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熔喷驻极体聚丙烯过滤材料应用浅谈

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开发高效低阻价廉的过滤材料是环境科学的重要课题,驻极体聚丙烯非织造布是近年来开发的高效过滤材料。它的过滤原理除普通过滤材料所有的阻截效应外,主要靠驻极体纤维的静电效应捕集微细尘粒,所以具有过滤阻力小,滤层薄,过滤效果好等优点。对微细固体尘粒有很好的过滤效果对大气中的气溶胶,细菌,烟雾,各种花粉均有很好的阻截过滤效果。可以应用在许多方面。对于气溶胶粒子的纤维过滤来说,参与过滤的三个主要因素是:分散介质(气流)、分散粒子(持过滤尘粒和纤维材料。因此,要提高过滤性能,可以从以上三个方面着手。针对分散介质,一般通过控制气流速度来改善;至于分散粒子和纤维材料,改进的途径和方法很多,让尘粒荷电或让纤维滤料带电即是其中之一。

纤维过滤的机理,就是使尘粒与纤维碰撞而将它从气流中分离出来,尘粒与纤维碰撞的原因,除了主要的惯性效应、截留效应和扩散效应之外,还有重力效应、范德华力效应、热力沉降效应和静电效应等一些次要因素。尘粒及纤维都有可能因某种原因而带上静电,这种静电对捕尘效率有很大影响。通常气溶胶粒子在产生的那个时刻起便可自然带电,干燥的固体尘粒在扩散时,会由于与不同材料接触而产生电荷,因此,有关过滤器的测试标准如EUROw登1T4/9、ASmlJtE 52.P中,都规定了对实验气溶胶耍进行静电中秒I12J。但是,通常自然产生的电荷强度很弱,而且使用中由于微粒的导电性、荷电粒子的沉降及气流的湿润等原因都会使荷电强度逐渐减弱。带静电的过滤器(不同于靠电极扳集尘的静电过滤器或静电防尘器)是借助尘粒和过滤纤维之间的静电效应来提高捕尘效率的一种过滤器,由于在普通滤尘机理的基础上附加了静电效应,故而效率有所提高而阻力却不增加。按产生静电效应的方法不同,可分为两种:一种是使纤维带静电的方法;另一种是外加高压电场使尘粒充分荷电的方法。一般较多的是使纤维荷电,中性粉尘在靠近纤维时会感应产生符号相反的镜像电荷,从而庆两者之间产生吸引力,使效率提高。如果进一步由电晕放电使尘粒也带电荷,此时的捕集效率就更为可观。但是让尘粒荷电需要特定的设备,由于造价、可靠性、空间布置以及高压电源对人体和生产设备的影响等原因,应用不很广泛。

机械型气体和空气过滤器仅仅依赖于机械阻挡作用,即通过对气体中流动粉尘微粒的拦截作用进行过滤,因此只有当过滤纤维十分细并处于夯实状态时才能高效地捕获十分微小的粉尘微粒,表现出高流阻。驻极体气体和空气过滤器除尘的基本原理是利用滤材纤维本身带电,和对带电粉尘静电吸引的长程库仑力作用捕获粉尘。其纤维能以低得多的密度形成疏松和开放式的结构,表现出低流阻。在相同的功效时,其流阻仅仅是机械型过滤器的1/9左右。

驻极体用作过滤材料,最初在1976年由J.Van Tumbout等人将切割成小条状的聚丙烯薄膜制成,将这种带电小条加工成折皱状态即形成驻极体纤维。随后,各种荷电技术以及通过混合不同纤维的带电技术等各具特色的带静电过滤器得到了开发。

纳米纤维的比表面大,具有很强的吸附力,良好的过滤性。利用纳米驻极体纤维的特性可用其制作吸附材料和过滤材料,可应用在如过滤领域,卫生医疗领域,防护领域,能有效的应用于无菌室,精密工业,原子能工业等行业,其过滤效率较之常规过滤材料有大幅度提高。

空气过滤材料在应用一段时间后,滤材上容尘量增加,细菌也有增长的趋势,尤其是滤材应用于阴暗,潮湿,温度适宜的环境中,细菌在滤材上迅速繁殖,有害微粒在室内空气中流动,影响人们的健康。驻极体空气滤料能够滤除95%经上的细菌,抑制部分种类的细菌繁殖。

驻极体滤料能产生离子,利用光催化与驻极体产生的离子对气态污染物有降解作用,起到去除室内空气污染物的作用。研究的关键点在于基材的电荷储存能力和良好的稳定性,提高材料的使用寿命,拓展材料的应用范围。

从目前研究现状看,功能性驻极体空气过滤材料是近年来研究的重点。日本对功能性空气过滤材料研究起步高,技术工艺方面积累了经验,许多家公司生产出了应用于改善室内空气质量的功能性空气过滤材料实用产品。日本某公司开发的新型空气净化设备与该公司前期同类产品相比,抗菌效率提高了10%,可达99.9%,除臭能力为原产品13倍,是活性炭材料的130倍。纳米材料与技术在空气过滤材料方面的开发与应用大大提高了材料性能。利用纳米技术将空气过滤材料与二氧化锑材料结合,开发新型空气过滤材料。这种空气过滤材料不仅能捕捉空气中的亚微米粒子,还能除空气中的异味,抑制细菌的生长。纳米光催化技术是近年来兴起的一种高科技前沿净化技术,其标本原理是半导体纳米粒子在紫外光照射下发生电子跃迁,产生价带空穴和电子,这些粒子与氧发生作用,形成高能自由基,将空气中的甲醛,苯,氨等污染物分解成为无害的无机小分子,并且能将细菌,病毒等具有蛋白质结构的微生物杀死,达到净化空气的目的。