东莞理工学院化学工程与能源技术学院 广东东莞 523808
摘要：当前，随着空气净化要求的增加，空气滤清器在生产和生活的各个领域迅速发展，成为净化空气的重要手段，过滤材料的性能直接影响到空气滤清器的过滤能力。例如，就水过滤材料而言，通过实验研究分析了过滤材料的渗透性、过滤效率和过滤强度之间的关系，研究结果可有助于并激励高性能过滤材料的未来发展。
关键词：空气净化；过滤材料；过滤性能研究；实验分析；水刺布
前言
一般来说，空气环境污染源包括甲醛、苯、TVOC、氨和微量放射性元素。室内环境污染越来越严重，威胁也越来越严重。提出了大量室内空气净化方法和理论。市场上有不同种类的净化材料，根据净化原则和材料的性质可分为四大类：物理净化材料、化学净化材料、生物净化材料和近年来流行的复合净化材料空气净化器的过滤芯采用优质过滤材料，可进一步提高室内空气净化效果。人们购买滤清器时也注重质量好的空气滤清器产品，提高空气净化质量。
1、空气净化过滤材料概述
1.1空气过滤材料的发展
过滤是指流体在动力或其他外力作用下，通过过滤材料并将固体颗粒和其他物质留在流体中，从而将固体和其他物质从流体中分离出来的过程。我国早在秦汉时期，在医药、印染丝绸就出现过滤材料。在第一次世界大战期间，一些部队开始使用石棉纤维防毒面具来保护自己免受化学和生物武器的伤害，但石棉纤维的致癌性使其不适合使用防毒面具并予以销毁。上世纪40年代，美国人用玻璃纤维制造空气过滤器。60年代，美国人用玻璃纤维材料制造高效压缩空气过滤器。20世纪70年代末至80年代初，美国、日本等国相继研制出了能够过滤颗粒的高效空气滤纸美国莱顿公司设计了一种超薄玻璃纤维过滤纸，用于过滤电子、航空、医疗等行业的室内空气，筛选效率高达99%。
目前，市场上常用的物理净化材料的主要净化原则是污染物的物理吸附。净化材料通常具有较强的吸附能力，如活性炭材料，但其缺点是反应缓慢、容易吸收和饱和，最终无法达到净化功能。化学净化材料主要是指利用化学变化技术生产的净化过滤材料，具有光催化活性高、化学性质稳定、氧化还原能力强、成本低等优点。目前，研究的重点是绿色植物、微生物和酶剂对有害生物的分解、降解和处置。生物酶的净化正处于初期阶段。
1.2国内外空气过滤材料过滤性能测试的标准
一般来说，高效空气过滤器在人们的日常生活或工业生产中占有非常特殊的地位。可以说，有效的空气滤清器的发展水平与人们的日常生活水平密切相关。但是，对于有效的空气滤清器性能测试，没有统一和立即的测试系统和评价标准。日本和欧洲空气滤清器的过滤性能试验方法。空气滤清器材料的过滤效率以重量效率表示。近年来，一些空气滤清器公司已开始使用粒度计数法测量空气滤清器的效率，但尚未采用使用计数法检测空气滤清器效率的工业标准。最近，一些空气滤清器公司开始学习通风空气滤清器的评价方法，并使用粒度计数法测试过滤材料的有效性。关于空气过滤材料的过滤性能，国内企业根据国外相关评价标准进行了测试，空气过滤材料的过滤性能通过重量效率进行了测试。
一直以来，中国只有空气滤清器标准，但没有空气滤清器材料生产和性能评价的国家标准。生产企业相互竞争，空气过滤材料的性能标签不一致，给研发、过滤材料的生产和用户带来了巨大的困难。存在诸如空气过滤材料成本高和检测周期长等问题。2013年，我们通过了关于空气过滤器过滤材料的JG/T404-2013工业标准，朝着过滤材料生产和评价的标准化迈出了重要一步。在该标准中，一些指标继续使用GB/T14295-2008空气滤清器的评价标准和试验指标，但仍没有解决空气滤清器材料的称重或计数效率低下的问题。
1.3国内空气过滤材料性能测试存在的问题
国内过滤器生产企业和科研机构对过滤器的开发和设计重视不够，理论基础的发展缓慢。虽然对高强度和中等强度空气滤清器的技术要求不高，但滤清器公司陈旧的设备和技术并不完善，导致空气滤清器性能不稳定，甚至无法保证质量和可靠性；空气过滤材料检测标准不符合国际标准，不能为过滤公司提供有关过滤材料性能的可靠数据。因此，一些需要高清洁度的实验室和电子企业无法获得本国公司生产的过滤设备，不得不从国外购买美国铝业公司和肝素以及大量的中浓空气滤清器。家用空气过滤材料检测仪器与中小企业、TSI等国际知名产品存在很大差距在质量和技术性能方面，它们不能在短时间内赶上，国内检测仪器在检测性能、可靠质量、体积等方面与国外通用产品存在很大差距。国家灰尘测量仪器，无论是称重效率还是计数效率测量，技术发展缓慢，质量得不到保证。
2、滤材性能实验研究
2.1水刺布过滤材料简介
近年来，市场上出现了一种复合水是一种无纺布，也称为水刺无纺布，也称为水刺布。针布的想法源于机械针布工艺。羊膜组织是指高压水渗入纤维网，使纤维得以重组和交错，使最初松散的纤维网具有一定的强度和完整的结构。在针灸过程中，纤维网上没有压缩，提高了最终产品的弹性。不要使用树脂或粘合剂来保持光纤网络固有的灵活性。纤维具有较高的机械强度，通常可达到纺织品强度的80%至90 %。纤维可以与任何种类的纤维混合。水刺的组织是扁平的，柔软的，呼吸的。随着针状复合过滤材料的发展，其过滤性能优于原始针状织物，过滤效率逐渐提高，过滤强度在相对较小的范围内进行控制。为了进一步提高过滤效率，将一层聚四氟乙烯薄膜（称为空气净化薄膜）应用于聚四氟乙烯材料，并通过拉伸形成多孔薄膜，通过一种特殊的方法应用于各种水刺组织和基材薄膜孔径小，分布均匀，孔隙度大，透气性好。
2.2滤料过滤性能测试实验
LZC-B过滤器的综合性能试验台可以使用室外气雾剂发生器、氯化钠气雾剂发生器或大气来测量各种过滤器的强度、流量和效率。其人性化设计操作简单、使用方便，特点广泛。其技术参数见表1。采用上述过滤试验台和DOP过滤效率实验装置，对一家公司生产的无纺布滤清器和水刺膜的过滤效率、过滤强度和透气性进行了试验，试验采用0.3um粒径、过滤速度性能测试结果见表2。
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2.3实验结果分析与讨论
从表2的试验结果中可以看出，由于水珠布涂后的厚度和表面密度增加，水珠布过滤材料的渗透性低于水珠布的无纺布材料，导致渗透率较低此外，在复合处理中，纤维之间以及纤维与基本织物线材之间的黏附在微观一级更为紧密，这是由于水针的作用，增加了材料密度，降低了空气渗透性。表2还表明，过滤效率和过滤强度的变化是过滤效率和过滤强度的提高。过滤效率较低，过滤强度较低，两种变化越来越接近。水印薄膜滤清器的过滤效率和过滤强度明显高于水印的非织造布。此外，渗透性越高，过滤强度越低，空气渗透性越能间接表示过滤强度。
3、结束语
综上所述，在这一实验中，样品1和样品2都是无水布涂层滤清器，当重量和厚度相似时，它们的过滤效率、过滤强度和通风能力都是相似的，而且涂层工艺也应该相似样品3和4是在样品1和2之前应用的过滤器，在重量和厚度大致相同的情况下，它们在过滤效率、过滤强度和透气性方面基本相同。水印薄膜滤清器的过滤效率和过滤强度大于水印的无组织组织。
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基金项目：
国家自然科学基金青年基金项目：（21606044），东莞理工学院质量工程项目（201802003）。