93. 11
119
82. 1
268
99. 833
285
16 cm/ s FE( %) ΔP ( Pa)
57. 6
200
88. 5
184
81. 5
417
99. 467
418
3 eP TF E 过滤薄膜
eP TFE 是一种在横向拉伸 ,在纵向产生原纤 化结构的 P TFE。纤维间的空隙能使空气透过 , 原纤结构的作用则像极细纤维那样可以实现高的 过滤效率 。此种材料强力高 ,因具有表面过滤作 用而适于采用脉冲清洁的袋式过滤集尘器以及用 水清洗的真空预除尘器 。这种滤材还因其完整 性 、高过滤性 、适中的压降 、耐高温性以及化学稳 定性而用于 HEPA 滤材 。eP TFE 用于可清洗过 滤器是一种趋势 。eP TFE 没有玻璃纤维的缺点 , 将取代玻璃纤维用在 HEPA 过滤器中 。
和摩擦生电驻极体都比玻璃纤维滤材有着较高的 过滤效率和较低的压降 。
PM10降到 PM2. 5时 ,驻极体则表现出 EPA 所规定 的捕获细小粒子的优越性 。
表 3 电晕带电和摩擦生电针刺过滤毡
的定量和过滤效率
和玻璃纤维滤材类似 ,驻极体的过滤效果随 着 DOP 的介入而降低 ,如图 3 所示 。对于单层
滤 材
HVAC1 HVAC2 HEPA UL PA
表 1 不同等级的玻璃纤维滤材在不同滤速时对 NaCl 的过滤效率
2. 65 cm/ s
5. 3 cm/ s
10. 6 cm/ s
FE( %) ΔP ( Pa)
FE( %) ΔP ( Pa)
FE( %) ΔP ( Pa)
47. 8
13. 2
44. 4
16 cm/ s FE( %) ΔP ( Pa)
36. 2
26. 5
33. 9
48. 0
32. 6
75. 5
63. 2
6816
60. 7
117
60. 5
187
99. 985
390
99. 973
730
99. 971
1 111
99. 999
439
99. 999
824
99. 999
1 298
直径范围较大 ,因此可制造不同的过滤等级及不 同用途的产品 。然而 ,其缺点是密度大 ,耐碱性 差 ,脆性 ,排气 、空气阻力大 ,并且对皮肤有刺激 性。
HEPA 的滤效等级是 99. 97 % , UL PA 的滤 效等级是 99. 999 %。HEPA 和 UL PA 滤材的测 试标 准 也 有 好 几 个 , 例 如 DO E2STD2446020003 (能源部) ,A ES2RP2CC001. 3 ( 环境服务研究所) 以及 BS EN 182223 (英国标准 ,欧洲标准) 。
被称为真正的 HEPA 。为使驻极体能成为真正的 HEPA 需要进行更深入的研究 。不过 ,伪 HEPA
注 : ①标准化 FE 指相对于定量为 100 g/ m2 的折算值 。
可以用于家用空气清洁器和真空除尘器方面 。合
如表 4 所示 ,随着滤速的增加带电驻极体的 成纤维驻极体压降的增加不像玻璃纤维滤材那样
过滤效率比玻璃纤维滤材的过滤效率下降得快 。 明显 。图 3 中驻极体的透过率先增加后减小的原
因为滤速增加时静电吸附力不能抗衡粒子穿透力 因还不清楚 。
表 4 不同定量的驻极体在不同滤速时 NaCl 的过滤效率
品 种
35 g/ m2
100 g/ m2
未驻极 驻极 未驻极 驻极
2. 65 cm/ s
FE( %) ΔP ( Pa)
62 99. 507
3014 3117
89. 9 99. 999
6616 7111
5. 3 cm/ s
FE( %) ΔP ( Pa)
58. 8 98
6413 5718
85. 5
134
99. 989 138
10. 6 cm/ s FE( %) ΔP ( Pa)
55. 9
127
2 70 (15 纺粘 + 55 毡) 64. 5 210
77. 2ຫໍສະໝຸດ 316087. 5 818 72. 7
维 HEPA 的过滤效率非常稳定 ,驻极体却不是这 样 。因此 ,称驻极体为伪 HEPA ,玻璃纤维滤材则
摩擦带电 4
130
97. 8 514 94. 7
5
120
97. 3 718 95. 1
1 ———熔喷 ; 2 ———针刺 ; 3 ———湿法 ; 4 ———干法 ; 5 ———纺粘 ; 6 ———其他
图 2 世界非织造过滤材料市场
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玻璃纤维滤材有耐高温的优点 ,并且纤维的
非织造 滤 材 是 合 成 纤 维 滤 材 的 一 种 主 要 原 料 。带电合成纤维滤材 (驻极体) 在各种应用中增 长很快 ,包括呼吸器 、HVAC 和 HEPA 过滤器 ,正 在逐步取代玻璃纤维滤材 ,如图 2 所示 。静电的 产生可以通过电晕放电或摩擦生电 。通过粒子的 静电吸附 ,不需要增加滤材的压降 ,驻极就可将过 滤效率提高 5 倍～20 倍 。表 3 是通过电晕放电 和摩擦起电制成的针刺驻极体的过滤效率 。这
1 玻璃纤维过滤材料
玻璃纤维是一种传统的过滤材料 ,用于多种 过滤器材 ,像呼吸器 、家用滤尘器以及 HVAC (供 暖 、通风及空调) 、HEPA (高效粒子过滤) 和 UL PA (超高效过滤) 中的滤袋 。依据制造工艺和工艺
收稿日期 :2002 - 09 - 03
参数的不同 ,玻璃纤维具有从亚微米到 30 μm 的 直径范围 。不同直径的纤维具有不同的过滤效率 和压降 ,因而有着不同的用途 。
2 合成纤维滤材
1 ———HVAC ,6417 Pa～8213 Pa ; 2 ———HEPA ,316 Pa～434 Pa 图 1 玻璃纤维滤材 HVAC 和 HEPA 对 DOP 的 过滤效果
过滤 DOP 粒子的压降从 64. 7 Pa 增加到 82. 3 Pa ,而 HEPA 滤材的压降从 316 Pa 上升到 434 Pa 。过 滤 DOP 压 降 增 加 的 原 因 , 可 能 是 因 为 DOP 渗透到纤维的内部使纤维膨胀而增加了滤 材纤维的直径或者是因 DOP 分散到纤维的表面 而增加了纤维的直径 。纤维膨胀是更可能的原 因 ,因为合成纤维不会有压降增加的趋势。 HVAC 滤材对 DOP 粒子透过率的增加 (即过滤效 率的降低) 从 35. 9 %到 39. 4 % ,是玻璃纤维滤材 的另一种特性 。然而 , HEPA 滤材却没有这种特 性 ,或是因为滤材在短时间内没有被 DOP 浸透 , 或是因为 DOP 使纤维的比表面积增加 。本试验 的过滤速度是 5. 3 cm/ s ,DOP 气溶胶的浓度是 100 mg/ L 。
41. 7
89. 2
72. 7
227
99. 986
1 313
99. 999
1 536
2. 65 cm/ s FE( %) ΔP ( Pa)
40. 7
12. 3
69. 7
33. 3
99. 993
203
99. 999
239
5. 3 cm/ s FE( %) ΔP ( Pa)
10. 6 cm/ s FE( %) ΔP ( Pa)
种 类
定 量 (g/ m2)
FE ΔP 标准化 FE ①
( %) ( Pa)
( %)
MB 驻极体滤材 (35 g/ m2) ,透过率从 10. 8 %上升 为 23. 4 % ,双层滤材从 2. 27 %上升为 3. 45 % ,四
电晕起电 1
100
75. 7 118 75. 7
层滤材从 0. 106 %上升为 0. 328 %。然而 ,玻璃纤
关键词 :过滤材料 ,玻璃纤维 ,合成纤维 ,多孔聚四氟乙烯薄膜 ,发展趋势 中图分类号 : TS17615 ; TQ342 ; TQ171177 文献标识码 :A 文章编号 :1004 - 7093 (2003) 01 - 0008 - 04
从聚合物 、矿物到金属均可制成以纤维 、纱 线 、颗粒或薄膜形态存在的过滤材料 。合成纤维 常制成非织结构 ,并通过热 、机械 、化学或自粘方 法赋予其强度 。湿法成网的高效玻璃纤维滤材非 常适用于高温环境 。纤维状材料具有比表面积大 的优点 ,因而就具有较低的压降和较高的过滤效 率 ( FE) 。纱线制成的机织物或针织物具有较高 的强度 ,因此常常用于像袋式过滤集尘器一类的 可通过脉冲气流或振动作用进行清洁的过滤系 统 。颗粒材料像金属 、陶瓷通过烧结制成多孔滤 材 ,用于耐高温的场合 ,如发动机废气的过滤 。多 孔聚四氟乙烯 (eP TFE) 是一种具有原纤结构的薄 膜滤材 ,该材料在中等压降下就可产生高的过滤 效率 。聚四氟乙烯 ( P TFE) 是一种高强材料 ,具有 耐高温 、耐化学腐蚀等特性 。用静电纺丝 ( ES) 技 术制造纤度在纳米级范围的纤维是当前的热点 , 因为由纳米纤维制造的高效滤材有着很好的发展 潜力 。
10
产业用纺织品 第 21 卷总第 148 期
种未驻极的滤材在定量为 100 g/ m2 时 ,其过滤效 的增加 ,所以在气溶胶流中 ,粒子会从纤维静电所
率大约为 10 %。摩擦生电驻极体的过滤效率比 捕获的粒子中逃脱 。用驻极体作为滤材对于颗粒
电晕放电驻极体的过滤效率高 ,但是摩擦生电要 较大 (如大于 1μm 的粒子) 、运动速度较快 (如对
图 1 显示了2 7 min过滤时间内 , HVAC滤 材