过滤粉尘用纺织材料的发展现状
2011-9-27 11:23:07
龙驰盛源粉尘滤芯聚酯纤维无纺布使用的技术创新，分析了粉尘的性质及其危害性;介绍了各类过粉尘滤芯聚酯纤维无纺布材料的应用情况;阐述了各种功能性粉尘滤芯聚酯纤维无纺布材料的主要特性及其国内外的发展状况;指出了过滤粉尘用纺织材料的发展方向。
大气中几乎每时每刻都存在着粉尘，人类活动的加剧导致工业、生活、交通和建筑等各类排放源排放了大量的烟尘和粉尘，使大气中粉尘颗粒物急剧增加。由粉尘而引 起的各种隐患，严重影响着人类的生产活动和身体健康。随着科学技术和现代化工业的不断发展，人们越来越重视空气质量，对个人的防护要求也越来越高，因此越 来越关注能安全防护粉尘的材料，并进行开发和应用。随着除尘净化技术的不断发展、水平的提高及其应用范围的扩展，对应用于除尘行业的纺织品在数量、品种和 质量上都有更高的要求，使得应用于粉尘滤芯的材料的研制与开发显得越来越重要。
粉尘滤芯的性质及其危害性
粉尘是大气的主要污染源之一。国际标准化组织将粒径小于75μm的固体悬浮物定义为粉尘。在大气污染控制中，依照粉尘的不同特征有不同的分类方法。按粉尘颗粒大小分类方法，粉尘可分为三类:
(1)可见粉尘，用眼睛可以分辨的粉尘，粒径大于10μm;
(2)显微粉尘，在普通显微镜下可以分辨的粉尘，粒径在0．25～10μm之间;
(3)超显微粉尘，在超倍显微镜或电子显微镜下才可分辨的粉尘，粒径在0．25μm以下。
在人类活动中，工业生产、交通运输和农业活动产生大量粉尘，尤其是建材、冶金、化学工业以及工业与民用锅炉产生的粉尘最为严重。粉尘的危害表现在危害人体健 康、影响生产和污染环境三个方面。粉尘危害人体健康的主要因素为粉尘的化学成分、粉尘的颗粒度和粉尘的浓度。有毒粉尘(铅、砷、汞、铬、锰、镉、镍等)能 引起中毒;对人的五官和皮肤有刺激作用，会引起炎症;各类粉尘进入人体肺部会引起尘肺病等。对于生产的影响主要是粉尘会降低机器工作精度，降低产品质量， 降低光照度和能见度，从而诱发事故。粉尘污染环境易造成空气能见度降低，导致发生交通事故，有些粉尘还会造成火灾及影响人体健康。
龙驰盛源粉尘滤芯用聚酯纤维无纺布
粉尘滤芯用聚酯纤维无纺布用于过滤粉尘滤芯历史悠久。由于纺织材料的结构是具有无数微小孔隙的纤维三维网状结构，尘埃微粒必须沿着纤维弯弯曲曲的网状路径行进，随时都有可能与纤 维发生碰撞而被截留，因此过滤效率很高［2］。近年来对滤料的研发进展迅速，一般纺织滤料可用不同的加工工艺制得，其类型有机织物［3］、针织物［4］和 非织造布［5-7］。其中，在气体过滤中以非织造布应用最为广泛(占所有滤料的70%左右)［8］。非织造滤料作为一种新型的纺织滤料，以其优良的过滤效 能、高产量、低成本、易与其他滤料复合且容易在生产线上进行打褶、折叠、模压成型等深加工处理的优点，逐步取代了传统的机织和针织滤料，在各行各业得到了 广泛应用，用量越来越大［9］。随着现代工业需求及工业技术的发展，粉尘滤芯有以下几点要求［10］:
(1)透气性能好，易清灰，滤尘阻力低;
(2)龙驰盛源粉尘滤芯效率高，过滤后排放的空气含尘浓度须符合国家环保和纺织行业对滤尘设备空气排放标准的要求;
(3)阻燃和抗静电性能必须符合纺织行业滤尘设备阻燃防爆的要求;
(4)具有防水、防油和抗黏结性能，使滤料抗板结、易清灰，使用寿命延长，可适应滤尘设备在棉纺、化纤纺、毛纺、麻纺等不同行业和工况条件下的应用，以扩大滤料及其滤尘设备的应用领域。
2．2龙驰盛源粉尘滤芯材料
粉尘滤芯聚酯纤维无纺布广泛应用于人类的日常生活和工业生产中。目前粉尘防护类产品主要以口罩、防护服、除尘器三大类为主，用于如发生火灾的场所、扬沙天气环境以及冶金、钢铁、水泥等工业粉尘含量很高的特殊场合。
在各类除尘器中，粉尘滤芯在处理的粉尘颗粒尺寸和过滤效率两方面都明显优于其他类别的除尘器。粉尘滤芯聚酯纤维无纺布能用于气体过滤主要是因为其孔径的大小和纤维的 形状可广泛地进行选择，并能进行结构设计。采用不同的纱线和编织方法可生产出织物组织松紧度不同的机织滤料，并可确定孔径的大小;采用两种或两种以上的纤 维可以形成一种机械性能和过滤性能俱佳的织物/非织造布复合滤料，具有任何单一材料所无法比拟的优势，因而成为目前及至将来滤料的必然发展趋势。在各类纺 织滤料除尘器中，以袋式除尘器应用最为广泛。
粉尘滤芯是利用三维立体多孔过滤介质来分离捕集气体中的粉尘，对捕集细粒尘的过滤效率一般可 达99．99%以上，即使是对亚微米级的粉尘也具有较高的捕集效率;不受粉尘比电阻等性质的影响，适应性强，设备结构简单，投资成本低，不耗水也不形成二 次污染，便于直接回收物料，被广泛用于水泥、钢铁与有色冶金、火力发电、汽车［11］、垃圾焚烧发电等行业。袋式过滤器是目前空气净化领域最为广泛使用的 除尘设备。袋式除尘是治理大气粉尘污染的主要手段，其优越性正在逐渐显露，应用领域在不断扩大。发达国家袋式除尘器的增长最为迅速，并早已占据市场的主导 地位，我国近年来也发展迅速。
3·功能性除尘纺织材料
对于一些特殊的行业，如钢铁、化工、电站、焚烧、冶金、医疗等行业，普通过滤粉尘的材料不能达到这些行业的要求，为此而开发的一系列具有耐高温、耐腐蚀、防静电、阻燃、防水防油、除菌及消除有害气体的安全防护纺织材料越来越受到重视。
耐高温除尘滤芯、除尘滤筒常规聚酯、聚酰胺和聚丙烯等合成纤维的使用温度在120～150℃，只适用于一般烟气的处理。用于钢铁、电站及焚烧等工业废气过滤粉尘的滤料，能够耐高温是 其必备的基本条件。耐高温纤维滤料品种繁多，几种常见高温材料如聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(P84)、聚四氟乙烯(PTFE)、间位芳香族聚酰胺纤维 (Nomex为其中一种产品的商品名)和玻璃纤维。用PPS纤维制成的过滤袋使用温度可达到190℃，瞬间温度可达230℃，有相当长的使用 寿命。目前纤维制成的除尘滤芯、除尘滤筒已成为电厂燃煤锅炉烟气除尘和城市垃圾焚烧炉废气处理的首选材料之一。当前PPS纤维的生产技术几乎全部由日本的帝人、 东丽，美国的FIT及法国的Nexis等几家公司掌握，而国内由于PPS原料的研究开发落后，无法满足纺丝要求，虽建有很多PPS纤维和非织造布生产厂， 但基本都是依靠进口原料纺丝。
从1985年底起，许多各种不同的滤料生产厂已开始采用P84纤维。用P84纤维针刺毡制成的纤维袋，具有 良好的耐高温性，在250℃下加热10min其热缩率小于1%，连续使用最高温度240～260℃以上，最高瞬间工作温度可达300℃，已成功地在电厂及 炼钢厂使用。目前P84滤料已广泛应用于高温烟气过滤，并取得了很好的效果。龙驰盛源生产的除尘滤芯、除尘滤筒该复合材料有显著的耐温性，作业温度为190℃;良好的抗化学性、耐腐蚀性;过滤效率高，运行阻力 低，使用寿命长。
目前龙驰盛源除尘滤芯、除尘滤筒， 在垃圾焚烧炉袋式除尘器和火电厂燃煤锅炉袋式除尘器上都有应用，并取得了良好的业绩。
玻璃纤维滤料用于空气过滤于1940年10月在美国 取得专利。玻璃纤维及其复合材料一直被认为是优质的耐高温滤料，是处理高含湿量、高温烟气的较理想的滤料。奥地利一家公司开发的玻璃纤维针刺毡可长期在 260℃左右的高温下使用，使用寿命在两年以上，是脉冲喷吹除尘和反吹风除尘的优质滤料［13］。采用90%左右的玻璃纤维与10%左右的P84纤维进行 复合而成的材料，可广泛用作钢铁、水泥等行业除尘设备的滤料，其使用寿命和使用性能均大大优于其他类型的滤料。玻璃纤维膨体纱过滤布是在连续玻璃纤维平幅 过滤布基础上发展起来的一种新型织物，与连续玻璃纤维过滤布不同之处在于纬纱全部或部分由膨化纱组成，由于纱线蓬松、覆盖能力强、透气性好，因而可提高过 滤效率，降低过滤阻力，且除尘效率高(可达99．5%以上)，过滤速度在0．6～0．8 m/s(比织物滤料的过滤速度提高1～2倍)，是一种高速高效的 耐高温滤料。我国用玻璃纤维作为滤料的研究起步较晚，针对玻璃纤维的特性并克服其脆性，南京玻璃纤维研究院共研制成功四代玻璃纤维表面处理和配方工艺，取 得了明显的技术经济效益［13］。
Nomex是美国DuPont公司的专利产品，由于Nomex具有优异的耐高温性和阻燃性、良好的尺寸 稳定性、较好的机械性能、手感柔软、可纺性好等特性，已经成为目前应用最广泛的耐高温纤维，用其制成的滤袋能经受200℃的高温烟气，瞬时耐温能达到 250℃，大量用于水泥回转窑窑头、窑尾高温烟气除尘工程中。国外除在各种工业炉窑烟气净化中普遍应用Nomex滤料外，在燃煤锅炉烟气净化方面也已取得 满意效果。国内企业在2004年也已经成功地实现了间位芳香族聚酰胺短纤的产业化，而且在长丝以及对位芳香族聚酰胺纤维领域也取得了突破性进展。
美国唐纳森公司研发的耐高温褶皱滤料，其过滤面积比普通滤料大许多倍，而今已经能够过滤数百摄氏度的高温烟气。2004年俄罗斯研制出的新型耐高温非织造布采用进口含氟制剂喷洒和含氟制剂涂覆两种方法，将产品的使用寿命从循环3．5万次提高到6．5万次［14］。
目 前我国耐高温纤维的研制仍处于初级阶段，国产的耐高温合成纤维较少，多数依赖进口。火电厂用的PPS滤料，水泥厂用的P84滤料、玻璃纤维覆膜滤料，垃圾 焚烧炉用的P84滤料、PTFE滤料、玻璃纤维覆膜滤料等附加值比较高的高端滤料市场主要被日本、美国和欧洲一些国家的滤料公司所垄断，国内芳香族聚酰 胺、PPS、P84和PTFE纤维等原材料主要依赖进口。耐高温合成纤维原料是我国的一大薄弱环节，由上海市纺织科学研究院和上海市合成纤维研究所共同开 发的芳砜纶(聚砜酰胺纤维)［15］及其滤料产品是唯一的国内开发项目。以芳香族聚酰胺纤维为主体原料开发的非织造材料可以作为高效空气滤料，利用纤维本 身的耐高温、耐酸碱腐蚀等性能，用针刺、水刺等工艺进行加工。该材料具有过滤精度高、流量大、耐腐蚀等特点，可以满足特殊情况下的过滤需求。中国烟台氨纶 集团于2004年实现间位芳香族聚酰胺纤维的工业化生产，目前年生产能力达到4 300 t，位居全球第二，仅次于美国DuPont公司［13］。
3．2耐腐蚀纺织材料
联系人 朱远征
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