过滤用纳米纤维膜的研究进展
基于纳米材料有机-无机复合超滤膜的研究进展
（ ａｏａ ｒ ｆ ｉｅ ｔｒ ｌ ａｄＭｏｅ Ｔｘｉ ， ｈ ｒｗｉｇ ｓ ｒ ｔｔ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ， ｉｇ ａ ｉｅｓｙ Ｑｉｄｏ ２６ ７ ， ｈｎ ） Ｌ ｂ ｒｔ ｙｏ Ｆｂ ｒ ｅｉ ｓ ｎ ｄ ｍ ｅｔｅ Ｔ ｅＧ ｏ ｎ ｅｆ ａ ｅ ａ ｏａｏ Ｑ ｎｄ ｏ ｖｒｉ ， ｎ ａ ６ ０ １ Ｃ ｉａ ｏ Ｍａ ａ ｌ Ｂａ ｏ Ｓ ｅ ｙ Ｕｎ ｔ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ａｅ ｔｄ ｖ ｌｐ ｎ ｎ ｐ ｌ ａｉ ｎ ｏ ａ ｏ ｔｒａ ｓｉ ｎ ｒ ａ ｉ ・ ｒ ａ ｉ ｌ ｎ ｌ ａ ｌ ａｉ ｎ ｍｅ ｒ ｎ ｓｗｅ ｅ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｅｌｔ ｓ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｆ ｎ ｍａｅ ｉ ｌ ｎ ｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ｏ ｇ ｎ ｃ ｂ ｅ ｄ ｕ ｔ ｆ ｔ ｔ ｍｂ ａ ｅ ｒ ｃ ｏ ｎ ｒｉ ｒ ｏ
１ 基于纳米碳材料 的复合超滤膜
仅具有纳米材料 的刚性和特殊性能 ， 还具 有高分子 材料 的韧
性和易加工性 。将纳米复合材料应用于超滤膜 的制备研究 ，
近年来 已成为膜科学技术领域 的一个重要课题 。 超滤 膜是近 几十年 发展起 来 的一 种新 型膜分离 技术 。 ２ 世 纪 ６ 年 代 Ｍｉ ａｌ创建 的 Ａ ｃｎ公 司 ， 功制备 了 Ｏ ０ ｃｅ ｈ ｓ ｍｉｏ 成 不 同孔径 的乙酸纤维素 （ Ａ） Ｃ 超滤膜后 ， 又有多家公 司生产 出各种聚合物超滤膜 ， 使超滤技术进入了迅速发展 阶段 Ｊ 。
米 管、 墨烯 ） 石 的复合超 滤膜 ， 基于金 属、 非金属氧化物（ ： ＴＯ 、 ｅＯ 、 ｉ 的复合超滤膜 ， 于聚合物纳米纤 Ａ１ Ｏ ｉ Ｆ ， ＳＯ ） 基
纳米技术在空气过滤纤维中的应用与研究
纳米技术在空气过滤材料中的应用与研究【摘要】：空气过滤材料是利用过滤介质将空气中一定体积的固体物质截留，或者和空气中的杂质发生吸附反应作用，而空气通过介质被净化。
在空气过滤材料中运用纳米技术可以有效的提高材料的复合型和功能性。
目前纳米技术主要的应用现状集中在纳米纤维和纳米微粒这两个方面，本文主要介绍了这两方面的应用与研究。
其中纳米纤维的比表面积大．其所构成的纤维毡孔隙率高，且内部孔隙连通性好，容易与纳米级粒子结合，非常适合用作过滤分离材料；而当一维纳米颗粒大小达到纳米级(0.1nm~l00nm)时，其各种性质(如机械强度、磁、光、声、热等)都将发生变化，并具有辐射、吸收、吸附等许多新性能，可以有效的提高过滤作用的效率。
【关键词】：纳米技术纳米纤维纳米颗粒空气过滤Abstract:Materials for air filtration is the use of filter media is in the air of a certain volume of solids retention, or impurity adsorption reaction occurs and the air, and air is purified through media. Application of nanotechnology in materials for air filtration can improve compound and functional materials. Present application status of nano-technology is mainly concentrated in the nanofibers and nano-particles, these two things, this paper mainly introduces the application and research of these two areas. Of which Nano-fiber’s surface area is larger than others.Its by constitute of fiber felt pore rate high, and internal pore connected sexual good, easy and nano-level particle combination, very for as filter separation material; and When a dimension nano- particles size reached nano-level (0.1nm~l00nm) , its various nature (as machinery strength, and magnetic, and light, and sound, and hot,) are will occurred changes, and has radiation, and absorption, and adsorption,and many other new performance, It can effectively improve efficiency of filtering role .Keywords: Nanotechnology Nano-fiber nano-particles air filter一、纳米技术1 纳米技术的发展及特征1.1 纳米材料的发展lnm等于十亿分之一米。
纳滤膜的发展历程
纳滤膜的发展历程纳滤膜是一种用于分离物质的特殊膜材料。
其发展历程可以追溯到20世纪50年代，经过了数十年的研究与发展，至今已经成为重要的分离与净化技术之一。
最早的纳滤膜是由羊肠制成的。
由于羊肠具有特殊的结构，可以单向通透水分子等小分子，而阻挡其它较大分子的通过。
这种羊肠膜被称为“纳滤膜的鼻祖”。
随着时间的推移，科学家们开始研发出更为高效的纳滤膜材料。
1960年代，发现了聚酰胺纤维膜的纳滤效应。
这种材料具有极小的孔径，能够有效地过滤掉溶解在水中的离子、大分子有机物质等。
聚酰胺纤维膜开创了新的纳滤膜材料时代。
在1970年代，研究人员又发现了新的纳滤膜材料——多孔陶瓷膜。
多孔陶瓷膜的孔径更小，能够通过更加精细的分子筛选，实现更高效的分离与净化。
这种材料使纳滤膜技术得到了进一步的发展。
随着纳滤膜技术的发展，一系列的新型材料被推出。
1980年代，研究人员开发出了中空纤维膜。
中空纤维膜由许多微小的中空纤维组成，能够提供更大的过滤表面积，增加分离效率。
这种膜具有较高的机械强度和稳定性，被广泛应用于饮用水净化、食品加工等领域。
1990年代，随着纳米技术的发展，纳滤膜材料迎来了一次巨大的突破。
研究人员创造性地利用纳米材料制备出新型的纳滤膜。
这些膜具有更加精确的孔径控制，能够有效地过滤微小的颗粒、离子等。
纳米纳滤膜在水处理、药物制造等领域具有广泛的应用前景。
21世纪以来，由于纳滤膜技术的不断发展，新型材料与新的制备技术不断涌现。
如中子纳滤膜、电动纳滤膜等。
这些新型纳滤膜不仅提高了分离效率，同时降低了能耗和成本，为纳滤膜应用开辟了更广阔的前景。
总的来说，纳滤膜的发展经历了从羊肠膜到聚酰胺纤维膜、多孔陶瓷膜、中空纤维膜再到纳米纳滤膜的演进过程。
不断提高的分离效率和经济性使纳滤膜成为了重要的分离与净化技术，在食品、饮用水处理、医药等领域发挥了积极作用。
随着科学技术的进一步进展，相信纳滤膜还有更多的应用与突破等待我们去发现和探索。
静电纺聚砜纳米纤维预过滤膜
１ ３ 电 纺 膜 的 过 滤 性 能 ．
面积等优 异 的特性 。电纺 纳米纤维 膜 已成 功应 用于
高性能空 气过滤 膜 。 本文将 研究 化学 和热稳 定性 良好 的聚砜纳 米纤
性 能 。用 数显压 力 表测 量 压 强 ， 秒表 测 量 收集 时 用
间， 用精度 为 １ｍｇ的分析 天平测 量收集 液 的质量 。
１ ２ ２ 孔 径 分 布 ． ．
流量 孔径 和孔径 大小分 布 。用 Ｙ ｕ ｇＬ ｐａ ｅ 式 ｏ ｎ —ａ ｌ 公 ｃ
１ 实验
１ １纳 米纤维 的制 备 ．
将数 均分子 量为 ２ ０ ６０ ０的聚砜 （ Ｓ 溶 于 Ｎ， Ｐ Ｕ）
２０ 年第 ６ ０８ 期
阙 ， 丝 调 ｆ
的时 间延长 时 ， 头 阻 塞 ， 节 有 增 加 的趋 势 ， 以 针 珠 所
性。
要 。这些 污染物 会 阻塞 超滤膜 、 滤膜 和反渗透 膜 ， 纳
严 重 影 响 膜 处 理 的 性 能 和 处 理 效 果 。如 果 先 用 预 过
滤膜进行 粗过滤 ， 除去 颗粒 ， 后续 过滤膜 清洗 和更 则 换 可 以有 更 长 的时 间 间 隔 。 目前 的 预 过 滤 器 有 沙 层、 机织 布和非织 造布 等 。 预过 滤 膜是 用 来减 轻 后续 过 滤膜 的负荷 ， 想 理 的预过滤 膜要有 极大 的 内表 面积 。 由于纤 维过 滤膜
临界 孑 径压 强 ， 液 体 在 最 大孔 内发 生 毛 细 管 Ｌ 是
作用 时 克服 的压力 。临界 孔径 压 强通 过 Ｙ ｕ ｇＬ — ｏｎ—ａ
纳米纤维素研究及应用进展
纳米纤维素研究及应用进展纳米纤维素是一种由植物细胞壁提取或微生物发酵得到的生物质材料，具有独特的纳米级尺寸和出色的物理、化学性能。
近年来，纳米纤维素因其出色的生物相容性、可降解性以及在能量储存、药物传递、环境治理等方面的应用潜力，受到了广泛。
本文将概述纳米纤维素的研究背景和意义，并详细介绍其制备方法、应用进展、研究现状与挑战以及未来应用前景。
纳米纤维素的制备方法主要包括物理法、化学法和生物法。
物理法主要包括高压静电纺丝、超临界流体纺丝等；化学法主要包括酸解、氧化还原等；生物法则利用微生物或植物细胞壁提取。
不同制备方法得到的纳米纤维素在形貌、尺寸和性能上略有差异。
纳米纤维素在许多领域中都有着广泛的应用。
在生物医学领域，纳米纤维素因其生物相容性和可降解性，可用于药物载体、组织工程和生物传感器等。
在能源领域，纳米纤维素可作为电极材料用于超级电容器和锂离子电池等。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也有着广泛的应用。
当前，纳米纤维素研究面临着许多挑战。
制备方法的优化和绿色生产是亟待解决的问题。
化学法制备过程中产生的废弃物可能会对环境造成污染，因此需要开发环保、高效的制备方法。
纳米纤维素的尺度、形貌和性能调控是研究的重要方向。
纳米纤维素的量产化、应用领域的拓展以及其在复合材料中的作用机制等方面也需要进一步探索。
随着科技的不断进步，纳米纤维素的应用前景十分广阔。
在生物医学领域，纳米纤维素作为药物载体和组织工程材料的应用将进一步拓展。
在能源领域，随着可再生能源需求的增加，纳米纤维素作为储能材料的应用前景将更加明朗。
纳米纤维素在环保、材料科学等领域也将发挥更重要的作用。
纳米纤维素作为一种重要的生物质材料，具有广泛的应用前景和巨大的发展潜力。
随着对纳米纤维素制备、性能和应用研究的深入，其在生物医学、能源、环保、材料科学等领域的应用将进一步拓展。
未来，纳米纤维素的研究将更加注重绿色生产、可持续性和规模化应用，为推动纳米科技和生物质材料的发展提供新的机遇和动力。
纳米纤维膜材料的制备及其过滤性能研究
纳米纤维膜材料的制备及其过滤性能研究随着科技的不断进步和社会的发展，纳米技术成为了研究的热点领域。
其中，纳米纤维膜材料作为一种重要的纳米材料，在过滤领域具有潜力巨大的应用前景。
本文将探讨纳米纤维膜材料的制备方法以及其在过滤性能方面的研究。
一、纳米纤维膜材料的制备方法1. 电纺法电纺法是最常用的制备纳米纤维膜的方法之一。
该方法利用高电压将聚合物液体或溶液喷射成纤维，经过固化之后形成纳米纤维膜。
电纺法制备的纳米纤维膜具有高比表面积、细小的孔隙尺寸和良好的微观结构。
2. 真空过滤法真空过滤法通过将聚合物溶液放置在具有微米级孔隙的膜上，利用真空抽取溶剂，使聚合物溶液在膜上形成纳米纤维状。
真空过滤法制备的纳米纤维膜具有较高的孔隙率和良好的渗透性能。
3. 相转移法相转移法是一种通过界面活性剂调控纳米纤维的制备方法。
通过调节界面活性剂的浓度和类型，使其在水溶液-有机溶液界面产生交互作用力，从而形成纤维状的纳米材料。
二、纳米纤维膜材料的过滤性能研究1. 孔隙结构控制纳米纤维膜的孔隙结构对其过滤性能具有重要影响。
研究人员可以通过调节电纺工艺中的参数，如电压、喷丝距离和聚合物浓度等，来控制纳米纤维膜的孔隙尺寸和分布。
此外，不同的制备方法也会对孔隙结构产生影响，如真空过滤法制备的纳米纤维膜具有较大的孔隙尺寸。
2. 渗透性能研究纳米纤维膜作为过滤材料，其渗透性能是一个非常重要的性能指标。
研究人员通过测量纳米纤维膜的渗透通量和截留率来评估其过滤性能。
在研究中，可以通过调节纳米纤维膜的厚度、孔隙结构和材料表面性质等因素，来改善纳米纤维膜的渗透性能。
3. 应用研究纳米纤维膜材料具有广泛的应用前景。
在饮用水和废水处理中，纳米纤维膜可以有效去除微小的悬浮物和溶解物质。
此外，在空气过滤领域，纳米纤维膜也可以用于过滤空气中的颗粒物，提供更好的室内空气质量。
在生物医学领域，纳米纤维膜还可以应用于组织工程、药物传输等方面。
总结：纳米纤维膜材料的制备及其过滤性能研究对于开发高效的过滤材料具有重要意义。
纳米纤维材料的研究进展
纳米纤维材料的研究进展纳米纤维材料的研究一直是材料科学领域的热门研究课题。
随着技术的不断发展，纳米纤维材料在生物医学、能源、环境科学等领域的应用也越来越广泛。
本文将介绍纳米纤维材料的最新研究进展。
一、制备方法的发展制备纳米纤维材料的方法有很多种，其中最为常用的两种方法是电纺和纳米纤维喷射技术。
电纺技术是利用高电场将高分子材料从喷嘴中拉伸成具有纳米级直径的纤维，该方法性能稳定，容易控制纤维直径，广泛应用于生物医学和能源领域。
纳米纤维喷射技术是通过将溶剂和高分子材料混合后，在高电压作用下形成细流，然后在空气中干燥，形成纳米纤维材料。
该方法制备速度快且适用于大规模生产，广泛应用于过滤分离和防护领域。
二、性能的优化在制备过程中，我们可以通过改变材料性质，调整制备条件等方法来优化纳米纤维材料的性能。
例如，将碳纤维和氧化石墨烯等材料引入到纳米纤维中，可以提高其机械性能和导电性能，并且扩展了其应用范围。
同时，通过改变纤维的表面性质、制备条件等方法，可以调节其疏水性、亲水性和稳定性等性质，以适应具体应用的要求。
此外，在生物医学领域中，我们还可以将生物活性物质与纳米纤维材料相结合，来实现纳米级别的药物送达和控释，这些都是优化纳米纤维材料性能的有效方法。
三、应用领域的拓宽在生物医学领域，纳米纤维材料已被广泛应用于组织工程和药物传递。
例如，可以通过改变纤维直径、表面性质等方法来模拟人体组织结构，帮助细胞生长和组织修复。
此外，在药物传递方面，纳米纤维材料可以将药物嵌入纳米纤维中，实现长时间的缓释和比常规药物更好的传递效果。
在能源领域，纳米纤维材料可以通过利用其高比表面积和大量的活性位点来提高储能和催化性能。
例如，在锂离子电池中，纳米纤维材料可以提高电极材料的比表面积，从而提高电池的能量密度和循环寿命。
在催化领域，纳米纤维材料可以通过高效的可控晶核成核和生长来制备高效的催化剂，提高化学反应效率。
在环境科学领域，纳米纤维材料可以通过改变其表面性质，实现高效的分离、去污和环境修复等应用。
纳米纤维薄膜的制备及其应用
纳米纤维薄膜的制备及其应用概述：纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其颗粒尺寸在1到100纳米之间。
纳米纤维薄膜是一种应用广泛的纳米材料，具有较大的比表面积、高孔隙度和优异的力学性能。
本文将重点介绍纳米纤维薄膜的制备方法以及其在各个领域的应用。
一、纳米纤维薄膜的制备方法1. 电纺法电纺法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过电纺设备将聚合物溶液注入电纺针头，利用高电压的电场作用下形成纳米尺寸的纤维，并在收集器上形成纳米纤维薄膜。
电纺法制备出的纳米纤维薄膜具有较高的孔隙度和比表面积，适用于过滤、分离和催化等领域。
2. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过在真空环境下将物质从固态直接转化为气态，再沉积到基底上形成薄膜的方法。
通过调控沉积条件和蒸发物质的性质，可以制备出具有纳米级结构的纤维薄膜。
真空蒸发法具有制备简单、薄膜质量高的优点，适用于光学器件和电子器件等领域。
3. 模板法模板法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过选择合适的模板材料和制备工艺，在模板孔隙中填充聚合物或金属溶液，经过固化和模板移除等步骤，最终得到纳米纤维薄膜。
模板法制备的纤维薄膜具有均匀的孔隙结构和较高的孔隙度，适用于储能和催化等领域。
二、纳米纤维薄膜的应用1. 污水处理纳米纤维薄膜具有高孔隙度和大比表面积的特点，可以用于污水处理领域。
通过纳米纤维薄膜的过滤作用，可以有效去除污水中的悬浮颗粒和有机物质，实现水质的净化。
此外，纳米纤维薄膜还可以用作分离膜，对盐水进行脱盐，解决淡水资源的问题。
2. 组织工程纳米纤维薄膜具有类似胶原蛋白的纤维结构和良好的生物相容性，因此在组织工程领域有广泛应用。
通过将细胞种植在纳米纤维薄膜上，可以模拟自然的细胞外基质环境，促进细胞生长和组织再生。
此外，纳米纤维薄膜还可以用于药物缓释，实现局部治疗和控制释放，提高疗效。
3. 能源领域纳米纤维薄膜在能源领域具有重要应用价值。
通过改变纳米纤维薄膜的孔隙结构和材料组成，可以制备出高效的电池隔膜和超级电容器电极等材料，提高能源存储的性能。
纳米纤维薄膜的前沿应用新型电子材料在过滤器中的应用
纳米纤维薄膜的前沿应用新型电子材料在过滤器中的应用纳米纤维薄膜的前沿应用：新型电子材料在过滤器中的应用一、引言近年来，纳米科技的快速发展和应用推动了许多行业的革新，其中包括电子材料领域。
纳米纤维薄膜作为一种新型电子材料，在过滤器中的应用备受瞩目。
本文将探讨纳米纤维薄膜的前沿应用，重点关注其在过滤器领域的应用。
二、纳米纤维薄膜的制备技术纳米纤维薄膜是由纳米颗粒或纤维构成的二维薄膜结构。
目前，常用的纳米纤维薄膜制备技术包括电纺法、溶胶凝胶法、热喷雾法等。
这些技术能够实现纤维的纳米级别的布置，从而赋予薄膜一系列优异的性能。
三、纳米纤维薄膜在过滤器中的应用1. 空气过滤器纳米纤维薄膜具有高比表面积和尺寸选择性，可用于空气过滤器中。
通过调控纤维直径和布置形式，可以实现对不同颗粒物的高效过滤。
此外，纳米纤维薄膜还具有抗菌能力和低阻力特性，能够提供更洁净的空气环境。
2. 液体过滤器纳米纤维薄膜在液体过滤器中的应用也呈现出巨大潜力。
其超高的孔隙度和高比表面积，使得纳米纤维薄膜具有卓越的液体过滤性能。
同时，纳米纤维薄膜的可调控孔径大小和抗污染特性，进一步增强了其在液体过滤器领域的应用前景。
3. 环境污染治理纳米纤维薄膜在环境污染治理方面也发挥着重要作用。
通过将其应用于大气污染物过滤装置、水处理设备等领域，纳米纤维薄膜能够高效去除颗粒污染物、有机物和重金属离子，并显著改善环境质量。
四、纳米纤维薄膜在电子器件中的应用1. 柔性光电器件纳米纤维薄膜具有出色的柔性性能和透明度，是制备柔性光电器件的理想材料。
通过将其应用于柔性太阳能电池、柔性显示器等设备，能够实现器件的可弯曲性和轻量化，拓展了电子器件的应用范围。
2. 传感器由于纳米纤维薄膜具有高比表面积和敏感性，因此在传感器领域具有广阔的应用前景。
通过将纳米纤维薄膜应用于气敏传感器、湿敏传感器等设备中，可以实现对环境中目标物质的高灵敏度检测。
3. 能量存储器件纳米纤维薄膜在能量存储器件中的应用也备受关注。
一种复合静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法和应用
复合静电纺丝纳米纤维膜及其制备方法和应用1. 引言1.1 概述复合静电纺丝纳米纤维膜是一种由静电纺丝技术制备而成的具有高表面积和多孔结构的纳米薄膜。
该种薄膜材料具有卓越的物理、化学和生物性能，因此在过滤材料、传感器、生物医学以及能源领域等各个方面都展现出巨大应用潜力。
本文将详细介绍复合静电纺丝纳米纤维膜的制备方法和其在不同领域中的应用研究进展。
1.2 文章结构本文共分为五个部分来介绍复合静电纺丝纳米纤维膜及其相关内容。
引言部分首先对文章进行概述，并给出了本文的结构安排。
接下来，我们将介绍复合静电纺丝纳米纤维膜的制备方法，包括静电纺丝技术简介、制备步骤以及关键参数控制与优化方法等方面内容。
然后，我们将对复合静电纺丝纳米纤维膜的性能进行分析，包括结构表征与形貌观察、物理力学性质测试与分析，以及热稳定性与化学性能评估等方面。
之后，我们将详细介绍该材料在过滤材料领域、纳米传感器及生物医学应用领域以及能量存储与转换应用领域的研究进展。
最后，在结论与展望部分中，我们对本文所阐述的主要内容进行总结，并评价已取得的成就，并提出了一些建议供未来进一步开展研究。
1.3 目的本文的目的是全面系统地介绍复合静电纺丝纳米纤维膜的制备方法和其在不同领域中的应用研究进展。
通过深入分析其结构特征、性能表现以及应用前景，旨在推动该材料在过滤、传感、生物医学和能源等方面的应用发展，同时为进一步研究提供有益指导和建议。
2. 复合静电纺丝纳米纤维膜的制备方法2.1 静电纺丝技术简介静电纺丝技术是一种常用的制备纳米纤维的方法。
通过利用高电压使聚合物或溶液在电场作用下被拉伸并形成连续的纤维，最后将纤维固定在基底上形成薄膜结构。
其优点包括简单、高效和可控性强。
2.2 复合静电纺丝纳米纤维膜制备步骤复合静电纺丝纳米纤维膜的制备步骤主要包括以下几个阶段：第一步：材料准备首先，需要准备好所需的材料，包括聚合物或溶液、溶剂以及辅助添加剂（如果有）。
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过滤用纳米纤维膜的研究进展郑伟剑(11材料科学与工程1,2011327120123)摘要：近年来聚合物纳米纤维膜因具有比表面积大、密度低、孔隙率高、孔间结合性良好、易与纳米尺寸的活性物质结合等系列优异性能而受到越来越多的关注。
本文回顾了纤维过滤材料的发展历史，介绍静电纺纳米纤维过滤材料的研究发展，分别简述静电纺纳米纤维过滤膜在气体和液体过滤方面的应用。
关键词：纳米纤维膜，静电纺丝，过滤材料1 前言在人类生活生产过程中，如制造，生物，医药，电子等行业，必定产生气载污染物、有害生物制剂、过敏原、气溶胶颗粒等。
环境保护一直是现代人的热门议题，近年来，由于纳米科学技术的巨大进展，特别是纳米技术与环境保护、环境治理的进一步有机结合，使得作为其基础和先导的纳米材料极大的提升了人类保护环境的能力，为解决环保领域的难题如有害物质监控、污水处理、水体浮油处理等提供了可能。
其中静电纺纳米纤维材料不仅具有可控的多级粗糙结构、堆积密度、纤维直径、比表面积、连通性等结构特性，还具有独特的表/界面效应和介质输运性质，在超精细过滤、有害物质检测、污染物吸附等环境领域有着广阔的应用前景。
2 纤维过滤材料的发展历史早在第一次世界大战期间，就出现了以石棉纤维为滤料的防毒气面具。
1940年，美国制备出玻璃纤维过滤材料，并发明了专利。
20世纪50～70年代，纤维过滤材料得到了飞速发展，出现了以玻璃纤维为滤材的高效空气过滤器（HEPA），并应用于房间的空气净化。
为了进一步提高过滤性能，又采用超细玻璃纤维制备出的高效过滤器，对大于等于0.3μｍ的微粒的过滤效率达到99.9998％。
随后日本又开发出一种超高效过滤器（ULPA），对0.1μｍ的微粒，其过滤效率可以高达99.9995％以上。
随着电子、航天、精密仪器等对室内空气洁净度要求极高的新型行业的出现和发展，微米级纤维过滤材料已经达不到过滤精度的要求，在过滤材料结构中使用纳米尺寸的纤维，是过滤材料发展的必然趋势。
制备纳米级纤维过滤材料的方法很多，如离子微孔膜和陶瓷纳米膜材料等。
但静电纺丝工艺是制备纳米纤维最简单的方法。
3 静电纺纳米纤维过滤材料的研究发展1902年，美国第一次在静电场力作用下，利用溶液喷射流制备出纤维。
1934年，Formhols 在美国提出静电纺丝技术并申请了专利。
1938年，Rozenblum和Petryanov－Sokolov在苏联的卡尔波夫气溶胶实验室制备了静电纤维，并成功的将其应用于过滤材料（现在被称作为纳米纤维过滤器）。
1939年，防毒面具过滤元件的生产厂在特维尔已经建立起来，这种过滤材料是通过电纺溶解在二氯乙烷和乙醇混合溶剂的醋酸纤维素制备而来的。
到20世纪60代末，苏联已经拥有5家生产纳米纤维过滤材料的工厂，而且产量达到了每年2000万m2。
在“唐纳森”公司的努力研究下，于1980年纳米纤维过滤材料在美国也迅速兴起。
在欧洲，电纺纤维的商业化始于1990年。
我国在70年代末才开始真正推广纤维过滤材料，主要采用的是湿法和化学粘合法加工技术，到了80年代至90年代才出现针刺法、纺粘法和熔喷法等，虽然目前已经拥有几乎所有世界上的纤维制造技术，但对静电纺纳米纤维过滤材料的研究仍处于起步阶段。
静电纺丝技术制备的纳米级纤维具有纤维直径小、比表面积高和长径比大等特点，由其构成的纳米纤维膜则有高的孔隙率、纳米级微孔（孔径在数十纳米到几微米之间变化）和连贯的孔洞，拥有好的空气透过性，而且容易与纳米级的化学物质或功能性物质相结合，制备成具有特殊功能的纳米纤维膜。
4 静电纺纳米纤维膜在气体过滤领域的应用杜晓明等将制备的过氯乙烯纳米纤维膜应用到空气净化处理方面 ,通过对比研究表明过氯乙烯纳米纤维膜对于空气过滤的效果明显高于其它过滤材料。
Maze 等合成了具有三维结构的微Π纳米纤维分离膜 ,该膜可以在空气进入压很低的情况下捕获纳米尺寸的气溶胶 ,同时他们也发现空气温度、进入压等因素对微Π纳米纤维膜的过滤效果都有影响。
Ahn 等利用直径为0.3μｍ的微粒检测了聚酰胺26(PA26)纳米纤维膜对空气中微粒的过滤情况 ,结果表明 PA26 纳米纤维膜的过滤效果优于商业化的高效空气过滤器。
Sundarrajan等将电纺聚醚酰亚胺/聚酰胺（PA）复合纤维膜应用于军用防护服中，取得了较好的过滤防护效果。
Yun等通过静电纺丝制备了直径均匀（范围在270~400nm）的聚丙烯腈（PAN）纳米纤维，以粒径在80nm以下的NaCl纳米粒子为例，达到相同的过滤效率时，该纳米纤维过滤材料比商用过滤器的质量要轻很多。
同时，静电纺纳米纤维膜过滤材料也成功实现了产业化应用。
美国Donaldson公司利用纳米纤维作为核心滤材开发出了Ultra-Web滤芯，其纳污量比同样尺寸大小采用天然纤维滤材制造的滤芯要多5倍以上（使用寿命将大大延长），而且能够将尺寸更小的污染物过滤干净，对直径为1μm粉尘颗粒的过滤效率可达到99.9%。
此外，美国杜邦、香港Finetex Technology等公司开发出的类似的纳米纤维超精细过滤材料，均可实现对微米级颗粒的高效拦截过滤。
5 静电纺纳米纤维膜在液体过滤领域的应用Gopal 等制备了聚偏二氟乙烯(PVDF) 纳米纤维膜 ,该膜对水中微粒的滤除率达到 90 %以上 ,Feng 等将纳米纤维膜安装在海水淡化装置中用于对盐水的处理获得可饮用的纯水 ,发现其除盐效果不低于商用微滤膜。
Wang 等制备的 polypyrrole2coated 纳米纤维分离膜 ,该膜可以在连续的膜分离过程中将电镀残留液中的 Au 从[Au(III) Cl4]-溶液中沉积分离出来。
Gopal 等利用静电纺丝方法制备了聚砜型纳米纤维分离膜 ,并将该膜用于水处理 ,当水中微粒的尺寸大于膜中孔径时 ,纳米纤维膜不会发生污垢沉积的现象 ,但当微粒的尺寸 < 1um时微粒会在纳米纤维膜表面形成不易消除的污垢。
静电纺纤维膜不仅可以通过物理作用有效滤除水中的颗粒物质，经表面改性后还可通过生物化学作用杀灭水体中的有害病菌，进一步提高饮用水的净化效果。
Bjorge等将银纳米粒子沉积在聚丙烯酸静电纺纤维膜上，然后将其用于饮用水过滤过程中细菌的滤除与杀灭。
结果表明，含有银纳米粒子的聚丙烯酸纤维膜可实现对水中细菌的高效拦截和杀灭。
6 总结与展望纳米技术将提升人类保护环境的能力，改善环境保护发展的相应措施，甚至会改变人们的传统环保观念。
国家中长期科学和技术发展规划纲要部署了“纳米研究”重大科学研究计划，这为中国21世纪纳米科技的快速发展奠定了重要基础。
近年来，中国在静电纺纳米纤维应用于环境领域中的研究取得了重要进展，引起了国际上的关注，使中国纳米纤维的基础研究在国际上占有了一席之地。
相信在各方的共同努力下，中国纳米材纤维材料在环境领域的应用必将实现更大的飞越。
参考文献[1] Khil M S, Cha D , Kim H Y, et al. J Biomed Mater Res Part B: Applied Biomaterials , 2003 , 67B (2) :675～6791[2] kim Gh , Yoon H. Appl Phys Mater Sci Process , 2008 , 90(3) :389～3941[3] Chung H, Hall J , Gogins M et al.United States , 0110822120081[4] Schwegman , Lundberg , Woessner et al.United States , 320060068668120061[5] Zhou HJ , Green TB , Joo YL. Polymer , 2006 , 47(21) : 7497～75051[6] Warner S, Fowler A , Jaffe M, et al. National Textile Center Annual Report , November 2005 , F052MD011[7] 沈新元 ,东华大学材料科学与工程学院. 先进高分子材料. 北京:中国纺织出版社 ,2006 ,249～252[8] Yan Dongsheng（严东生）, Shi Jianlin（施剑林）.新型纳米材料在环境及生物医学领域中的应用研究进展[J]. Materials China（中国材料进展）. 2009, 28(001): 8-14.[9] Li Yan（李岩）, Chou Tianbao（仇天宝）, Zhou Zhinan（周治南）, et al. 静电纺丝纳米纤维的应用进展[J]. Materials Review（材料导报）. 2011, 25(17): 84-88.[10] Yang Enlong（杨恩龙）, Wang Shanyuan（王善元）, Li Ni（李妮）, et al. 静电纺丝技术及其研究进展[J]. Technical Textiles（产业用纺织品）, 2007, 25(8): 7-10.[11] Ding Bin（丁彬）, Yu Jianyong（俞建勇）. Electrospinning andnanofibers（静电纺丝与纳米纤维）[M]. 中国纺织出版社, 2011.[12] Wang Ce（王策）, Lu Xiaofeng（卢晓峰）. Functional organic nanomaterials: electrospinning and nanofibers（有机纳米功能材料-高压静电纺丝技术与纳米纤维）[M]. 科学出版社, 2011.[13] Zhou Ke（邹科）, Long Yunze（龙云泽）, Wu Youshi（吴佑实）. 静电纺丝制备纳米纤维的进展及应用[J]. China Synthetic Fiber Industry（合成纤维工业）, 2007, 30(3): 54-57.[14] Chen Bin（陈斌）, Xiang Shenze（项深泽）. 纤维过滤材料过滤气体机理及其应用[J]. Chemical Engineering &Equipmet（化学工程与装备）, 2009(010): 140-141.。