纤维过滤材料过滤气体机理及其应用-上海联兵环保免费电话：400-600-5030

摘要：纤维过滤材料在目前的气体过滤材料中是应用较为广泛的一种材料，纤维过滤的过滤机理比较复杂，本文阐述了纤维过滤材料的多种过滤机理，以及纤维过滤材料的几种应用。
    关键词：纤维过滤材料；过滤气体；过滤机理
    大气中存在大量的悬浮尘埃粒子，它们的存在极大地影响产品的精密化、微型化、高质量、高纯度和高可靠性，而气体过滤中纤维过滤材料是应用最广泛的一种。
    大气尘可分为狭义大气尘和广义大气尘。对于大于10μm的粒子，因为较重，经过一段时间的无规则的布朗运动后，在重力的作用下，它们会逐渐沉降到地面上，是通风除尘的主要目标；大气中0.1---10μm的灰粒子子也在空气中做无规则的运动，因重量较轻，则容易随气流漂浮，而很难沉降到地面上。因此，空气洁净技术中的大气尘的概念和一般除尘技术中的灰尘的概念是有所区别的。空气过滤技术主要采用过滤分离方法：通过设置不同性能的过滤器，除去空气中的悬尘埃粒子和微生物，也即通过滤料将尘埃粒子捕集截留下来，以保证送入风量的洁净度要求。纤维过滤器的过滤器机理比较复杂。随着压缩空气流速的不同、微粒子的大小的变化，其过滤机理也会变化，一般认为空气过滤器中过滤的多种作用同时存在，主要涉及到以下几个方面：
    1 扩散沉积
    对于小于1μm的粒子，特别是小于0．2μm的亚微米粒子，在气体分子的撞击下脱离流线，象气体分子一样作布朗运动，如果在运动过程中和纤维接触，即可从气流中分离出来。这种作用即称为扩散作用，它随流速的降低、纤维和粉尘直径的减小而增强。由于布朗运动，各细微粒子的运动轨迹与压缩空气的流向不一致。随着粒子尺寸的减小，布朗运动的强度增大，细微颗粒与纤维碰撞的几率也越大，扩散沉积作用越强。
    2 惯性沉积
    当压缩空气通过纤维时流线会发生弯曲。由于惯性的作用，压缩空气中的微粒不跟随弯曲的流线而被抛到纤维上并沉积在那里。显然这种惯性作用将随微粒尺寸的增大和压缩空气流速的增加而加强。
    3 静电沉积及范德华沉积
    微粒和纤维都有可能带电荷，所以，由于电荷之间的作用力或诱导力，微粒能沉积在纤维上。当微粒与纤维之间的距离很小时，范德华分子间力可以引起微粒沉积。
    4 筛滤作用
    过滤器的滤料网眼一般为5～50μm，当粉粒子径大于网眼或孔隙直径或粉尘沉积在滤料间的粒子间空隙时，粉尘即被阻留下来。对于新的织物滤料，由于纤维间的空隙即孔径远大于粉粒子径，所以筛滤作用很小，但当滤料表面沉积大量粉尘形成粉尘层后，筛滤作用显著增强。
    5 惯性碰撞作用
    一般粒径较大的粉尘主要依靠惯性碰撞作用捕集。当含尘气流接近滤料的纤维时，气流将绕过纤维，其中较大的粒子(大于1μm)由于惯性作用，偏离气流流线，继续沿着原来的运动方向前进，撞击到纤维上而被捕集。这种惯性碰撞作用，随着粉粒子径及气流流速的增大而增强。因此，提高通过滤料的气流流速，可提高惯性碰撞作用。
    6 拦截作用
    当含尘气流接近滤料纤维时，较细粒子随气流一起绕流，若粒子半径大于粒子中心到纤维边缘的距离时，粒子即因与纤维接触而被拦截。
    7 静电作用
    许多纤维编织的滤料，当气流穿过时，由于摩擦会产生静电现象，同时粉尘在输送过程中也会由于摩擦和其他原因而带电，这样会在滤料和粒子之间形成一个电位差，当粉尘随着气流趋向滤料时，由于库仑力作用促使粉尘和滤料纤维碰撞并增强滤料对粉尘的吸附力而被捕集，提高捕集效率。一般来说，各种空气过滤机理并不是同时有效，而是一种或是几种联合起作用。而且，随着滤料的空隙、气流流速、颗粒粒径以及其他原因的变化，各种机理对不同滤料的过滤性能的影响也不同。由于上述几种过滤机理的同时作用，可以使得纤维过滤器的过滤效率达到99%以上。因此在气体过滤器中纤维过滤器的使用十分广泛，例如一种较为常见的气体过滤方式为一种玻璃纤维气体尘粒过滤器，它是由微孔７的圆柱状骨架６，保护层５，玻璃纤维４和端盖２等组成，保护层紧套在骨架上，布状玻璃纤维绕在保护层外，端盖紧固在骨架的端部，有孔外罩的玻璃纤维外侧，在端盖外侧粘接一垫子１，此类的气体过滤器具有阻力降小，承压较大，过滤层较薄，过滤效果好等优点。具体描述如下图所示。
     
                                           图1纤维过滤器的示意图
    另外除了气体过滤之外，纤维材料在除尘过滤、工业给水、钢铁生产废水、地下水除铁除锰、含油废水处理、循环水处理、医学用水处理等方面得到了广泛的应用等方面也有很多的应用，具有代表性的成果有前苏联的滤层高度可调型纤维过滤器、日本的纤维球过滤器、瑞典的刷形纤维过滤器、韩国的扭扭舞型过滤器和中国的胶囊式纤维过滤器、无囊式纤维过滤器等。这些过滤器在设计的方式上有所区别，但是原理基本相同。实践证明纤维过滤材料有相当好的过滤性能，在气体过滤方面有十分优异的应用效果。

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