导语
静电纺纳米纤维膜具有高过滤效率和低压降的优势，但聚合物基纳米纤维膜的耐热性和易燃性较差，难以去除高温排放源的颗粒。另外，不可降解的过滤膜对环境造成严重的污染。因此，研究用于高温空气过滤和可降解的纳米纤维膜至关重要。本期精选了3篇过滤高温颗粒物的空气过滤膜和3篇生物可降解的空气过滤膜的最新研究论文，供大家了解学习。
一、过滤高温颗粒物的空气过滤膜
1、天津工业大学刘雍教授 Chem. Eng. J. ( IF 16.744)：双仿生、蓬松、阻燃的聚酰胺-酰亚胺超细纤维用于高温空气过滤
➣挑战：颗粒物质(PM)污染已被公认为全球严重的健康危害，需要热稳定的空气过滤材料来去除高温排放源的颗粒。然而，商用滤料纤维直径大、组装结构紧凑，难以实现过滤效率与压降之间的平衡。
➣方法：天津工业大学刘雍教授团队采用耐热易溶聚酰胺-酰亚胺(PAI)为基体聚合物，在纤维表面构造马尾松针状沟槽结构，直接电纺成高性能纤维滤材。静电纺丝过程中混合溶剂的相分离为基础，对沟槽结构纤维进行精确调控。
➣创新点1：由于马尾松针状沟槽结构和半互穿结构，制备的超细PAI基纤维过滤器具有高孔隙率、高比表面积、良好的热稳定性和结构稳定性等综合特性。
➣创新点2：由于高孔隙率(90.44%)和低堆积密度(0.14 g m-3)的协同作用，沟槽结构纤维对PM0.3的去除效率高(84.24%)，空气压降低(46.35 Pa, 0.05%大气压)，在220℃下使用较长时间。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139168
2、南京工业大学仲兆祥教授J. Membr. Sci. ( IF 10.530)：耐热阻燃热氧化PAN/PVP/SnO2纳米纤维膜高效去除高温颗粒物
➣挑战：静电纺丝纳米纤维膜在PMs过滤中具有不可替代的高去除效率和低压降的优势，但聚合物基纳米纤维膜的耐热性和易燃性较差，对PMs在高温下的高效过滤提出了挑战。
➣方法：南京工业大学仲兆祥教授团队在350℃的空气中对PAN/PVP/SnCl2纳米纤维膜进行热诱导环化和氧化反应，设计了一种热氧化聚丙烯腈/聚乙烯吡咯烷酮/SnO2 (OPAN/PVP/SnO2)纳米纤维膜。
➣创新点1：在热氧化过程中，Sn2+起到催化剂和活化作用，阻碍了PAN纳米纤维的熔融和融合。PVP的加入大大提高了OPAN/SnO2纳米纤维膜的力学性能。
➣创新点2：室温条件下，OPAN/PVP/SnO2纳米纤维膜对PM0.3和PM2.5的过滤效率分别为99.53%和99.98%。在350°C和300°C时PMs去除率分别为98.51%和98.67%。
https://doi.org/10.1016/j.memsci.2022.120985
3、东华大学樊玮Sep. Purif. Technol. ( IF 9.136 )：MOF结构纳米颗粒复合聚酰亚胺 (PI) 纳米纤维气凝胶用于高效去除高温颗粒物
➣挑战：开发一种同时具有高机械强度、优良空气过滤性能和良好热稳定性的高温空气滤清器具有很大的挑战。
➣方法：东华大学樊玮老师团队报道了一种采用ZIF-8纳米颗粒与聚酰亚胺(PI)纳米纤维气凝胶复合制备稳固高效的纳米纤维气凝胶空气过滤器。
➣创新点1：多孔的PI纳米纤维气凝胶作为基质材料，使过滤器具有良好的透气性、优异的吸附能力、良好的热稳定性和良好的机械性能。此外，分散的ZIF-8提供了大量的活性位点，有利于通过静电吸引捕获更细的PM。
➣创新点2：在300℃条件下，ZIF-8/PI NFA能在88.5 Pa的轻微压降下去除96.2%和99.5%的PM0.3和PM2.5，并能在300℃条件下连续工作而无任何性能衰减。
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.121881
二、生物可降解的空气过滤膜
1、广东工业大学汤亚东副教授 Chem. Eng. J. ( IF 16.744 )：生物可降解的三层微/纳米纤维膜具有高效过滤、定向水分输送和抗菌性能
➣挑战：纤维过滤器在拦截 PM 和细菌方面显示出巨大的潜力。然而，开发一种具有多种功能的新型呼吸器材料，如高效过滤、抗菌、定向水分传输和可生物降解性仍然具有挑战性。
➣方法：广东工业大学汤亚东副教授团队采用静电纺丝聚(ε-己内酯)(PCL)纤维膜、PCL/明胶纤维膜和PCL/明胶/ε-聚(l -赖氨酸)ε-PL纤维膜，制备了具有层次结构的多功能空气过滤膜。
➣创新点1：ε-PL的掺入使纤维膜具有良好的抗菌活性。此外，三层纤维膜通过疏水纤维层和亲水纤维层的结合，提供了定向输水性能，提高了佩戴者的舒适度。
➣创新点2：利用PCL、明胶和ε-PL的生物降解特性，制备的纤维膜可进行生物降解，减轻了对环境的负担。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.137518
2、北京化工大学孟洪教授等人Nano Energy ( IF 19.069)：绿色溶剂制备生物可降解聚乳酸纳米纤维膜，高效过滤空气
➣挑战：静电纺丝技术制备的纳米纤维具有直径小、比表面积高和孔隙率高等优点，在空气过滤方面具有潜在的应用前景。然而，现有的电纺膜（ENM）大多存在去除效率与压降之间的权衡效应，以及不可降解性或不可回收性。
➣方法：北京化工大学孟洪教授&江南大学董亮亮副教授通过绿色溶剂合理构建一种可降解、环保的串珠式PLA 电纺纳米纤维膜，同时保证高过滤效率和低压降。
➣创新点1：溶剂组成对ENM的形貌和结构有重要影响。通过优化溶剂组成和PLA浓度，ENM对气溶胶粒子的去除率可达98%以上，压降仅为29.3 Pa。
➣创新点2：制备的PLA珠串ENM (E7D3-10)在真实雾霾环境中具有更高的过滤效率(PM2.5-92.6%和PM10-95.4%)，因此PM指数值(小于50 μg/m3)相对安全。
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107237
3、美国康涅狄格大学Thanh D. Nguyen教授Adv. Funct. Mater. ( IF 19.924)：可重复使用、稳定且具有长期生物降解性的高性能口罩过滤器
➣挑战：传统的口罩是一次性使用的，由不可降解的材料制成，引发严重的塑料垃圾环境污染。此外，这些口罩在潮湿条件下过滤性能会降低，难以净化。
➣方法：美国康涅狄格大学Thanh D. Nguyen教授报道了一种可重复使用、高效、耐湿的空气过滤膜，该膜基于高度可控、稳定的压电静电纺丝聚左旋乳酸(PLLA)纳米纤维，具有优异的颗粒去除效率。
➣创新点1：PLLA过滤器具有很高的过滤效率(PM2.5为>99%，PM1.0为>91%)。该过滤器具有长期稳定的过滤性能和良好的耐湿性。
➣创新点2：PLLA过滤器可通过常用的杀菌工具(如超声波清洗浴、高压灭菌釜或微波)重复使用。此外，制作了一种完全可生物降解的PLLA纳米纤维口罩原型，可在5周内降解。
https://doi.org/10.1002/adfm.202113040
