非織造材料在大氣過濾領(lǐng)域中的應用

非織造材料在大氣過濾領(lǐng)域中的應用

改革開放以來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，重要污染行業(yè)，如冶金、鋼鐵、煤炭等迅速發(fā)展，導致了20年后的環(huán)境極度惡化，尤其是近年來的霧雨，讓廣大人民群眾感到擔憂。這樣的時代既帶給非織造行業(yè)機遇,也帶來了挑戰(zhàn)。非織造材料原料使用范圍廣、生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)量高,既可以在由重污染企業(yè)產(chǎn)生的高溫煙氣過濾領(lǐng)域中得到應用,又可以在霧霾天氣里實現(xiàn)其價值。同時,近幾年電子、醫(yī)療衛(wèi)生、精密儀器等行業(yè)的不斷進步,使人們增加了對精細過濾的關(guān)注,包括高效過濾、超高效過濾以及室內(nèi)環(huán)境的凈化等1雙組分纖維復合過濾材料在過濾領(lǐng)域中,國內(nèi)外都在不斷地研發(fā)適應現(xiàn)代需求的非織造過濾材料。美國DuPont公司成功開發(fā)了由聚四氟乙烯(PTFE)纖維與玻璃纖維以及耐高溫的芳綸進行復合的針刺氈,并已投入生產(chǎn)和使用;H&V公司研發(fā)出超細纖維,提高了過濾效率;Ahlstrom公司研制了高檔過濾器材和用于水質(zhì)過濾的碳材料;PALL公司壟斷了高性能復合過濾材料的研發(fā)技術(shù),并且對我國尤其是軍用采用技術(shù)封鎖的形式2過濾的基本類型過濾分為表層篩濾、深層嵌濾、深層過濾及濾餅過濾等幾種基本類型。2.1篩選網(wǎng)的材料當顆粒直徑大于過濾介質(zhì)直徑時,過濾材料就相當于一層篩網(wǎng)一樣,將固體顆粒留在表面。表層篩濾適用于較大固體顆粒的過濾,也是一種最為簡單的過濾類型。2.2清濾液的制備當過濾介質(zhì)孔徑比較小時,料漿的顆粒剛好嵌在介質(zhì)孔隙中,可以得到很清的濾液。非織造過濾布、非織造過濾紙的過濾就屬于深層嵌濾。深層嵌濾適用于液體的過濾。2.3固體粒子與過濾介質(zhì)的尺寸變化深層過濾的過濾介質(zhì)具有立體的孔隙結(jié)構(gòu),能捕集小于孔隙的固體粒子,甚至遠小于孔隙的固體粒子也能在過濾介質(zhì)的深部被捕集。深層過濾機制比較復雜,一般有以下幾類。(1)攔截:固體粒子隨著流體的流線通過介質(zhì)的顆粒層,當固體粒子的直徑與過濾介質(zhì)的直徑比越大時,捕捉粒子的概率越大,攔截作用越明顯。(2)慣性碰撞:固體粒子隨流線運動時,因受慣性力的作用使固體粒子與過濾介質(zhì)發(fā)生碰撞,直至粒子被捕捉。(3)擴散作用:熱運動的影響產(chǎn)生了足夠能量的布朗運動,從而使固體粒子的擴散作用加劇。連續(xù)的碰撞,使粒子靠近過濾介質(zhì)表面的機會增大,被捕捉的概率提高。(4)重力沉降:固體粒子因為重力作用而沉淀在過濾材料上。(5)靜電吸附作用:一般雜質(zhì)顆粒帶負電荷,和過濾材料相互作用產(chǎn)生了一定的吸附力,顆粒在過濾材料的內(nèi)部沉積下來2.4濾餅的過濾作用隨著過濾的進行,介質(zhì)表面形成了濾餅,濾餅本身又起著過濾介質(zhì)的作用,更細的固體粒子被濾餅表面捕捉。長期使用一種過濾材料,濾餅也可能會阻塞介質(zhì)孔隙,使材料使用壽命縮短。所以使用一段時間后可以對材料進行清灰處理,以保證其良好的過濾性質(zhì)。3一般過濾材料3.1其他清灰體系常用的高溫過濾材料有聚苯硫醚(PPS)、PTFE、聚酰亞胺(PI)、芳綸等(1)PPS:熔點285℃,工作溫度一般為180℃左右,耐熱性、耐腐蝕性、阻燃性能優(yōu)良。(2)PTFE:熔點為327℃,瞬間溫度為300℃,工作溫度在250℃以下,具有良好的絕緣性和隔熱性,自潤滑性好,過濾性能及清灰性能優(yōu)良,使用壽命較長。(3)PI:形狀為三葉瓣形,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為315℃,耐熱性、阻燃性能好,但它既不耐酸也不耐堿。(4)芳綸:干燥情況下,工作溫度在200℃以下,在水分和化學藥品下會發(fā)生水解,強度高、模量高、耐有機溶劑性好。3.2空氣過濾材料熔噴非織造材料比表面積大、孔隙小而孔隙率高,是一種很好的空氣過濾材料。經(jīng)過駐極體整理的熔噴非織造材料的過濾效率得到了顯著提高,且?guī)в谐志玫撵o電,可憑借靜電效應捕集微細塵埃顆粒,因此具有高效低阻的優(yōu)勢3.3電子表格過濾材料靜電紡納米纖維氈的纖維直徑小,比表面積大,過濾性能優(yōu)良,但是其纖維強力低,耐久度極差,因此靜電紡纖維產(chǎn)品不能單獨作為過濾材料使用3.4復合覆膜材料基于PTFE良好的特點,一般采用PTFE膜作為覆膜的原材料。將PTFE膜拉伸后與玻璃纖維或其他纖維氈熱壓復合,再經(jīng)過表面處理、熱定形,得到黏合牢度高的覆膜材料。PTTE膜表面光滑、致密性好、孔隙率高,便于粒子在膜表面沉積,當積累到一定程度時,粒子因重力作用脫落,實現(xiàn)表面過濾。PTFE覆膜過濾材料具有過濾性能好、使用壽命長的優(yōu)勢,因此已經(jīng)有越來越多的廠家開始生產(chǎn)這種有前途的過濾材料。3.5多層非織造材料的復合加工所謂非織造復合技術(shù),就是將兩種或兩種以上性能各異的非織造材料或其他材料經(jīng)過復合加工,制成具有多功能、高性能、高適用性的多層非織造材料的加工技術(shù)3.6空氣過濾材料功能性過濾材料是針對特定行業(yè),如耐高溫、耐腐蝕、抗靜電、拒水、拒油、阻燃、抗菌、清除有害氣體等而開發(fā)的過濾材料,是近年來興起的空氣過濾材料研究領(lǐng)域的一個熱點4過濾領(lǐng)域4.1產(chǎn)生有害氣體及高溫煙氣燃煤鍋爐、垃圾焚燒爐、電力發(fā)電廠等重污染行業(yè),會產(chǎn)生大量的有毒有害氣體及高溫煙氣。目前高溫煙氣過濾采取先冷卻再除塵的方式,一般高溫煙氣經(jīng)空氣冷卻器冷卻至250℃以下,但仍屬于高溫煙氣4.2汽車車內(nèi)環(huán)境問題經(jīng)濟的發(fā)展帶動了國民生活水平的提高,私家車的購買量也呈直線上升趨勢,汽車車內(nèi)環(huán)境成為人們越來越關(guān)心的問題。調(diào)查表明:總揮發(fā)性有機化合物(TVOC)濃度隨溫度升高和封閉時間的增加而急劇增加4.3醫(yī)療領(lǐng)域過濾從SARS、H1N1、H1N7到目前還在肆虐的埃博拉,細菌、病毒已經(jīng)越來越多,所以有必要開發(fā)出一系列醫(yī)療領(lǐng)域的過濾產(chǎn)品。SMS、SMMS等紡熔類的產(chǎn)品因具有“三抗”的特點,已經(jīng)在手術(shù)服、衣帽、口罩、床單等方面得到廣泛應用。目前,可生物降解的纖維材料由于無污染、可直接與皮膚接觸而得到了廣泛的關(guān)注,如聚乳酸醫(yī)用敷料等等。4.4防霧護裝口罩的特點近幾年,霧霾天氣的日益加劇,讓人們對空氣質(zhì)量問題廣泛關(guān)注?？諝庵胁粌H含有可吸入呼吸系統(tǒng)的顆粒物PM10、可吸入肺部的顆粒物PM2.5,還存在有害氣體。因此,防霧霾口罩已經(jīng)成為人們出行的必備工具。市場上常見的防霧霾口罩有防塵口罩、活性炭口罩、PM2.5口罩,這些口罩一般都是由非織造材料制作而成,有些不僅可以防PM2.5,還可以吸附有害氣體、抵抗細菌,但有些只是打著“防霾”的口號魚目混珠。所以,開發(fā)并生產(chǎn)對消費者自身健康有益的口罩產(chǎn)品,不僅會給廠家?guī)砩虡I(yè)利潤,更會為防霧霾空氣過濾領(lǐng)域做出一份貢獻。5復合過濾材料不管是室內(nèi)還是室外,防污染已經(jīng)成為一個日益