[发明专利]灯心草空气过滤材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种灯心草空气过滤材料及其制备方法。该灯心草空气过滤材料包括表面及内部生长有细菌纤维素纤维的灯心草。其制备方法包括如下步骤：对灯心草进行亲水改性处理；将至少一根经亲水处理的灯心草置于微生物培养基中进行培养，以使灯心草表面及内部充满细菌纤维素纤维，然后取出得到细菌纤维素/灯芯草复合材料；将若干根细菌纤维素/灯芯草复合材料经成型工艺得到灯心草空气过滤材料；或者，先将若干根灯心草经成型工艺制成过滤基材，再置于微生物培养基中培养，以使灯心草表面及内部充满细菌纤维素纤维，然后取出得到灯心草空气过滤材料。本发明利用菌类在内部呈特殊网状结构的灯心草中生长，得到过滤效果优异的空气过滤材料。

技术领域

本发明涉及空气过滤器技术领域，尤其涉及一种灯心草空气过滤材料及其制备方法。

背景技术

随着工业化的不断发展，人们赖以生存的环境污染日趋严峻。空气中存在越来越多的威胁人体健康的污染颗粒物，尤其是PM2.5。为了适应目前的生存环境，各种空气过滤材料相继产生。

通常，空气过滤材料主要分为多孔薄膜过滤材料和纤维类过滤材料。

多孔薄膜过滤材料较小的孔径使其具有出色的过滤效率，然而这种材料的压力降高、容尘量低，使其不能被广泛应用。纤维类过滤材料的制备工艺简单、且材料的孔径尺寸可控，因此成为目前的最主要过滤材料。

纤维类过滤材料通常采用熔喷驻极纤维、普通非织造纤维、超细玻璃纤维、静电纺纳米纤维等来制备。但是这些滤材的原材料大多为不可降解的石油基衍生物，它们的废弃处理又会成为生态系统新的污染负担。

近年来，科研者开始将目光聚焦于植物纤维。植物纤维本身柔软、表面具有丰富的活性基团、可生物降解且成本低，成为了新一代构筑功能型纤维素基空气滤材的理想原材料。

灯心草作为一种植物纤维，具有天然多孔结构，是制作绿色滤材的理想材料。然而灯心草的内部孔径为100μm左右，直接使用无法对PM2.5(≤2.5μm颗粒)进行有效的拦截，需要对其进行改性，缩小内部的孔径。在不破坏孔道结构的情况下，将100μm的孔进行缩小是较为困难的。因此，如何在不破坏灯心草孔道结构的前提下，缩小其孔径，得到高过滤性能的过滤材料是亟待解决的问题。

有鉴于此，有必要设计一种改进的灯心草空气过滤材料及其制备方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种灯心草空气过滤材料及其制备方法，利用灯心草内部特殊的网状结构，使微米级细菌纤维素纤维生长到灯心草孔道当中，形成植物支架与细菌纤维素纤维相互交织的特殊结构的复合网，使制备的空气过滤材料过滤效果优异。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种灯心草空气过滤材料，包括表面及内部生长有细菌纤维素纤维的灯心草。

作为本发明的进一步改进，所述细菌纤维素纤维的质量含量为所述灯心草的0.5％-10％。

作为本发明的进一步改进，所述灯心草的原始孔径为95-105μm，所述细菌纤维素纤维的直径为0.1-1μm，所述灯心草空气过滤材料的孔径为0.1-1.5μm。

本发明还提供了一种上述所述的灯心草空气过滤材料的制备方法，包括如下步骤：

S1.对灯心草进行亲水改性处理；

S2.配制微生物培养基，将至少一根经步骤S1亲水处理的灯心草置于所述微生物培养基中进行培养，以使灯心草表面及内部充满细菌纤维素纤维，然后取出得到细菌纤维素/灯芯草复合材料；将若干根所述细菌纤维素/灯芯草复合材料经成型工艺得到灯心草空气过滤材料；

或者，先将若干根灯心草经成型工艺制成过滤基材，再置于所述微生物培养基中培养，以使灯心草表面及内部充满细菌纤维素纤维，然后取出得到灯心草空气过滤材料。