【儀表網 研發快訊】隨著工業化和城市化發展，空氣中的顆粒物(PM)含量日益增加，對人類健康和生態系統造成嚴重威脅。傳統空氣過濾材料面臨高效低阻難以平衡、機械強度不足以及難降解等局限，亟需開發新型環保高效空氣過濾器(HEPA)。玄武巖纖維是一種由天然玄武巖礦石熔融制成的高性能綠色無機纖維，具有良好的力學強度和隔熱阻燃等特性，有望用于新一代高性能空氣過濾材料的制備。
近期，中國科學院新疆理化技術研究所分離材料與技術團隊研究人員將天然玄武巖纖維和納米纖維素纖維進行復合，成功構筑了一種環保型高效PM0.3空氣過濾材料。該濾材通過將非織造玄武巖纖維層和納米纖維素靜電紡絲層復合疊置，利用熱壓法形成夾心結構。研究結果表明，濾材中的納米纖維素纖維平均直徑約為200-350 nm，基于顆粒物過濾原理，納米纖維能夠有效過濾小尺寸細微顆粒，因此為復合纖維濾材提供了更高的過濾效率(PM0.3初始過濾效率高于99.99%)。玄武巖纖維的引入導致濾材壓降下降60%，有效改善了濾材的整體透氣率，從而提升了過濾品質因子，使其綜合過濾能力優于部分商業化HEPA濾材。此外，該復合纖維濾材具有優異的機械強度、抗潮性、耐高溫和耐火性能，經180 ℃高溫處理后，其對PM0.3的過濾效率仍可保持在92%以上。此外，由于該濾材的制造原料均具有良好的環保特性，賦予其生物可降解性能，經過12天土壤掩埋處理后濾材失重率達84%，使該濾材廢棄物的處理不會對環境造成二次危害。這項工作為新一代環保功能型HEPA濾料的開發提供了思路。
研究工作得到新疆“天山英才”培養計劃和中國科學院等的支持。
圖A：環保型復合纖維濾材的制備示意圖
圖B:空氣過濾性能對比
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