非织造布空气过滤材料过滤性能的研究

摘要

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，ParaffinOil)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。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 空气过滤材料的发展

1．3 空气过滤材料的性能测试

1．4 本课题的研究内容，目的和意义

第二章 空气过滤特性参数的理论计算与分析

2．1 过滤特性参数

2．2 过滤机理

2．3 过滤效率的理论计算和分析

2．4 本章小结

第三章 实验装置及原理

3．1 滤料结构因素的实验确定

3．2 滤材物理性能的测试

3．3 滤材过滤性能测试

第四章 实验结果及分析

4．1 滤料结构实验结果

4．2 滤料的力学性能

4．3 滤料的透气性

4．4 滤料的过滤性能

4．5 滤料的容尘量

4．6 过滤材料过滤效率与过滤阻力随时问的变化

4．7 本章小结

第五章 驻极体滤料的实验研究

5．1 驻极体滤料简介

5．2 影响驻极效果的因素

5．3 影响驻极滤料过滤性能的因素分析

5．4 驻极滤料的容尘量

5．5 驻极滤料过滤效率和过滤阻力随时间的变化

5．6 驻极滤料衰减性的研究

5．5 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文情况

致谢