多尺度纤维高温气体过滤材料的制备号性能研究.pdfVIP

r l-￡ ■ 质检总局科技计划项 目 耐《高温聚酰亚胺超细纤维气体过滤材料的 制备及过滤性能评价研究》 (2012QK085)的部分研究成果 多尺度纤维高温气体过滤材料的制备号陛能研究 DevelopmentofMulti-Scale FiberHybird Filters forHotGasFiltration 文／杨欣卉 肖敏 王倩楠 丁胜男 摘要： 随着空气质量 日趋恶化，用于高温废 气过滤排放的滤料开发得到越来越 多的关注。本研究采用多尺度纤维复合方 式开发具有过滤层与机织力学增强层的高温气体过滤材料。通过静 电纺丝法制备 了直径约为200nm的聚酰亚胺超细纤网 作为过滤层。通过织造制得22／斜纹碳纤维机织布作为力学增强层。对聚酰亚胺超细纤网耐热性能的研究以及对多尺度 纤维复合滤料过滤性能的测试 ，证明该过滤材料具有作为高温气体滤料的研发价值，其最大过滤效率达98．13％。通过 扫描 电子显微镜 (SEM)观察过滤前后聚酰亚胺超细纤网的形貌，证实 了过滤前均匀纤网的形成以及过滤过程中纤网 对粉尘颗粒的有效拦截作用。 关键词：高温气体过滤 ；多尺度纤维复合滤料 ；纳米纤维；碳纤维 ；过滤性能 l 引言 维在200。C～260℃条件下使用时，其使用寿命短，滤布在 近年来 ，大量排放的高温工业废气对大气环境造成 短时间内会出现破洞现象。P84纤维和PTFE纤维虽然在此 了严重污染 ， “空气质量”、 雾霾”、 PM2．5”等话 条件下的使用寿命相对较长．但其价格 比较昂贵 ．一般企 题迅速升温 ．成为全球关注的热点问题。因此对高温除 业难 以接受。陶瓷纤维过滤材料在过滤阻力、过滤效率 、 尘技术的研发和优化极其重要…。研究结果显示 颗粒物 使用寿命、清灰效果等方面都比较有优势，但是陶瓷纤维 的大小会直接影响到颗粒物在呼吸系统中停留的位置、运 自身较脆 ，耐折性差 纤维易断。玄武岩纤维的热稳定 动规律、清除过程以及在人体内停留的时间。颗粒物的直 性、化学稳定性及绝缘性等性能较好．并且其来料丰富， 径越小，对健康的影响越大 。人类在发展经济的同时， 价格较低 但是由于原料地域性的差异．不同产地不同厂 必须同时考虑到对 自身健康的保护 ．杜绝大量烟气粉尘 家生产的纤维的各种性能差颇大 J。随着国家环保标准的 的排放．减少空气中可吸入颗粒物的数量。美国EPA公 日趋严格和节能减排、清洁生产观念的深入人心 ．高温滤 司于1987年推出了PM (particulatematter)的控制标准 ： 料的市场发展潜力越来越大 。滤料生产企业应加强技术 PM 10， 又于1997年推 出 PM2．5，更加突出了对细小颗粒 革新 ，进一步提高产品质量 ，改变 目前高端高温滤料主要 物的防护 J。 靠进 口的局面 ．降低应用企业环保投入成本 ，使高温袋式 目前，大部分工厂排放的高温烟气首先经空气冷却器 除尘技术的应用不断扩大 J。低阻、高效、长寿命的滤料 冷却至250。C以下再进行除尘 但这样温度的气体仍属于 将是发展的重点 J。 高温烟气 J。近年来，各国积极展开了对各种高性能纤维 本文选择聚酰亚胺作为过滤层材料 其耐高温性能 的研发以适应高温除尘技术的要求，多种新型过滤材料蓬 优异，力学性能、耐腐蚀 、耐溶剂．耐辐射等综合性能也 勃发展。虽然现阶段已经研发出了各种各样的可用于高温 十分突出，而且对微纳米颗粒的过滤作用十分有效 】。同 气体过滤的滤材 ，但是每种过滤材料在实际使用过程中都 时．选择碳纤维机织物作为力学增强层材料 ．保护纳米过 存在一些不可避免的自身缺陷。例如玻璃纤维 ，当玻璃纤 滤层的同时．为整