异的无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器。

2.根据权利要求1所述聚乙烯醇静电纺丝液制备方法，其特征在于：将称量好的pva粉末按照一定比例溶于称量好的去离子水中，在70℃水浴下密封机械搅拌4h，之后静置在室温下，直至完全脱泡，由此得到聚乙烯醇静电纺丝液。

3.根据权利要求2所述的聚乙烯醇静电纺丝液制备方法，其特征在于：所述聚乙烯醇静电纺丝液质量浓度为6％～12％。

4.根据权利要求1所述制备无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜，其特征在于：首先，将无纺布置于丙酮溶液中超声清洗2h，取出置于锡箔纸上在60℃烘箱中2h烘干。然后，将制备并脱泡好的pva纺丝液加入到体积为10ml的塑料注射器中，采用型号为25g的不锈钢针作为静电纺丝的喷丝头，接收辊的转速为300rpm，纺丝液的流速为0.5ml/h，纺丝电压为20kv，接收距离为12cm，相对湿度和温度分别控制在40％和25℃左右。将清洗过的聚丙烯无纺布平整的固定在接收辊上，分别静电纺丝不同时间，纺丝结束后将pva静电纺丝膜与其基底pp无纺布一同取下置于鼓风烘箱中60℃烘干，挥发掉残留溶剂，得到无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜。

5.根据权利要求4所述的无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜的制备方法，其特征在于：所述静电纺丝时间为1h～4h。

6.根据权利要求1所述的一种高效油雾过滤的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器的制备方法，其特征在于：首先，按照权利要求4中要求制备无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜，然后使用喷枪将水解后的三乙氧基-1h，1h，2h，2h-十三氟正辛基硅烷喷涂到pva静电纺丝膜面，喷射距离为12cm，最后将改性处理过的过滤器在60℃烘箱中烘干，其后将其置于80℃烘箱中4h烘干，制得一种具有孔径差异和浸润性差异的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器。

7.根据权利要求6所述的一种高效油雾过滤的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器的制备方法，其特征在于：所述所述三乙氧基-1h，1h，2h，2h-十三氟正辛基硅烷的喷射体积为2～12ml。

技术总结
本发明公开了一种高效油雾过滤的聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器的制备方法，该方法包括如下步骤：首先，制备聚乙烯醇(PVA)纺丝溶液，然后在聚丙烯无纺布一侧进行聚乙烯醇静电纺丝并喷涂低表面能物质，以产生浸润性差异，增加过滤效率，进而得到了一种兼具孔径差异和浸润性差异的无纺布基聚乙烯醇静电纺丝膜过滤器。本方法制备的过滤器具有具有优异的过滤效率，且过滤器的原料成本低，制备简单，在持续进行高效油雾过滤方面具有重要影响，在维护健康工业环境、延长器件寿命和净化大气环境方面具有重要的发展前景。

技术研发人员：张松楠,熊凤娟,张治斌,符浩,钱晓明
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11