静电响应型纤维过滤材料及其制备方法和静电增强过滤装置

1.本发明涉及一种静电响应型纤维过滤材料及其制备方法和静电增强过滤装置，属于空气净化技术领域。


背景技术：

2.大气颗粒物是指大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称。各种颗粒状物质均匀地分散在空气中构成一个相对稳定的庞大的悬浮体系，即气溶胶体系，因此大气颗粒物也称为大气气溶胶。近年来，随着空气污染现象越来越严重，大气颗粒物对健康的影响也引起了社会各界广泛的关注。现阶段，大气颗粒物污染形势仍然十分严峻。
3.大气颗粒物可以通过自然通风或机械通风系统进入室内。现代社会中，人员在室内驻留时间占据全部生命时长的80％以上，颗粒物导致的室内空气污染危害严重。大量研究表明，颗粒物对人体健康有严重影响，包括诱发呼吸道炎症，肺部沉积，致癌作用，微生物感染等。因此发展有效的室内颗粒物净化技术，营造洁净，健康的室内环境意义重大。
4.常用的颗粒物净化技术包括机械过滤、静电除尘、等离子体净化等，其中，机械过滤技术装置简单、效率高，而高效纤维过滤器生产制造成熟，可以模块化整合至集中处理空气调节装置中，在实际系统中具有非常广泛的应用。但是，高效纤维过滤器的应用存在寿命短、更换成本高、过滤阻力大等先天劣势。
5.为实现低阻力，高效率的过滤纤维技术，研究中利用静电力强化纤维过滤，先后研制了一次性驻极纤维，静电纺丝纳米纤维，摩擦静电增强纤维，电晕荷电过滤纤维等技术，利用纤维带电荷的方式吸引颗粒物，从而有效提高过滤效率。但一次性驻极纤维、摩擦静电增强纤维或电晕荷电过滤纤维在长期使用中存在电荷衰减问题，使用寿命短；静电纺丝纳米纤维容尘量小，阻力较大，不适合于大规模集中通风系统中使用。
6.此外，仅使滤网带电而颗粒物呈电中性，利用颗粒物与纤维间较弱的介电泳力捕捉颗粒物，过滤效率提升效果有限。
7.为实现持续的，且保持长期高效率、低阻力的纤维过滤，研究中出现了利用颗粒物荷电同时纤维感应极化的协同增强过滤技术(例如：引用文献1)。这一净化技术装置主体由颗粒物荷电模块与滤材极化模块组成，其中，颗粒物荷电模块利用高压静电放电使气流中颗粒物带电荷，而滤材极化模块则通过在滤材两端附加高压电场使极性纤维滤料产生正负电性的分离，从而强化对荷电颗粒物的过滤作用。但该技术中采用的线板式放电寿命较短，积尘后易产生大量臭氧，且颗粒物荷电区域与纤维极化区域使用同一高压电源控制，无法独立调节两模块最优性能。
8.引用文献2公开一种用于空气过滤装置的滤材极化模块及空气过滤装置，所述滤材极化模块包括滤网且能够对所述滤网进行极化，包含颗粒物的气体能够通过所述滤网而使得所述颗粒物被至少部分地留在所述滤网中，所述滤材极化模块包括直流高压电源、第一电极板和第二电极板，所述滤网位于所述第一电极板和所述第二电极板之间，所述第一电极板和所述第二电极板通过与所述直流高压电源连接形成电场而使得所述滤网被极化，
所述第一电极板与所述第二电极板中的仅一块电极板的朝向所述滤网的一面设置有绝缘层。但是，该滤材极化模块改进了其中产生大量臭氧、无法独立调节等缺点，但由于使用的纤维材料多为高分子聚合物材料，其相对介电常数弱，表面电势较小，导致在外加静电场下响应能力弱，无法实现最优的过滤效果，过滤效率仍待提升。
9.综上所述，研究一种具有高静电响应能力的纤维过滤材料与能够长时间稳定运行、且不会产生大量臭氧的纤维过滤材料，成为亟待解决的技术问题。
10.引用文献
11.引用文献1：201720681884.0
12.引用文献2：202120294705.4


技术实现要素：

13.发明要解决的问题
14.鉴于现有技术中存在的技术问题，例如：现有静电增强过滤效率不够高，产生大量臭氧等问题，本发明首先提供一种静电响应型纤维过滤材料。本发明的静电响应型纤维过滤材料的阻力低，能够有效改善静电增强过滤装置的过滤效率的同时，不会产生大量臭氧。
15.进一步地，本发明还提供一种静电响应型纤维过滤材料的制备方法，该制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。
16.进一步地，本发明还提供一种静电增强过滤装置，该装置能够有效改善静电增强过滤装置的过滤效率的同时，不会产生大量臭氧。
17.用于解决问题的方案
18.本发明提供一种静电响应型纤维过滤材料，其包括：
19.纤维基体，所述纤维基体具有多个孔结构；
20.过渡层，所述过渡层源自于聚合物，所述聚合物负载于所述纤维基体的表面，且所述聚合物的相对介电常数为3.0以上；以及
21.活性成分，所述活性成分原位负载于所述过渡层的表面，所述活性成分的相对介电常数为5.0以上。
22.进一步地，所述纤维基体源自于聚酯纤维、聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚酰胺纤维以及聚氨酯纤维中的一种或两种以上的组合。
23.进一步地，所述聚合物包括聚多巴胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚偏氯乙烯中的一种或两种以上的组合。
24.进一步地，所述活性成分包括过渡金属和/或过渡金属的氧化物，优选地，所述过渡金属为锰、铬、铁、钴、钛、钒、锆、镍、铜、锌中的一种或两种以上的组合。
25.本发明还提供一种根据本发明所述的静电响应型纤维过滤材料的制备方法，其包括在纤维基体的表面包覆过渡层后，使活性成分原位负载于所述过渡层的表面。
26.进一步地，包括以下步骤：
27.使聚合单体溶解在缓冲溶液中，得到预聚体溶液；
28.将纤维基体浸渍于所述预聚体溶液中，使在所述纤维基体的表面形成所述过渡层；
29.获取所述活性成分的前驱体溶液；
30.将形成有所述过渡层的纤维基体浸渍于所述前驱体溶液中，在加热的条件下，使所述活性成分原位负载于所述过渡层的表面，得到静电响应型纤维过滤材料。
31.进一步地，在形成所述过渡层之前，还包括除去所述纤维基体表面的残余电荷和/或表面杂质；优选地，利用醇类溶剂除去所述纤维基体表面的残余电荷和/或表面杂质；更优选地，所述醇类溶剂包括异丙醇、正丙醇、乙醇中的一种或两种以上的组合。
32.进一步地，所述缓冲溶液的ph值为8.2-8.8；所述预聚体溶液中，所述聚合单体的浓度为3～5g/l；所述聚合单体与所述纤维基体的质量比为1:1.5～2；和/或
33.所述前驱体溶液中，所述活性成分的前驱体的浓度为0.1～0.2mol/l；和/或
34.所述加热温度为75℃以上，加热的时间为6-10h。
35.本发明又提供一种静电增强过滤装置，其包括滤材极化模块，所述滤材极化模块包括根据权利要求1-4任一项所述的静电响应型纤维过滤材料，或者权利要求6-8任一项所述的制备方法制备得到的静电响应型纤维过滤材料；其中，
36.包含颗粒物的气体能够通过所述静电响应型纤维过滤材料而使得所述颗粒物被至少部分地留在所述静电响应型纤维过滤材料中。
37.进一步地，所述滤材极化模块还包括第一直流高压电源、第一电极板和第二电极板，
38.所述静电响应型纤维过滤材料位于所述第一电极板和所述第二电极板之间，
39.所述第一电极板和所述第二电极板通过与所述第一直流高压电源连接形成电场而使得所述静电响应型纤维过滤材料被极化，
40.所述第一电极板的至少朝向所述静电响应型纤维过滤材料的一面设置有绝缘层。
41.进一步地，所述第二电极板朝向所述静电响应型纤维过滤材料的一面与所述静电响应型纤维过滤材料相接触，且所述第二电极板具有多个孔结构。
42.进一步地，所述静电增强过滤装置还包括颗粒物荷电模块，所述颗粒物荷电模块包括第二直流高压电源、第三电极板和第四电极板，
43.所述第三电极板和所述第四电极板之间还设置有放电针，所述放电针通过电路板固定于所述第三电极板和所述第四电极板之间；
44.所述放电针和所述第三电极板通过与所述第二直流高压电源连接形成电场，在放电针与第三电极板间产生电晕使颗粒物荷电。
45.进一步地，所述第一电极板、第三电极板和第四电极板上具有开孔，开孔面积为50％～80％；和/或，
46.所述第一电极板和第三电极板之间的空间距离，大于所述第一电极板和第二电极板之间的空间距离。
47.发明的效果
48.本发明的静电响应型纤维过滤材料能够强化静电增强过滤装置的过渡效率，同时维持较低的过滤阻力，还能够去除静电增强过滤装置中产生的臭氧。
49.本发明的静电响应型纤维过滤材料的制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。
50.本发明的静电增强过滤装置能够有效改善静电增强过滤装置的过滤效率的同时，不会产生大量臭氧。
附图说明
51.图1示出了本发明中使用的纤维基体的电镜图。
52.图2示出了本发明的静电响应纤维过滤材料的电镜图。
53.图3示出了本发明中实施例1的静电响应纤维过滤材料a的制备工艺流程示意图。
54.图4示出了本发明的静电增强过滤装置的结构示意图，其中：
55.1：风道；2：第三电极板；3：放电针；
56.4：电路板；5：第四电极板；6：第一电极板；
57.7：静电响应型纤维过滤材料；8：第二电极板；
58.9：第二直流高压电源；10、第一直流高压电源。
59.图5示出了本发明中静电响应纤维过滤材料与基材纤维过滤材料在不同迎面风速下的过滤效率图。
60.图6示出了本发明实施例1、实施例2、对比例1中在1m/s迎面风速下的静电响应纤维过滤材料的过滤效率图。
61.图7示出了本发明中静电响应纤维过滤材料与基材纤维过滤材料在不同迎面风速下的过滤阻力图。
62.图8为本发明中静电响应纤维过滤材料臭氧去除性能。
具体实施方式
63.以下，针对本发明的内容进行详细说明。以下所记载的技术特征的说明基于本发明的代表性的实施方案、具体例子而进行，但本发明不限定于这些实施方案、具体例子。需要说明的是：
64.本说明书中，使用“数值a～数值b”表示的数值范围是指包含端点数值a、b的范围。
65.本说明书中，如没有特殊声明，则“多”、“多种”、“多个”等中的“多”表示2或以上的数值。
66.本说明书中，所述“大致”、“基本上”、“大体上”或“实质上”表示于相关的完美标准或理论标准相比，误差在5％以下，或3％以下或1％以下。
67.本说明书中，如没有特别说明，则“％”均表示质量百分含量。
68.本说明书中，使用“可以”表示的含义包括了进行某种处理以及不进行某种处理两方面的含义。
69.本说明书中，使用“常温”、“室温”时，其温度可以是10-40℃。
70.本说明书中，如没有特别说明，所使用的“水”可以是自来水、蒸馏水、去离子水、离子交换水、高纯水、纯净水等本领域可行的水。
71.本说明书中，“任选的”或“任选地”是指接下来描述的事件或情况可发生或可不发生，并且该描述包括该事件发生的情况和该事件不发生的情况。
72.本说明书中，所提及的“一些具体/优选的实施方案”、“另一些具体/优选的实施方案”、“实施方案”等是指所描述的与该实施方案有关的特定要素(例如，特征、结构、性质和/或特性)包括在此处所述的至少一种实施方案中，并且可存在于其它实施方案中或者可不存在于其它实施方案中。另外，应理解，所述要素可以任何合适的方式组合在各种实施方案中。
73.《第一方面》
74.如图2所示，本发明的第一方面提供一种静电响应型纤维过滤材料，其包括：
75.纤维基体，所述纤维基体具有多个孔结构；
76.过渡层，所述过渡层源自于聚合物，所述聚合物负载于所述纤维基体的表面，且所述聚合物的相对介电常数为3.0以上；以及
77.活性成分，所述活性成分原位负载于所述过渡层的表面，所述活性成分的相对介电常数为5.0以上。
78.本发明的静电响应型纤维过滤材料能够强化静电增强过滤装置的过渡效率，同时维持较低的过滤阻力，还能够去除静电增强过滤装置中产生的臭氧。
79.纤维基体
80.在本发明中，所述纤维基体具有多个孔结构。具体地，如图1所示，本发明的纤维基体可以为滤网。进一步，在本发明中，滤网可以选用低阻力的粗效滤网。例如，本技术中的低阻力指迎面风速为1m/s的情况下，滤网的压降小于30pa。滤网可以为单层，厚度小于或等于15mm。
81.在一些具体的实施方案中，本发明的所述纤维基体源自于聚酯纤维、聚丙烯纤维、粘胶纤维、聚酰胺纤维以及聚氨酯纤维中的一种或两种以上的组合。例如：聚氨酯(pu)发泡材料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)纤维、无纺布等。
82.另外，在本发明中，滤网可以有多种形式，例如有包边或框架结构使得滤网能够成型。可以理解，过滤阻力较低可以节约能耗。
83.过渡层
84.本发明的过渡层源自于聚合物，所述聚合物负载于所述纤维基体的表面，且所述聚合物的相对介电常数为3.0以上，例如：3.0-10.0、4.0-9.0、5.0-8.0、6.0-7.0等；本发明通过设置过渡层，从而有利于引入活性成分，能够使活性成分原位负载于所述过渡层上，从而在能够维持较低的过滤阻力的前提下，还能够去除静电增强过滤装置中产生的臭氧。另外，由于过渡层的存在，活性成分得以均匀包覆于纤维表面；若无过渡层直接负载活性成分，则负载生成少，且最终达到的过滤效率低。
85.具体地，所述聚合物包括聚多巴胺、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚偏氯乙烯中的一种或两种以上的组合。其中，聚多巴胺的相对介电常数为5.74，聚偏氯乙烯的相对介电常数为6.9，乙烯-醋酸乙烯共聚物的相对介电常数为3.1。
86.在本发明中，采用的纤维基体为介电性能较弱、表面电势较低的粗效纤维过滤材料，其虽然阻力低，但过滤性能有待提升；采用聚合物在纤维表面少量负载后，材料阻力仍然较低，同时由于聚合物具有较高的相对介电常数，能够提升复合纤维在极化电场中的电荷感应能力，进一步提升过滤效率。
87.本发明的所述聚合物由聚合单体经聚合反应后得到。
88.活性成分
89.本发明的所述活性成分原位负载于所述过渡层的表面，所述活性成分的相对介电常数为5.0以上，例如：5.0-100、10-90、15-80、20-70、30-60、40-50等。本发明通过原位负载活性成分，使得本发明的静电响应型纤维过滤材料在能够维持较低的过滤阻力的前提下，还能够去除静电增强过滤装置中产生的臭氧。
90.具体地，所述活性成分包括过渡金属和/或过渡金属的氧化物，优选地，所述过渡金属为锰、铬、铁、钴、钛、钒、锆、镍、铜、锌中的一种或两种以上的组合。其中，二氧化锰的相对介电常数为10.9，氧化锌的相对介电常数为9.9。进一步，考虑到对臭氧的消除效果，本发明优选使用锰和/或锰氧化物作为活性成分使用。
91.在本发明中，具有还原性的聚合物的表面能够接枝原位生长高介电特性的活性成分，起到将高介电且具有去除臭氧性能的活性成分颗粒“粘附”在纤维基体上的作用，进一步提高纤维过滤材料的静电响应能力，从而提高静电增强过滤效率并去除臭氧。
92.进一步，所述静电响应型纤维过滤材料的厚度可以为5～20mm。
93.本发明的活性成分源自于活性成分的前驱体，例如含有活性成分的盐。
94.《第二方面》
95.本发明的第二方面提供一种根据本发明第一方面所述的静电响应型纤维过滤材料的制备方法，其包括在纤维基体的表面包覆过渡层后，使活性成分原位负载于所述过渡层的表面。本发明的制备方法简单易行，原料易于获取，适合大批量生产。
96.在一些具体的实施方案中，本发明的制备方法包括以下步骤：
97.使聚合单体溶解在缓冲溶液中，得到预聚体溶液；
98.将纤维基体浸渍于所述预聚体溶液中，在所述纤维基体的表面形成过渡层；
99.获取活性成分的前驱体溶液；
100.将形成有过渡层的纤维基体浸渍于所述前驱体溶液中，使活性成分原位负载于所述过渡层的表面，得到静电响应型纤维过滤材料。
101.预处理
102.在纤维基体表面存在残余电荷和/或表面杂质时，本发明首先可以除去所述纤维基体表面的残余电荷和/或表面杂质。具体地，可以利用醇类溶剂除去所述纤维基体表面的残余电荷和/或表面杂质；更优选地，所述醇类溶剂包括异丙醇、正丙醇、乙醇中的一种或两种以上的组合。
103.具体地，可以将纤维基体浸渍于醇类溶剂中，以除去所述纤维基体表面的残余电荷和/或表面杂质。对于浸渍的时间，本发明不作特别限定，可以是本领域常规处理时间，具体地，可以是10-60min，例如：20min、30min、40min、50min等。
104.在除去残余电荷和/或表面杂质后，考虑到更有利于负载聚合物，可以对除去残余电荷和/或表面杂质的纤维基体进行干燥，对于干燥的方式，本发明不作特别限定。进一步，本发明优选是在75℃以下，优选50-75℃的温度下，例如：55℃、60℃、65℃、70℃等进行干燥，以避免纤维基体高温变质。对于干燥的时间，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的干燥时间。例如：1-3h等。
105.过渡层的形成
106.为了形成过渡层，本发明需要制备预聚体溶液。具体地，使聚合单体溶解在缓冲溶液中，得到预聚体溶液。
107.在一些具体的实施方案中，对于缓冲溶液，考虑到聚合反应的有效进行，优选使用ph值为8.2-8.8的缓冲溶液。具体地，所述缓冲溶液可以是tris-hcl缓冲溶液、tricine缓冲液、磷酸盐缓冲液、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲液、磷酸二氢钾-氢氧化钠缓冲液等中的一种或两种以上的组合。
108.对于聚合单体，当聚合物选用聚四氟乙烯时，所述聚合单体可以是四氟乙烯或其衍生物，例如四氟乙烯等。
109.当聚合物选用乙烯-醋酸乙烯酯时，所述聚合单体可以是乙烯和醋酸乙烯单体。
110.当聚合物选用聚多巴胺时，所述聚合单体可以是多巴胺或其衍生物，例如：多巴胺、盐酸多巴胺等。
111.在一些具体的实施方案中，考虑到能够获得性能优异的静电响应型纤维过滤材料，所述预聚体溶液中，聚合单体的浓度为3～5g/l；一般而言，所述聚合单体与所述纤维基体的质量比为1:1.5～2。需要说明的是，聚合单体与所述纤维基体的重量与纤维基体质量量级相当，但由于大多数生成物并未负载于基材上，故负载前后过滤材料重量变化不大。仅通过极少量表面负载(可参见图2所示的结构示意图)，即可实现本发明目标。
112.进一步，将预处理基体浸渍于所述预聚体溶液中，可在所述预处理基体的表面形成过渡层。对于浸渍的时间，本发明不作特定限定，可以根据需要进行选择。一般而言，浸渍的时间在10h以上，优选10h-30h；例如：12h、15h、18h、20h、22h、25h、28h等。进一步地，可以在浸渍的过程中采用超声或搅拌的方式，从而能够进一步获得负载均匀的过渡层。
113.具体地，当使用多巴胺单体以制备过渡层时，可以根据预处理基体的颜色进行判断，当预处理基体的表面被黑色的聚多巴胺包裹时，即在在所述预处理基体的表面形成过渡层。
114.在一些具体的实施方案中，在所述预处理基体的表面形成过渡层后，考虑到更有利于原位负载活性物质，可以对形成有过渡层的预处理基体进行清洗和/或干燥，对于清洗的方式，本发明不作特别限定，可以采用本领域常用的极性溶剂进行清洗，例如水或醇类溶剂等，以避免形成有过渡层的预处理基体含有其它杂质。对于干燥的方式，本发明不作特别限定。进一步，本发明优选是在75℃以下，优选50-75℃的温度下，例如：55℃、60℃、65℃、70℃等进行干燥，以避免纤维基体高温变质。对于干燥的时间本发明不作特别限定，可以根据需要进行设置，例如6-10h等。
115.原位负载活性成分
116.本发明首先需要制备含活性成分的前驱体溶液。具体可以使用含有活性成分的盐来制备活性成分的前驱体溶液。对于含有活性成分的盐，本发明不作特别限定，可以是本领域常用的盐。考虑到更有效的实现原位负载，具体地，本发明优选使用高价态的活性成分的盐，例如：高锰酸钾、高锰酸钠、重铬酸钾、重铬酸钠、偏钒酸钾、偏钒酸钠、钛酸钾、钛酸钠等。
117.在一些具体的实施方案中，考虑到能够获得性能优异的静电响应型纤维过滤材料，所述前驱体溶液中，活性成分的前驱体的浓度为0.1～0.2mol/l。
118.进一步，将形成有所述过渡层的预处理基体浸渍于所述前驱体溶液中，在加热的条件下，使所述活性成分原位负载于所述过渡层的表面，得到静电响应型纤维过滤材料。对于浸渍的时间，本发明不作特定限定，可以根据需要进行选择。一般而言，浸渍的时间在6h以上，优选6h-30h；例如：8h、10h、12h、15h、18h、20h、22h、25h、28h等。
119.在一些具体的实施方案中，对于加热的方式，本发明可以采用水浴加热或烘箱加热的方式。其中，水浴温度不低于75℃，例如：80℃、85℃、90℃等；烘箱温度不低于80℃，例如：85℃、90℃、95℃等。
120.在一些具体的实施方案中，当使用高锰酸钾溶液作为前驱体溶液时，可以将形成有所述过渡层的预处理基体浸渍于高锰酸钾溶液中，加热反应溶液体系，形成有所述过渡层的预处理基体表面由黑色变为棕色时，此时生成氧化锰颗粒负载于过渡层上，形成复合结构，得到一种静电响应纤维过滤材料。
121.在一些具体的实施方案中，在制备得到静电响应型纤维过滤材料后，可以对静电响应型纤维过滤材料进行清洗和/或干燥，对于清洗的方式，本发明不作特别限定，可以采用本领域常用的极性溶剂进行清洗，例如水或醇类溶剂等，以避免形成有过渡层的预处理基体含有其它杂质。对于干燥的方式，本发明不作特别限定。进一步，本发明优选是在75℃以下，优选50-75℃的温度下，例如：55℃、60℃、65℃、70℃等进行干燥，以避免纤维基体高温变质。对于干燥的时间本发明不作特别限定，可以根据需要进行设置，例如6-10h等。
122.《第三方面》
123.如图4所示，本发明的第三方面提供一种静电增强过滤装置，其包括滤材极化模块，所述滤材极化模块包括根据本发明第一方面所述的静电响应型纤维过滤材料7，或者本发明第二方面所述的制备方法制备得到的静电响应型纤维过滤材料7；其中，
124.包含颗粒物的气体能够通过所述静电响应型纤维过滤材料7而使得所述颗粒物被至少部分地留在所述静电响应型纤维过滤材料7中。
125.本发明的静电增强过滤装置能够有效改善静电增强过滤装置的过滤效率的同时，不会产生大量臭氧。
126.滤材极化模块
127.在一些具体的实施方案中，所述滤材极化模块包括第一直流高压电源10、第一电极板6、静电响应型纤维过滤材料7和第二电极板8，
128.所述静电响应型纤维过滤材料7位于所述第一电极板6和所述第二电极板8之间，
129.所述第一电极板6和所述第二电极板8通过与所述第一直流高压电源10连接形成电场而使得所述静电响应型纤维过滤材料7被极化，
130.所述第一电极板6的朝向所述静电响应型纤维过滤材料7的一面设置有绝缘层。
131.第一电极板6可以连接第一直流高压电源10的正极，第二电极板8连接第一直流高压电源10的接地极。静电响应型纤维过滤材料7可以位于第一电极板6和第二电极板8之间，第一电极板6和第二电极板8通过与第一直流高压电源10连接形成电场，使静电响应型纤维过滤材料7被极化。
132.相比于放电金属丝形成的极化电场，电极板产生的电场更均匀，滤材的极化效果更好。并且，使用第一电极板6和第二电板板8可以减少或避免特别是由于放电金属丝产生的尖端放电的安全隐患。第一电极板6可以选用表面平滑的金属板，例如：不锈钢板、铜板或铝板。第一电极板6的厚度可以不大于2mm，不小于0.5mm。
133.本发明的所述第一电极板6的至少朝向所述静电响应型纤维过滤材料7的一面设置有绝缘层。绝缘层提高了滤材极化模块的最高耐受电压，除了减少尖端放电导致臭氧产生以外，还可以减少或避免长期使用时造成的滤材焦化、甚至燃烧的安全隐患。进一步，所述第一电极板6的两面均设置有绝缘层。通过设置绝缘层可以减少放电击穿产生过量臭氧。
134.在一些具体的实施方案中，所述绝缘层的材料可以为聚乙烯、聚氯乙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯等。绝缘层的厚度可以不大于200μm，不小于30μm。优选的，绝缘层5的厚度
为60μm。设置绝缘层的方法可以为薄膜辊压、胶粘、热沉积等。
135.优选地，第一电极板6朝向静电响应型纤维过滤材料7的面和第二电极板8朝向静电响应型纤维过滤材料7的面之间的距离不小于15mm，防止击穿空气。优选地，第一电极板6朝向静电响应型纤维过滤材料7的面和第二电极板8朝向静电响应型纤维过滤材料7的面之间的距离不大于30mm，以保证一定的极化场强。
136.在一些具体的实施方案中，所述第二电极板8朝向所述静电响应型纤维过滤材料7的一面与所述静电响应型纤维过滤材料7相接触，且所述第二电极板8具有多个孔结构。具体地，所述第二电极板8可以是金属网。通过使第二电极板8与静电响应型纤维过滤材料7相接触便于导走极化时产生在滤网表面的积聚电荷，防止电荷积累影响过滤效率。
137.在另一些具体的实施方案中，所述第一电极板6上具有开孔，作为优选，所述开孔的位置位于第一电极板6的中心位置。进一步，所述开孔的面积为可以为第一电极板6总面积的50％～80％。需要说明的是，绝缘层不覆盖于第一电极板6表面的开孔处。
138.进一步，所述第一直流高压电源10为正极性电源，可以降低臭氧的产生量。且第一直流高压电源10的输出电压为10～18kv。
139.颗粒物荷电模块
140.所述静电增强过滤装置还包括颗粒物荷电模块。颗粒物荷电模块可选用负离子发生装置、电晕式放电装置、线板式放电装置、针板式放电装置等。为达到较好的使用效果，使颗粒物荷电模块位于风的上游，滤材极化模块位于风的下游。且二者之间的距离不超过200mm。特别地，二者之间的距离指“待过滤气体离开颗粒物荷电模块的位置”与“滤材极化模块的第一电极板6”之间的垂直距离。
141.在一些具体的实施方案中，本发明的所述颗粒物荷电模块包括第二直流高压电源9、第三电极板2和第四电极板5，其中，
142.所述第三电极板2和所述第四电极板5之间还设置有放电针3，所述放电针3通过电路板4固定于所述第三电极板2和所述第四电极板5之间；
143.所述放电针3和所述第三电极板2通过与所述第二直流高压电源9连接形成电场，在放电针3与第三电极板2间产生电晕使颗粒物荷电。
144.第二直流高压电源9的正极与电路板4相连，第二直流高压电源9的接地极与第三电极板2和第四电极板5相连。放电针3通过电路板4固定于所述第三电极板2和所述第四电极板5之间。
145.对于放电针3，其可以放电金属丝，例如：钨钢等。其长度可以是10-20mm，放电针3可以位于第三电极板2和第四电极板5的中轴线附近。放电针3的针尖与第三电极板2的朝向放电针3的面的距离为5-20mm。
146.在一些具体的实施方案中，所述电路板4的远离放电针3的面与第四电极板5的距离大于5mm。
147.进一步，所述第一电极板6和第三电极板2之间的空间距离，大于所述第一电极板6和第二电极板8之间的空间距离。即：所述第一电极板6远离静电响应型纤维过滤材料7和第三电极板2朝向静电响应型纤维过滤材料7之间的距离，大于所述第一电极板6朝向静电响应型纤维过滤材料7的面和第二电极板8朝向静电响应型纤维过滤材料7的面之间的距离。
148.在另一些具体的实施方案中，所述第三电极板2上具有开孔，作为优选，所述开孔
的位置位于第三电极板2的中心位置。进一步，所述开孔的面积为可以为第三电极板2总面积的50％～80％。所述第四电级板上具有开孔，作为优选，所述开孔的位置位于第四电极板5的中心位置。进一步，所述开孔的面积为可以为第四电极板5总面积的50％～80％。
149.对于第四电极板5，其可以仅接地设置，用于防止颗粒物模块与滤材极化模块相互干扰。
150.进一步，所述第二直流高压电源9为正极性电源，可以降低臭氧的产生量。且第二直流高压电源9的输出电压为5～10kv。
151.实施例
152.下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售获得的常规产品。
153.实施例1
154.如图3所示，将310mg的厚度为8mm，直径为50mm的圆形聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)基材，该滤网的克重为159g/m2，将该聚对苯二甲酸乙二醇酯基材浸泡于100ml异丙醇溶液中1h，以去除基材表面的残余电荷和表面杂质，取出后在75℃烘箱中干燥2h；
155.配置ph值为8.5的tris-hcl缓冲溶液，取60ml于烧杯中，加入除去残余电荷和表面杂质的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材，磁力搅拌30min；向溶液中加入180mg盐酸多巴胺粉末，继续搅拌并确保聚对苯二甲酸乙二醇酯基材完全浸入溶液中，持续24h后取出，用去离子水与异丙醇各清洗两次，在75℃烘箱中干燥8h，得到聚多巴胺负载的纤维滤网；
156.将0.01mol高锰酸钾粉末溶于100ml去离子水中，得到0.1mol/l高锰酸钾溶液，将聚多巴胺负载的纤维滤网完全浸于高锰酸钾溶液中，在75℃水浴槽中加热8h后取出，用去离子水与异丙醇各清洗两次，在75℃烘箱中干燥8h，得到聚多巴胺表面氧化锰负载的纤维滤网，即静电响应型纤维过滤材料a。
157.实施例2
158.将310mg的厚度为8mm，直径为50mm的圆形聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)基材，该滤网的克重为159g/m2，将该聚对苯二甲酸乙二醇酯基材浸泡于100ml异丙醇溶液中1h，以去除基材表面的残余电荷和表面杂质，取出后在75℃烘箱中干燥2h；
159.配置ph值为8.5的tris-hcl缓冲溶液，取60ml于烧杯中，加入除去残余电荷和表面杂质的聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维基材，磁力搅拌30min；向溶液中加入180mg盐酸多巴胺粉末，继续搅拌并确保聚对苯二甲酸乙二醇酯基材完全浸入溶液中，持续24h后取出，用去离子水与异丙醇各清洗两次，在75℃烘箱中干燥8h，得到聚多巴胺负载的纤维滤网；
160.将0.002mol高锰酸钾粉末溶于100ml去离子水中，得到0.02mol/l高锰酸钾溶液，将聚多巴胺负载的纤维滤网完全浸于高锰酸钾溶液中，在75℃水浴槽中加热8h后取出，用去离子水与异丙醇各清洗两次，在75℃烘箱中干燥8h，得到聚多巴胺表面氧化锰负载的纤维滤网，即静电响应型纤维过滤材料b。
161.对比例1
162.将310mg的厚度为8mm，直径为50mm的圆形聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)基材，该滤网的克重为159g/m2，将该聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维滤网浸泡于100ml异丙醇溶液中1h，
以去除聚对苯二甲酸乙二醇酯基材表面的残余电荷和表面杂质，取出后在75℃烘箱中干燥2h；
163.将0.01mol高锰酸钾粉末溶于100ml去离子水中，得到0.1mol/l高锰酸钾溶液，将去除残余电荷和表面杂质的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材完全浸于高锰酸钾溶液中，在75℃水浴槽中加热8h后取出，用去离子水与异丙醇各清洗两次，在75℃烘箱中干燥8h，得到氧化锰负载的纤维滤网，即静电响应型纤维过滤材料c。
164.应用实施例
165.本发明的应用实施例提供一种静电增强过滤装置，采用厚度为8mm的亚克力圆管制作风道1，内径为50mm，风道1内沿空气流动方向依次安装的第三电极板2，放电针3，电路板4，第四电极板5，第一电极板6，静电响应型纤维过滤材料7以及第二电极板8；所述放电针3固定在电路板4上；此外，风道1外设置第二直流高压电源9与第一直流高压电源10。
166.其中，第三电极板2，第四电极板5，第三电极板6均为铜板，且其外径均为50mm，内径均为40mm，厚度均1mm；所述第一电极板6涂覆有绝缘层。电极板该绝缘层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，绝缘涂层的厚度为200μm，均匀覆盖于第一电极板6滤网侧。
167.放电针3材质为钨钢，长度为20mm，放电针3固定连接在电路板4上，针尖距离第三电极板2中心点10mm。
168.第一电极板6与第四电极板5之间的空间距离为25mm；
169.第二电极板8为目数为15的铜网，第二电极板8与第一电极板6之间的空间距离为20mm；第二电极板8和所述静电响应型纤维过滤材料7相互接触贴紧以导走极化电场运行过程中的积聚电荷。
170.第二直流高压电源9的正极与电路板4相连，电路板4与放电针3相连，第二直流高压电源9的接地极与第三电极板2，第四电极板5相连，上述系统组成颗粒物荷电模块；第一直流高压电源10的正极与第一电极板6相连，第一直流高压电源10的接地极与第二电极板8相连，上述系统组成滤网极化模块；第二直流高压电源9、第一直流高压电源10为正极性电源。
171.第二直流高压电源9的输出电压为10kv。
172.第一直流高压电源10的输出电压为18kv。
173.根据本实例，现将其测试情况描述如下：
174.将上述静电增强过滤装置下游连接变频风机，可调节风道内风速；采用雾化器发生的氯化钠颗粒作为污染颗粒物进行测试，在滤网上下游分别采用粒子计数器(tsi aerotrak 9306)测量颗粒物计数浓度，用臭氧检测仪(2b technology model 205)监测装置上游、颗粒物放电模块后、滤网下游臭氧浓度，用微压差计(tsi，dp-calc 5825)测试滤网空气阻力，在装置上游用热线风速仪(testo se&co.kgaa,435-1)测量滤网过滤迎面风速，测试结果如图5-8所示。
175.测试结果表明，由图5可以看出，在施加静电增强的情况下，在0.5m/s迎面风速下，聚对苯二甲酸乙二醇酯基材中对0.3～0.5μm颗粒物过滤效率仅为85％左右；在1m/s迎面风速下，聚对苯二甲酸乙二醇酯基材中对0.3～0.5μm颗粒物过滤效率仅为80％左右；在2m/s迎面风速下，聚对苯二甲酸乙二醇酯基材中对0.3～0.5μm颗粒物过滤效率仅为70％左右。而在施加静电增强的情况下，本技术实施例1的静电响应型纤维过滤材料a中对0.3～0.5μm
颗粒物过滤效率达到96％左右；在1m/s迎面风速下，静电响应型纤维过滤材料a中对0.3～0.5μm颗粒物过滤效率为93％左右；在2m/s迎面风速下，静电响应型纤维过滤材料a中对0.3～0.5μm颗粒物过滤效率为85％左右。0.5m/s风速下静电响应型纤维过滤材料a效率可进一步提升至96％左右。
176.由图6可知，在1m/s迎面风速下，使用本发明实施例1和实施例2的静电增强过滤装置，静电响应型纤维过滤材料a中对0.3～0.5μm颗粒物过滤效率进一步提升至92.7％；实施例2中静电响应型纤维过滤材料b的过滤效率为82.5％。相同工况下，对比例1中静电响应型纤维过滤材料c的过滤效率为80.7％。可见，尽管静电响应型纤维过滤材料c中的活性成分与实施例1相当，但是由于其未设置过渡层，因此，其过滤效率较低，仅为80.7％。
177.由图7可以看出，静电响应型纤维材料a相比于基材，过滤阻力并无明显增加，1m/s迎面风速下仅为10.4pa。
178.由图8可以看出，本发明的静电增强过滤装置a在风道背景臭氧浓度为13.1ppb，颗粒物荷电模块下游臭氧浓度为116.4ppb的情况下，静电响应型纤维过滤材料a下游臭氧浓度仅为4.1ppb，可见，本发明的静电响应型纤维过滤材料能够高效去除静电增强过滤中产生的臭氧，实现颗粒物的低阻、高效、低臭氧产生的静电增强去除。
179.需要说明的是，尽管以具体实例介绍了本发明的技术方案，但本领域技术人员能够理解，本发明应不限于此。
180.以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。