原位MOF化聚乳酸纤维膜制备及空气过滤性能

作者：李欣雨; 朱桂英; 王存民; 朱金佗; 徐欢; 何新建^*

来源：煤炭学报, 2023, 48(10): 3885-3894.

DOI：10.13225/j.cnki.jccs.2022.1795

• 聚乳酸
• MOF化
• 极化
• 空气过滤
• PM0.3

颗粒物(PMs)是主要的空气污染物，对生态环境和人体健康构成严重威胁，特别是PM0.3颗粒小、穿透性强、危害性大。传统空气过滤材料难以有效去除PM0.3，且不可降解，易产生塑料污染和微塑料危害。为此，开发了一种高力学性能、高表面电势、高PM0.3过滤效率、低空气阻力且可生物降解的原位MOF化纤维过滤膜。提出了原位MOF化改性聚乳酸纤维膜，同时结合机械极化增强纤维膜表面荷电，提升静电过滤能力。通过调控MOF化时间，探究其与纤维膜综合性能之间关系。采用扫描电子显微镜(SEM)和能量色散X射线光谱仪(EDS)进行微观表征；采用X射线衍射分析仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析晶体结构；采用万能试验机测试力学性能；采用静电测试仪和电介质测试仪检测表面电势和介电常数，探究极化特性；通过自主搭建的过滤测试系统研究纤维膜的过滤性能并探讨其过滤机理。结果表明MOF化聚乳酸纤维膜具有优异力学性能和过滤效率：拉伸强度增幅高达27%(4.4 MPa)，而断裂伸长率最高增加6倍(36.1%)，断裂韧性可提升8倍(1.46 MJ/m3),PM0.3过滤效率最高提升17.1%且不影响滤阻；经极化后，复合纤维膜的表面电势最高近4 kV，过滤效率可再次提升4.3%～7.7%。提出的全降解环境友好型多功能纤维膜在超细颗粒物的过滤中具有广阔应用前景。

• 单位
  中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 物理学院