纖維過濾材料通常用于室内空氣淨化。這些材料中使用的纖維主要是合成纖維,如聚丙烯(PP)纖維、聚酯(pet)纖維和均聚聚丙烯(Pan)纖維,主要是非織造布。粗效空氣過濾器主要由玻璃纖維、PP、pet、絲網等材料制成,可過濾5.0μm,中效空氣過濾器可減少1.0μm以上粉塵顆粒,μm以上粉塵顆粒可有效過濾。研究表明,部分gao效纖維濾料的過濾效率可達99.99999。
一般來說,纖維過濾材料主要包括微納纖維過濾材料和塊狀纖維過濾材料。
纖維濾料的過濾機理可分為五類:重力沉降、擴散、直接攔截、慣性碰撞和靜電吸附。普通纖維濾料對細顆粒的截留主要依靠直接截留、慣性碰撞和擴散;纖維直徑直接影響過濾材料的結構。對于相同厚度的過濾材料,當纖維直徑減小時,過濾材料的填充率加大,即纖維之間的結構緻密。由于慣性碰撞和攔截效應,顆粒的過濾效率顯著提gao。因此,微納纖維過濾材料可以獲得gao效的過濾材料。
微米纖維濾料具有纖維細(微米級)、孔徑小、孔徑分布均勻、結構蓬松、柔軟、比表面積大、持污能力強、過濾效率gao等特點。主要用于空氣淨化領域,如面罩、防毒面具、通風系統和汽車過濾介質。
靜電紡絲納米纖維具有比表面積大、直徑小的優點,對微細顆粒有很強的截留作用。這是制備gao效纖維過濾材料的途徑之一。然而,由于電紡納米纖維的生産能力低、強度不足,通常将納米纖維電紡在非織造布上形成複合過濾材料。當電紡納米纖維非織造布達到一定厚度時,會導緻緊密度急劇增加。一方面,當與其他表面材料複合時,存在複合材料硬度差的問題。另一方面,存在着過濾阻力大的問題,這已成為未來靜電紡納米纖維過濾材料研發中需要解決的重要問題。
駐ji體纖維濾料
根據過濾理論,當粒徑為0.1~0.5μM時,由于機械捕集機制失效,該範圍内的顆粒捕集效率很低。為了捕獲這個範圍内的粒子,靜電引力将發揮重要作用。靜電吸附捕集效率是指在電場中,由于粒子與纖維或粒子之間的靜電效應而提gao過濾效率的效果。通常,駐ji體過濾材料可以具有這種靜電吸附機理。
駐ji體纖維過濾材料在gao效空氣淨化器中得到了廣泛應用,但它要求gao電荷存儲密度、長壽命和gao穩定性。目前,用于駐ji體纖維過濾材料的原材料主要是有機聚合物纖維,如聚丙烯(PP)、聚丙烯腈(Pan)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。熔噴、針刺和駐ji體纖維過濾材料通常為熱風和靜電紡絲。
過濾過程可分為三個階段:
(1) 深度過濾階段:顆粒主要進入濾料,被内部孔隙和纖維截留和吸附。由于顆粒尺寸大于過濾材料表面上的孔隙,少量顆粒被截留在流入表面上。在此階段,過濾效率主要受過濾材料本身孔徑的影響,且壓差增加緩慢。
(2) 濾餅形成階段:随着過濾的進行,濾料流入區域内的顆粒堆積增加,在濾料流入表面逐漸形成一層濾餅,降低了表面纖維之間的孔隙率,加快了壓差的增長速度。
(3) 濾餅過濾階段:顆粒繼續積聚在過濾材料的進口表面上。此時,主要過濾顆粒主要由表面濾餅過濾。濾餅的孔隙率逐漸降低。随着壓差的增加,過濾材料進口表面上的濾餅結構變得更加緊密,導緻壓差急劇增加。
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