纖維過濾材料的性能與應(yīng)用

纖維過濾材料的性能與應(yīng)用

1離濕式過濾材料過濾可以定義為分離物質(zhì)和其他物質(zhì)，以提高過濾材料的純度。纖維制品中的紡織品和非織造布過濾材料一般可用于：固體氣體分離（干式），固體液體分離（濕式）。過濾材料作為眾多纖維制品應(yīng)用中的一個(gè)分支，已經(jīng)越來越在現(xiàn)代工業(yè)中顯現(xiàn)出它的功能。盡管作為過濾用的材料很多，但是纖維制品作為過濾材料所顯現(xiàn)的性能目前還是無人可替，它可用于粉塵過濾，氣體過濾，液體過濾以及氣液分離。機(jī)織和非織造材料由于其理想的結(jié)構(gòu)和厚度成為最佳紡織過濾材料，它們具有無數(shù)微小孔隙的纖維三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，塵埃粒子必須沿著纖維彎彎曲曲的網(wǎng)狀路徑行進(jìn)，隨時(shí)都有可能與纖維發(fā)生碰撞而被截留，因此，過濾效率很高，在不限制流體流量的同時(shí)，有效的提高了阻擋顆粒的能力。2顆粒及顆粒顆粒段作為最佳過濾材料的機(jī)織和非織造布，它們的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在:·使用壽命·不限制流體流量·高集塵率，尤其是對(duì)于直徑低于10微米的顆粒·簡單的結(jié)構(gòu)與操作·標(biāo)定消耗功率3兩種過濾材料的理想應(yīng)用事在設(shè)計(jì)纖維制品過濾材料時(shí)必須要考慮的過濾介質(zhì)因素：合成物、溫度、粒子本質(zhì)、粒子濃度、粒子細(xì)度、過濾表面的載荷。在應(yīng)用中對(duì)濾材的技術(shù)性能主要要求是：處理風(fēng)量能力大，捕塵效率高，壓力損失小，過濾面積小，粉塵對(duì)織物的滲透性?。ㄒ子谇逑矗?，成本低。在實(shí)際過濾中，織物只起到了很少的作用。粉塵首先在織物表面形成一個(gè)粉塵層，然后由粉塵層捕捉粒子并且使得氣體輕松穿過濾材料。這里濾布只不過起著顆粒初層和支撐它的骨架作用。因此，理想的過濾材料是能夠在織物表面形成寬松以及多孔的粉塵層，并且能夠輕松去除粉塵層的織物。同時(shí)過濾織物還必須考慮到其耐腐蝕性，耐化學(xué)性，強(qiáng)力和使用壽命。4材料素決定的確定織物或非織造布是否可作為過濾材料由以下幾方面因素決定：材料基本性質(zhì)（纖維類型，聚合物種類，纖維細(xì)度，纖維長度）、加工方法（織造或者非織造）、織物克重、密度（透氣性，孔隙率）、特殊處理方法。5特殊材料的使用纖維是否可以作為過濾織物材料主要依據(jù)以下條件：溫度、濕度、化學(xué)條件、合成物以及粒子尺寸分配。如果操作溫度不超過150℃,那么一般都使用聚酯纖維。如果聚酯纖維不抗水解，那么可以使用丙烯酸類纖維。芳族聚酰胺纖維由于其高抗熱性能使得它在非織造過濾材料應(yīng)用中扮演了很重要的角色。聚丙烯材料由于它的低耐熱性能而較少使用。在氣體溫度低于80℃以及不存在酸性氣體條件下可以使用棉織物。毛織物相對(duì)于棉具有更好的耐酸性，因此可用于收集金屬有害懸浮微粒以及腐蝕性粉塵，例如水泥。合成纖維由于其良好的機(jī)械，物理和化學(xué)性能，使得其在過濾材料中發(fā)揮了重大的功能。聚酯纖維耐酸但不耐堿，在干式過濾介質(zhì)中有廣泛的應(yīng)用（大概為70%）。聚酰胺纖維具有良好的耐腐蝕性但不耐酸。脂肪類聚酰胺纖維在低成本時(shí)才可像聚酯纖維有更廣泛的應(yīng)用。聚丙烯纖維更多用于濕式過濾，它不耐如氯，氮酸的氧化。合成纖維制造的過濾材料具有以下優(yōu)點(diǎn):·更高的過濾清潔度·高強(qiáng)力，低織物克重·更有效清洗過濾織物·更快，更簡單的干燥·更好的耐腐蝕性·更好的耐熱性和耐濕性6機(jī)織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目前生產(chǎn)機(jī)織過濾材料的技術(shù)已經(jīng)很熟練并且專業(yè)化，它所使用的織物基本結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡單。機(jī)織過濾織物在固液分離中有很廣泛的應(yīng)用。機(jī)織物的結(jié)構(gòu)可屈曲性極大的迎合了過濾性能標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由以下因素和條件決定：過濾清潔度、過濾速度、過濾系統(tǒng)內(nèi)部壓力、固體顆粒尺寸及粒子濃度、粉塵團(tuán)去除的難易程度、懸浮物過濾本質(zhì)。所有的機(jī)織物在熱狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生熱收縮，清洗和壓縮；會(huì)導(dǎo)致織物尺寸變形。為避免織物再收縮，要對(duì)織物進(jìn)行熱定型處理以獲得光滑的過濾表面，使得濾渣易于從織物表面剝離。6.1復(fù)絲聚丙烯紗線織物的性能不同的粘結(jié)方式和組織結(jié)構(gòu)影響織物各種性能以及容塵量；相對(duì)于連續(xù)長絲組成的或者由長絲和短纖紗組成的織物，厚型織物具有更高的集塵率和的過濾阻力；過濾細(xì)小粒子時(shí)，復(fù)絲聚丙烯紗線織物比單絲聚丙烯紗線織物具有更高的過濾效率；相對(duì)于平直紗線過濾織物，變形紗過濾織物提供了更大的過濾表面積。這使得織物具有更好的耐磨性，同時(shí)提高了容塵量；細(xì)紗線（以及更高的經(jīng)度和緯度），有助于在氣體過濾中提高壓力降。6.2其他工業(yè)酒機(jī)織過濾織物主要用于以下方面：肥皂濃縮、酒、制酪業(yè)、糖、蒸餾、釀造業(yè)、脂肪加工處理、貯存、淀粉、醫(yī)藥與美容、污水處理、陶瓷加工、化學(xué)、紙、礦油提煉、粘合劑制造等等。7薄型非織造織物非織造過濾材料的加工方法主要有針刺法，化學(xué)粘合法，紡絲成網(wǎng)法和熔噴法等。濕法成網(wǎng)系統(tǒng)和紡粘技術(shù)一般用于制造薄型非織造織物，梳理成網(wǎng)或者氣流成網(wǎng)方法用來生產(chǎn)適用于氣體過濾的厚型非織造織物。通過針刺可以得到相對(duì)較緊實(shí)的織物結(jié)構(gòu)。輕微的針刺可獲得較多的疏松結(jié)構(gòu)。非織造織物可根據(jù)濾材的使用場(chǎng)合和功能設(shè)計(jì)纖網(wǎng)結(jié)構(gòu)，質(zhì)量，厚度，透過率，效率等。濾材的孔徑，表面積，厚度，密度梯度，纖維線密度等技術(shù)參數(shù)決定了材料的過濾性能。7.1非織造過濾材料非織造材料的纖維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，可加強(qiáng)載體相流過濾材時(shí)的分散效應(yīng)，因而使欲分離的粒子懸浮相有更多的機(jī)會(huì)與單纖維碰撞和粘附。非織造過濾材料中的纖維呈三維隨機(jī)排列結(jié)構(gòu)，除能提高過濾效率之外，還能提高載體相的流動(dòng)速度，加快過濾速度的特點(diǎn)。這幾年，非織造織物在空氣過濾應(yīng)用中取得了巨大的進(jìn)步，并且比機(jī)織物具有更好的過濾性能。針刺非織造材料具有較大的容塵量，并且在過濾效率和壓力降方面有較大的優(yōu)越性，但是這些主要取決于粉塵的類型，濃度和溫度。大部分用于工業(yè)除塵的非織造織物為針刺非織造布。在高質(zhì)量濃度的固液相分離中，過濾織物會(huì)在分離過程中受到很大的阻力。同時(shí)，當(dāng)粉餅除去時(shí)會(huì)有剪切應(yīng)力。因此，過濾介質(zhì)必須具有很好的強(qiáng)力，伸展性和合適的表面。光滑表面和由織物增強(qiáng)的針刺非織造物具有很好的過濾效率。7.2雙組分纖維復(fù)合非織造織物的過濾性能纖維的特性將會(huì)影響非織造織物的過濾性能。三葉形橫截面纖維比圓形橫截面纖維具有更好的過濾效率。擁有三葉或者四葉的纖維比兩葉的纖維具有更好的性能，同時(shí)葉片深度也影響其性能。Chatterjee等的一個(gè)關(guān)于不同橫截面纖維組成的非織造織物的過濾效率比較實(shí)驗(yàn)表明：三葉形纖維比中空纖維和圓形纖維具有更高的過濾效率。因?yàn)槿~纖維其特有的投影面積結(jié)構(gòu)，可以更容易捕捉顆粒，因?yàn)樗陌加蚩梢愿嗟牟蹲筋w粒。相對(duì)于6丹尼爾細(xì)度的纖維，選擇3丹尼爾細(xì)度纖維可以增強(qiáng)過濾效率，同時(shí)提高了過濾阻力。使用卷曲纖維替代非卷曲纖維可以提高細(xì)顆粒物的過濾效率，可以減少過濾阻力。在非織造織物的液體過濾中，過濾強(qiáng)力主要取決于纖維的材料，取向，粘合劑和織物的濃度和厚度。8非織造織物的國內(nèi)制備方法機(jī)織物通過紗線交織工藝加工而成，它們?cè)谀硞€(gè)方向緊密排列，而在紗線的交織點(diǎn)會(huì)留有開口，通過在表面打毛以一定程度上覆蓋這些開口。但是這些薄薄的表面棉層只固定在織物的一面，很容易磨損或者斷裂。相比而言，非織造織物是由雜亂纖維排列組成的緊密粘合的織物。它可以從流體中高效率的分離出顆粒物。同時(shí)在很短的時(shí)間內(nèi)建立塵橋結(jié)構(gòu)，能極快地捕塵使灰塵通道降低到最低值?？杉訌?qiáng)載體相流過濾材時(shí)的分散效應(yīng)，因而使欲分離的粒子懸浮相