納米纖維膜在空氣過濾領域研究
導讀:天津津騰實驗設備有限公司認為靜電紡納米纖維膜具有纖維直徑小、比表面積大、孔隙率高等優(yōu)勢,使其在空氣過濾領域具有廣闊的應用前景。相比特殊結(jié)構的納米纖維膜,常規(guī)的靜電
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發(fā)布日期:2019-10-10 11:17【大 中 小】
據(jù)天津津騰實驗設備有限公司了解到近年來,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,冶金、鋼鐵、電力和水泥等行業(yè)排放大量的細微顆粒至大氣中,引起空氣嚴重污染。細微顆粒具有粒徑小,攜帶大量有毒物質(zhì)在大氣中的停留時間長、輸送距離遠等特點,成為危害人類的首要污染物。目前針對細微顆粒污染的措施主要有源頭治理和終端過濾兩種。源頭治理方式實施難度大且短時間內(nèi)難以達到顯著的效果,而采用高效空氣過濾材料可有效降低顆粒污染帶來的嚴重危害?,F(xiàn)有的過濾材料主要包括膜過濾材料、多孔碳過濾材料和纖維過濾材料等。本文天津津騰實驗設備有限公司主要從優(yōu)化納米纖維膜結(jié)構改善過濾效率和過濾阻力的角度,分析靜電紡多級結(jié)構納米纖維膜在空氣過濾領域的研究現(xiàn)狀,為高效、低阻靜電紡納米纖維膜空氣過濾技術的研發(fā)提供理論支持。
1.納米纖維膜
天津津騰實驗設備有限公司研究認為空氣過濾性能纖維的基本結(jié)構是影響濾膜性能的重要因素,一般來說,包括以下內(nèi)容:纖維直徑、纖維形貌、孔結(jié)構、纖維沉積密度。纖維直徑:纖維膜由不同直徑的纖維組成,較粗的纖維與纖維之間形成較大的孔,無法對顆粒進行精細過濾;而細化纖維直徑會導致纖維的沉積密度高,造成較大的過濾阻力。
(1)纖維形貌:纖維的形貌會改變含顆粒氣流通過濾料的流線軌跡,氣流中的顆粒物也會因纖維比表面積和粗糙度的差異而產(chǎn)生不同的沉積方式。與表面光滑的纖維相比,當氣流經(jīng)過更為粗糙的表面結(jié)構時,氣流方向會發(fā)生突變,氣流中的顆粒物由于慣性作用直接被凸起的棱角攔截,這有利于提高其過濾效率;而氣體部分則由于氣流流向的改變,使其具有更為順暢的氣流方向,這有利于其空氣阻力的降低。
(2)孔結(jié)構:纖維膜中孔尺寸可通過攔截作用將顆粒物濾除,如果顆粒物的尺寸小于纖維過濾材料的孔徑尺寸,一部分顆粒物會隨著高速氣流而穿過過濾材料,因而纖維過濾材料的孔徑大小會極大地影響其過濾效率。纖維沉積密度:通常來說,不同層纖維堆疊與含顆粒氣流的通過性有關,緊密堆積的纖維使得孔徑形態(tài)曲折度低,導致其空隙率低,一般此類材料的空氣阻力壓降大。而對于不同層之間纖維能夠無規(guī)排列同時形成蓬松的三維立體空間孔徑結(jié)構的纖維空氣過濾材料,由于較大的孔徑曲折度,使得其孔隙率遠高于密實結(jié)構的纖維空氣過濾材料的孔隙率,從而使其具有更低的空氣阻力。
2展望
天津津騰實驗設備有限公司認為靜電紡納米纖維具有比表面積大、孔隙率高等優(yōu)勢,在空氣過濾領域有著廣泛的應用前景。提高過濾效率的同時阻力壓降也隨之增大,過濾效率與過濾阻力之間的矛盾成為了亟需解決的問題。優(yōu)化纖維及纖維膜的結(jié)構是今后構建高效低阻空氣過濾材料的重點發(fā)展方向。此外,空氣過濾用納米纖維膜在實際使用中存在膜污染對過濾性能的影響。因此,開發(fā)高效低阻且能多次重復使用的納米纖維過濾膜是未來研究的重點。
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