于天[1]2012年在《原纤化超细纤维复合空气过滤材料的制备与性能研究》文中进行了进一步梳理现代过滤技术要求滤材具有更优秀的过滤性能和更理想的制造、加工性能。为了实现这一目的，直径小于5μm，特别是直径小于1μm的超细纤维被复合到过滤材料中。原纤化超细纤维的超细纤维结构，使它可用于生产效率较高的湿法成型方式来制造高性能空气过滤材料。这是一个新的高性能空气过滤材料研究领域。本文的研究以空气过滤为背景，对原纤化超细纤维的纤维特性及其湿法复合的空气过滤材料进行了研究，认识了这种新型过滤材料的结构与性能之间的关系，并建立了与性能较优的双层原纤化超细纤维复合滤材结构相匹配的理论模型。研究表明：1、原纤化超细纤维的形成历程是一个纤维由大到小，由不扭曲向扭曲，由单分散形态向多分散形态变化的复杂过程。2、通过筛分法获得的最细小原纤化超细纤维FL_5比原纤化处理得到的原纤400更有利于提高滤材的效率、表面过滤特性和匀度。FL_5的平均直径仅为0.24μm。3、随着原纤化程度的加深，原纤化超细纤维的打浆度不断提高，手抄片匀度不断改善，但抄造难度也不断提高，以致原纤260，原纤320和原纤400不适合单独地进行湿法成型抄片。4、随着原纤化程度的加深，原纤化超细纤维手抄片的透气度和孔径值不断下降，孔径分布的峰值不断向小孔径方向偏移——最小的原纤200手抄片的透气度和平均孔径仅为6.3mm/s和0.22μm。5、原纤化超细纤维的双层复合结构比单层结构更能体现原纤化超细纤维复合带来的过滤性能优势——在相同复合量下，双层结构对0.3-0.5μm颗粒的最高过滤效率为93.2%，而此时单层结构仅有38%。6、原纤化超细纤维以分散的方式搭架在基材纤维的表面孔隙上，而不是相互缠结或与主体纤维缠结，可使其过滤效用得到更好的体现。7、通过进一步优化原纤化超细纤维复合滤材的面层结构，可获得更理想的性能：采用“过渡层”复合或玻璃棉纤维面层复合的方式将最小尺寸的原纤化超细纤维FL_5进行复合，复合量仅为1g/m~2左右就可以有效提升滤材的综合过滤性能——复合面层配比为MGF_3比FL_5为6:4、定量为1g/m~2时，滤材对0.3-0.5μm颗粒的过滤效率由25.8%提升到了了61.1%，获得了最高的品质因子。8、双层结构原纤化超细纤维复合滤材的建模和验证表明，从滤材结构特点与单纤维过滤理论结合的角度出发，可获得与滤材实际性能符合的计算模型。
高峰[2]2004年在《纤维滤材过滤特性研究》文中提出现代空气净化技术的发展,使得空气过滤产业面临着前所未有的机遇和挑战。对于过滤机理的研究早在第一次世界大战期间就已开始,到目前,虽然在纤维过滤材料的过滤机理方面已有了定性的基本共识,但在指导实践的过程中还是遇到了许多问题。本次研究的目的是在前人工作的基础上,进一步深化对纤维过滤机理的认识,通过系统的实验,努力去揭示影响纤维过滤材料过滤特性的因素,如滤速、纤维直径、填充率和厚度,及其影响的方式,以寻求使纤维过滤理论能够在今后更好的应用于实践的途径。首先依据关于纤维过滤机理的理论公式和半经验公式对滤材进行过滤特性理论计算和定性分析,然后采用滤材检测系统分别使用两种气溶胶对滤材的过滤特性进行了实验,为了揭示滤材对不同粒径微粒的过滤特性,又采用大气尘法对滤材进行多分散相气溶胶的过滤特性实验。采用了电子扫描显微镜等设备对纤维过滤材料结构进行研究,以探寻纤维过滤材料结构因素对过滤特性的影响。以实验得到的纤维材料结构参数和实验条件为依据进行预测纤维过滤特性的理论计算,并与实验结果对比,以求发现其中的联系并使其能够进一步指导实际。通过理论分析和实验,在一定的条件下归纳出了各因素影响纤维过滤材料特性的关系。对比实验和计算的差异,分析了不同实验方法之间的联系,找出了在特定条件下利用纤维结构参数计算预测过滤特性、指导实际工作的一些途径。
易志兵[3]2018年在《基于PVA-co-PE纳米纤维高效空气过滤材料的结构调控及性能研究》文中研究说明随着城市化和工业化进程的加快,汽车尾气、工业废气和农业粉尘的随意排放使大气中有害悬浮颗粒物急剧增加,其中粒径小于2.5μm的颗粒污染物已经导致了人类身体的危害、气候的恶化和生态系统的破坏。因此提高空气质量和设计开发高效空气过滤材料已经成为与人们的健康水平休戚相关的大课题。传统的熔喷非织造滤材存在过滤效率低、寿命低、能耗高等技术难题。纳米纤维材料因比表面积大、孔隙率高、曲折的孔道结构和过滤精度高等特点已受到大量研究者的重视,然而,通过调整制备工艺优化纳米纤维过滤材料的结构,并不断提升综合过滤性能依然需要更加深入系统的研究。本文主要针对上述技术问题,通过有效地调控PVA-co-PE纳米纤维层或者复合滤材的结构来改善滤材过滤性能,设计出高效低阻、高稳定性、高产量的空气过滤材料,为PVA-co-PE纳米纤维在空气净化领域的应用提供了理论和技术支撑。本论文的研究内容具体分为以下叁个部分。本课题采用熔融相分离技术,首先以聚乙烯醇-乙烯共聚物(PVA-co-PE)、醋酸丁酸纤维素酯(CAB)、驻极体SiO_2、永磁体SrFe_(12)O_(19)为原料,制备出不同固含量的SiO_2/PVA-co-PE和SrFe_(12)O_(19)/PVA-co-PE复合纳米纤维膜。分析了改性的复合纳米纤维膜的形貌结构、透气性、静电电位、磁饱和强度等对过滤性能的影响。驻极体和永磁体的加入使纳米纤维膜分别带上静电电荷和永磁性能,空气中的微粒大多会带上一定的正电荷或者负电荷,当带电颗粒与驻极体或者磁性纤维相遇,由于电荷吸引或者电磁场中洛伦兹力的作用使颗粒被吸附在纤维表面。当SiO_2的含量为13%时,过滤效率为97.127%(提升了10.454%),压阻降低了46 pa;当SrFe_(12)O_(19)的含量为13%时,过滤效率为94.945%(提升了13.01%),压阻降低了33 pa。其次,制备叔丁醇和去离子水稳定分散的PVA-co-PE纳米纤维悬浮液,通过喷涂-自然干燥、喷涂-冷冻干燥、容器定型-冷冻干燥的叁种纳米纤维悬浮液干燥技术制备不同叁维结构可控的空气滤材。系统分析了叁维孔隙结构可控的PVA-co-PE纳米纤维滤材的结构、过滤机理、过滤性能及稳定性的联系。叁维的纳米纤维网络结构,它提供了大量的曲折的孔道来捕捉空气中的颗粒污染物,促进了气体的渗透率并且呈现出典型的深层过滤。纳米纤维涂覆密度(NFCD)为2.667 g/m~2时,纳米纤维层的孔隙率从76.6%增加到96.3%,孔径从0.493μm增加到2.263μm,纳米纤维层的厚度从10μm到55.3μm,综合过滤性能最佳,即品质因素为1.110 mmH_2O~(-1)(过滤效率99.955%,压阻6.73 mmH_2O),并且滤材在NFCD为6.583 g/m~2时拥有最优的过滤性能,即过滤效率为99.999%(品质因素0.645 mmH_2O~(-1),压阻17.86 mmH_2O)。最后,通过冷冻干燥法制备出PVA-co-PE纳米纤维贯穿在PP针刺骨架基材中形成纤维交错点稳定的叁维立体网络结构的复合气凝胶过滤材料。确定了醇水质量比为1.5:1、纳米纤维的固含量为0.9%及克重为9.34 g/m~2时过滤材料的性能最优,过滤效率达99.936%,压阻仅80 Pa。此外,对比商业PP滤材和纳米纤维滤材在高湿度、高温和低温处理后的过滤性能,研究表明,前者过滤效率急剧下降;而纳米纤维滤材的过滤效率几乎无变化,表现出优异的过滤稳定性。
国亚东[4]2010年在《金属橡胶液体过滤特性及试验研究》文中研究指明由不锈钢丝编织压制成型制作的金属橡胶(Metal Rubber,简称MR)多孔材料兼有金属和橡胶的双重特性,在高低温、腐蚀等恶劣环境均保持阻尼、过滤、抗噪、隔热、密封等一系列优异特性,在航空、航天和空间技术领域有较大的潜在应用价值。金属橡胶多孔材料液体过滤特性及试验研究是金属橡胶技术研究领域的一个重要组成部分,由于金属橡胶过滤元件具有制备工艺简单独特、承载能力高、耐高低温和大温差性能强、对于流体流速及压力波动具有自动吸收及调节能力、孔隙度分布范围广且具有可设计性等特点,因此,金属橡胶过滤材料及过滤装置等在航空航天、国防及民品特殊工况具有广泛用途。金属橡胶在特种环境下所具有的优良过滤性能是其它相关产品无法比拟的,俄罗斯对此有成功的应用及研究经验。资料表明,我国对金属橡胶技术的研究尚处于专项研究阶段,主要集中于金属橡胶材料在阻尼减振、密封及吸声降噪等领域的应用。为了填补国内目前对此类新型材料在过滤方面的有关技术空白,本论文对金属橡胶多孔材料的内部孔隙组织结构特性及其过滤相关技术进行开创性研究,为金属橡胶多孔材料过滤技术的广泛应用奠定理论及试验基础。本文详细地综述了课题研究的背景及国内外研究现状,阐述了金属橡胶多孔材料用于过滤领域的可行性及鲜明特点。深入研究了表征金属橡胶多孔材料孔隙特征的几个重要因素:孔隙度、当量直径、最大孔隙直径和孔径分布规律等。推导出金属橡胶滤材平均孔隙度、最小孔隙度计算式和孔隙度计算的动态模型;借助于毛细管模型,获得了金属橡胶滤材的当量直径(水力直径)的表达式;对金属橡胶滤材内部孔隙结构适当简化基础上,采用统计学方法推导出金属橡胶滤材最大孔径的理论公式,并利用气泡试验孔径测定法加以验证。结果表明,该公式准确地反映出金属橡胶滤材最大孔径的影响因素及其相互关系;基于平面随机分割理论(Poisson Polyhedron Theory),推导出金属橡胶滤材的理论孔径分布。并采用压汞法对金属橡胶滤材孔径分布进行试验测定,结果表明试验结果与理论公式符合较好。以流体的流量连续性方程为基础,推导出圆柱形金属橡胶过滤材料雷诺数的计算公式。并利用金属橡胶过滤材料雷诺数,采用理论与试验相结合的方法,建立了金属橡胶过滤材料的压力损失精确计算公式。基于达西定律和流体介质渗流速度的理论公式,推导出金属橡胶过滤材料渗透系数的计算公式。对不同结构参数的圆柱形金属橡胶过滤元件进行了大量的多次通过试验,获得了孔隙度、金属丝直径和试件成型厚度对过滤效率和过滤压降的关系曲线。对环形与圆柱形金属橡胶滤材的过滤性能进行了对比试验研究,结果表明在较低孔隙度时,金属橡胶滤材过滤性能不受其结构形式的影响,而在较高孔隙度时,环形金属橡胶滤材远高于圆柱形金属橡胶滤材的过滤效率。开展了组合金属橡胶滤材过滤性能的试验研究,结果表明,组合金属橡胶滤材具有更加优异的过滤性能,在过滤效率相同的情况下,组合金属橡胶滤材过滤压降较低,流体的通过性能更好,在达到极限压降前能够容纳更多的污染物,滤材使用寿命大为延长,过滤性能得到了充分的发挥。通过理论推导与试验研究,建立了金属橡胶滤材过滤精度的理论公式,确定了孔隙度、金属丝直径与过滤精度的函数关系。同时,成型厚度对金属橡胶滤材过滤精度有着重要的影响,增加金属橡胶滤材厚度有利于获得稳定的过滤精度值。分析了悬浮颗粒及液体的物理性质对金属橡胶滤材过滤性能的影响。运用经典过滤机理,从微观上分析了金属橡胶多孔过滤材料捕获颗粒的机制。
陈锋, 姬忠礼, 齐强强[5]2017年在《孔径梯度分布对亲油型滤材气液过滤性能的影响》文中研究表明在天然气净化、大型旋转机械曲轴箱通风和压缩空气过滤等领域,气液聚结过滤器具有广泛的应用。利用滤材过滤性能实验装置,分析了气液过滤过程中不同孔径梯度分布的亲油型滤材的压降、穿透率和饱和度变化,比较了其过滤性能、内部液体分布特性以及对液滴二次夹带现象的影响。结果表明:在气液过滤过程"通道压降"阶段,孔径递增滤材压降和0.8μm以上液滴穿透率的变化曲线具有明显的分层特征。不同孔径梯度分布滤材的稳态过滤性能存在明显差异,主要原因是滤材内部存在液体运移通道的传递现象。通过与孔径递减和孔径均匀分布滤材的稳态过滤性能对比,发现孔径递增滤材在保证较低压降的同时具有最高的品质因子,有利于减少液滴二次夹带现象的发生,且对0.8μm以上不同粒径液滴均具有最高的过滤效率,即孔径递增滤材在气液聚结过滤器设计中更具优势。
黄子瀚, 孔淑萍, 王丽安[6]1988年在《国产滤材在气溶胶取样中的过滤特性研究》文中认为本文叙述利用天然氡、氢子体气溶胶测定滤材过滤特性的实验及其结果,给出国产滤材的过滤效率、阻力、自吸收系数、表面收集特性和大气灰尘堵塞速率等参数;分析比较了各类滤材的性能,提出选择使用滤材的建议,其中玻璃纤维型滤材具有较多的优点,更适合用于气载放射性物质取样。
梁钦雄[7]1995年在《玻璃纤维滤材的过滤特性》文中研究说明玻璃纤维滤材的过滤特性１前言玻璃纤维在工业上众多用于过滤用途的纤维质材料中是珍奇的，与天然生成的纤维素纤维不同之处在于其截面呈圆形，笔直而且直径不变，能制得很微细，比重比纤维素纤维和大多数人造纤维高得多，可用的温度范围也大得多。此外，玻璃纤维在制作滤...
倪冰选, 杨欣卉, 张鹏[8]2017年在《静电纺纳米纤维复合梯度型空气过滤材料的研究进展》文中指出概述了静电纺纳米纤维及其复合梯度过滤材料的特性,详述了国内静电纺纳米纤维复合梯度型空气过滤材料的制备、过滤模型理论及数值模拟等研究进展。基于不同纤维层过滤不同粗细颗粒物,每一层纤维网发挥各自独特作用,可采用多种结构和折迭结构复合,增大过滤面积,制备多层梯度的静电纺纳米纤维复合滤材,使滤材具有高效低阻、容尘量大、使用寿命长等特点,是未来空气滤材的重点研发方向;同时应加强过滤模型设计与数值模拟研究,通过滤材的应用数据不断修正模型,促进滤材性能的改进。
简小平[9]2013年在《非织造布空气过滤材料过滤性能的研究》文中进行了进一步梳理由于我国环境污染的加剧,近年来各大城市不断出现沙尘暴和雾霾等天气,极大地威胁着人们的健康。人们对空气质量要求的不断提高,一系列严格的环保法规的颁布与实施,使空气过滤成为世界过滤市场中增长最快的部分；同时随着国内外高技术产业的发展需要,空气过滤设备的应用领域正加速发展,作为过滤设备核心的过滤材料,其研究和开发也得到了空前的重视,而非织造布材料以其优越的性能成为重中之重。针对以上形势,本次研究首先在前人的基础上,通过对过滤理论的收集和整理,进一步深化对过滤机理的认识；同时根据空气过滤的理论公式和半经验公式,利用Matlab进行编程,对滤料进行理论计算和定性定量分析,努力揭示影响非织造布过滤材料过滤性能的因素,如气溶胶粒径、纤维直径、填充率、厚度、滤速和气溶胶浓度等,及其影响的方式,以期使过滤理论能够进一步指导实践。接着采用电子扫描显微镜,PMI孔径测试仪等对各非织造布过滤材料的结构进行研究,以探寻各结构因素对过滤性能的影响；以实验得到的各结构参数和实验条件为依据进行理论计算,预测各滤料的过滤性能；然后在8130滤料自动测试仪上分别采用2种气溶胶微粒(NaCl, Paraffin Oil)对滤材的过滤特性进行测试,并验证通过理论计算预测的过滤性能的准确性。通过上述理论分析可知各结构参数对过滤效率和过滤阻力的影响关系,通过实验研究找出过滤性能与各个因素之间的变化规律,可以更加合理的设定运行参数,达到增效减阻的目的。通过将实验值与理论值对比,找出实验值与理论值的差距和相同点,可以验证过滤理论对实际运用的指导作用。由于过滤过程分为稳态过滤和非稳态过滤两个过程,基于稳态过滤条件的假设进行上述的理论和实验研究后,通过测试各滤料的容尘量和在达到容尘量过程中过滤效率和过滤阻力随时间的变化关系,探讨非稳态过滤下过滤材料过滤性能的变化过程。由于普通非织造布过滤材料对<1μm的微粒过滤效果不甚理想,不足40%。虽然增加厚度,提高填充率等能增加过滤效率,但相应的过滤阻力也会增大,而高运行阻力又会带来巨大的能源消耗。驻极是目前令滤料达到高效低阻的有效方法。本课题通过探讨驻极时间、驻极距离、驻极电压和热处理温度对驻极效果的影响,找到最佳驻极工艺参数,在此参数下对各滤料进行驻极,并测试驻极后的过滤性能。考虑到驻极滤料的稳定性和使用场合问题,从过滤效率,过滤速度,过滤阻力、容尘量和衰减性等5个方面进行考察,并通过驻极前后过滤性能的对比,为改善驻极滤料的过滤性能,以及对驻极滤料的进一步推广使用提供一定的参考。以上研究对非织造布过滤材料在空气过滤领域的开发和应用打下基础,对解决当前中国各大城市频繁出现的雾霾天气,控制空气中可吸入颗粒物浓度,保护国民身体健康具有重要的使用价值和社会意义。
李艳明[10]2017年在《基于PM2.5过滤的玻璃纤维棉毡的性能研究》文中认为随着空气污染日益严重,人们对空气过滤器的需求也日益增加。过滤材料作为过滤器的核心组成部件,是决定空气过滤器过滤精度高低的关键。开发性能优异的空气过滤材料逐步成为科研工作者的研究重点。本课题通过火焰喷吹工艺制备超细玻璃纤维并结合喷胶固化系统制备高效低阻高强度的过滤用玻璃纤维棉毡,可以有效弥补现有纤维过滤材料过滤效率低、过滤阻力高、强度低、耐温差和使用寿命较短等缺陷。提高其综合性能,拓宽其应用范围,尤其是在PM2.5过滤领域具有重要市场价值和现实意义。玻璃纤维棉毡的过滤和力学性能不仅取决于纤维本身的成份、形貌和直径,而且取决于棉毡的厚度、容重、堆积方式、孔隙结构以及纤维之间的缠绕方式。本课题采用滤料过滤性能测试系统、数字式透气量仪和万能材料试验机分别对过滤用玻璃纤维棉毡进行表征,并结合扫描电子显微镜和光学显微镜观察棉毡的结构形貌和过滤特性,为过滤用玻璃纤维棉毡的设计开发和实际应用提供实验指导和理论支持。本文的主要研究工作如下:1、提出火焰喷吹工艺与喷胶固化成型工艺相结合的方法制备玻璃纤维棉毡。棉毡微观结构呈现内部叁维网状结构和截面层状结构,厚度和质量的变异系数分别是5.3%和7.2%。棉毡具有较高的均匀性,可有效对PM2.5进行拦截和捕集。2、纤维直径为2μm、棉毡厚度为1.6cm、棉毡容重为20kg/m3和胶粘剂含量为20%的工艺参数下,棉毡的性能最优。此工艺所制备的棉毡对PM2.5的过滤效率为86.2%、过滤阻力为11.0Pa、透气率180.63mm/s和撕裂强度为1834.6N/m。3、将玻璃纤维棉毡放在不同温度下服役不同时间,并测试其性能。结果表明:玻璃纤维棉毡的最高服役温度为240℃,在该温度下服役长时间后棉毡仍能保持较高的过滤效率,稳定的透气性和较高的撕裂强度。
参考文献：
[1]. 原纤化超细纤维复合空气过滤材料的制备与性能研究[D]. 于天. 华南理工大学. 2012
[2]. 纤维滤材过滤特性研究[D]. 高峰. 天津大学. 2004
[3]. 基于PVA-co-PE纳米纤维高效空气过滤材料的结构调控及性能研究[D]. 易志兵. 武汉纺织大学. 2018
[4]. 金属橡胶液体过滤特性及试验研究[D]. 国亚东. 哈尔滨工业大学. 2010
[5]. 孔径梯度分布对亲油型滤材气液过滤性能的影响[J]. 陈锋, 姬忠礼, 齐强强. 化工学报. 2017
[6]. 国产滤材在气溶胶取样中的过滤特性研究[J]. 黄子瀚, 孔淑萍, 王丽安. 辐射防护. 1988
[7]. 玻璃纤维滤材的过滤特性[J]. 梁钦雄. 天津造纸. 1995
[8]. 静电纺纳米纤维复合梯度型空气过滤材料的研究进展[J]. 倪冰选, 杨欣卉, 张鹏. 合成纤维工业. 2017
[9]. 非织造布空气过滤材料过滤性能的研究[D]. 简小平. 东华大学. 2013
[10]. 基于PM2.5过滤的玻璃纤维棉毡的性能研究[D]. 李艳明. 南京航空航天大学. 2017