过滤用纺织品

过滤用纺织品,一 引言二 过滤原理三 过滤设备四 干式过滤用纺织品五 液体过滤用纺织品六 过滤设计过滤材料的性能要求测试,一 引言,定义：将一种物质与另一种物质相分离的过程。因此，过滤实际上是分离过程。目的：提高被过滤物质的纯度，有时过滤用来回收固体颗粒。纺织品过滤材料一般用于固体气体分离和固体液体分离。应用：日常生活中，过滤起着重要作用，可为人们提供更有益于健康，更为洁净的产品和环境。例如： 纺织材料用于空气，液体，食品和工业生产中的过滤； 空调设备系统以及运输车辆的发动机中广泛采用空气过滤器； 过滤织物用于吸尘器动力站石化厂污水处理化学品和化妆品生产； 卷烟生产是另一个大量应用过滤的领域； 纺织生产中普遍应用过滤,化纤生产中，熔融和溶解的聚合体通过金属介质的过滤器材滤去杂质。,纺织材料，特别是织造布和非织造布，由于其复杂的结构和具有相当的厚度，非常适宜用于过滤。织物实际上是三维纤维网材，包含有不少的微小孔隙，尘粒围绕纺织纤维经过“弯弯曲曲”的路径，纺织织物由于这种结构具有高的过滤效率。根据织物种类的不同，织物过滤器的集尘效率可在25%99.9%范围内变化。采用织造布和非织造布可以获得较高的集尘效率和适当的使用寿命（使用至堵塞的时间）。纺织材料不太阻碍流体的流动，但能有效的截留颗粒。,二 过滤原理,过滤器介质的主要任务是：凭借其纤维性结构，尽可能的增加悬浮于流体（空气、气体或液体）中的颗粒产生碰撞进而将其滞留的概率；同时尽量降低流体的能量损失。过滤器材集聚流体中的微小颗粒而允许流体流过，捕获这些颗粒，提供比较洁净的流体。孔隙率：在织物所占的总体积中实质上大部分是空隙。织物中空隙所占的体积对织物总体积之比。空隙的数量及其分布影响着织物的一些重要性能，包括产业用织物的过滤效率。透气性：是多孔介质输送流体的能力。织物的透气率则是度量空气透过该材料的难易程度。它是气流在一定压力下穿过该材料一定面积的速率。应使压力降减小至最低程度以获得较高的过滤效率。,1.拦截机理 当某一颗粒距纤维表面距离小于其半径时他试图越过纤维表面，则只能与纤维碰撞而被截留或阻滞。2.惯性沉降 当流体通过过滤器的空隙时，由于连续方程效应流速加快，假使这时某一较重颗粒为该流体所携带，由于惯性被甩离流线，有可能被其他纤维所抓住。3.随机扩散 由于布朗运动，可以把流体中的颗粒看作是随机振动和运动，而不是以直线方式通过过滤器的空隙，颗粒以曲曲折折的路线前进，为纤维材料抓住的机会增大。4.静电沉降 亚微米颗粒是很难捕获的，即使采取多种机械方法协同作用也很难奏效；但大家知道纤维的静电作用力能吸附这些粒子，因此可以使纤维带永久性电荷，使之吸附小的和中等程度的颗粒。使纤维带电可提高过滤效果。5.重力作用 颗粒受地心引力的作用而下沉，和纤维碰撞而被抓住。过滤作用根据其分离过程一般可归类为：颗粒过滤、微米级过滤、超滤、纳米级过滤和反渗透,流体中的颗粒大小大于织物的容易被截留，至于比织物孔眼小的颗粒有五种机理可获得分离效果。,三. 过滤设备,过滤设备及其性能多种多样，可分成若干类，主要的两类是干式过滤器和液体过滤器。取决于不同应用场合，各种形式的工业过滤器由纺织材料制成，用于鼓式、盘式平板式和板框式、带式、舱容氏以及其他的过滤器。下面介绍几个例子。鼓式过滤器转鼓式过滤器可以是负压式（转鼓式真空过滤器）或正压式（压力式鼓型过滤器），目前用于浆状物过滤，负压式是一个直径6.1m、长6.1m的包覆有过滤布的大滚筒，连续的缓慢回转，滚筒下部浸于於桨槽中，在滚筒内部，利用真空抽吸液体，在织物外部留下固体材料层，当继续回转时固体层被提升到上方，用刮刀将其从织物上刮除。回转式正压过滤器中包有织物的回转筒置于一个密封室中，要处理的物质由压力送回室内。正压滚筒式过滤器用于连续的以机械方法分离固体液体混合物，它可用于压力较高和温度较高的场合。,转盘式过滤器是把很多包覆过滤布材料的圆盘装在一根水平轴上，这些圆盘在带有悬浮体的容器中旋转，并通过轴的芯管抽真空，圆盘外露部分上聚集的滤渣被清除后，再重新进入悬浮体容器。转盘式过滤器有很多种形式。带式过滤器 在带式过滤器中，吸气托板架支持着一条回转的过滤布带。整个过程是一个连续的吸气行程和返回形成的循环，当处于吸气工况工况时，在和传动带同行的真空托板上方实现过滤作用，然后真空消失，织物（带)继续前进，托板架被拉回原始位置完成循环。,转盘式过滤器,用于清除生产区空气中的尘埃，根据使用情况，尘杂可以在袋的内表面或外表面被捕获。沉室系统中采用大量织造布或非织造布做成的布筒或布袋，风力产生吸力通过布袋抽取带尘埃的气流，将尘杂留在织物表面，收集微尘的过滤效率要达到99.9%左右。要定期清除积累于织物表面的尘杂，以保证有效地过滤。可采用多种方式，有脉冲喷射，反相气冲以及振动等方法。在较老的系统中乃将尘流引向另一个尘室，对刚工作的尘室滤袋进行震荡，在新式系统中则是用一股强劲的压缩空气吹向滤尘布袋作短暂的振荡除去滤渣，毋需中断过滤过程，尘杂收集于布袋下方的容器中，定期清除。,袋式过滤器,四 干式过滤用纺织品,干式过滤用纺织品的适用场合有：采矿、化工、水泥、砂石加工、公共事业、初级非铁冶炼、石灰、粘土、高岭土、陶瓷、饲料、谷物加工和食品、木材加工和家具业、造纸相关工业和纺织厂等。过滤器介质材料也用于散装材料的运送，研磨，混合和航运中。 （一）纤维和织物干式过滤器介质中用的最多的纤维原料是聚酯（约占总量的70%），其他有尼龙、聚丙烯、腈纶、芳族聚酰胺和聚四氟乙烯、玻璃纤维和聚苯硫醚。聚酯纤维优点：强度高，相对耐高温（最高150度）和成本便宜。缺点是：耐碱、耐酸、耐蒸汽性能较差，在一些化工品生产中，温度高达130度时，就要求更适用的织物滤材，这时采用均聚腈纶。,1983年，菲利浦纤维公司商业化生产的聚苯硫醚，具有很好的过滤运行性能，可用于高温过滤织物，在高温达190时还能继续使用；诺梅克斯（芳族聚酰胺）可用于最高达200温度条件下。特氟隆（聚四氟乙烯）最高可耐260高温，玻璃纤维织造布过滤袋现用于最高温为250的场合。 玻璃纤维具有很高的留住颗粒的能力，最近人们日益关注其安全问题以及在用于HVAC（采暖通风与空调）时对人体健康的影响，含有玻璃纤维材料的过滤设备会引起对皮肤的刺激，这是由于断裂的纤维端的作祟，它会嵌入皮肤外层。但通过适当洗濯，刺激不会长期持续；如果空气中悬浮着大量玻璃纤维，会造成呼吸道疾病，包括喉咙刺痛和灼烧感，过度接触玻璃纤维会造成肺部短暂不适，包括阵咳和喘息，玻纤还会使患者病情加重，如哮喘和支气管炎发作。对过滤材料释放玻璃纤维的影响已进行了监视和研究，已查明配有玻璃纤维过滤器的公共建筑物室内空气中的纤维含量并不高，接触玻璃纤维导致肺癌的危险性也不明显。 杜邦公司开发了一种特氟隆玻璃纤维混用非织造布，称之为Tefaire，宣称在使用过程中，这两种纤维相反的摩擦带电特性产生的静电 ，能聚集亚微米级的颗粒，因而改进了运行性能并提高了过滤效率。尘杂聚集于特氟龙纤维上，而玻璃纤维仍保持清洁状态。,聚丙烯纺织品基材可用于制造产业用过滤布，因其具有良好的抗酸、耐碱和耐磨损性能，它价格低廉，且可采用熔喷工艺。干式过滤也有采用聚酰亚胺和Gore-Tex（TBA仿制品公司防火衬料商品名）膜过滤器。 陶瓷纤维适用于过滤1000度左右高温气体，目前这种织物的主要供应者是3M公司，产品称为Nextel；欧洲也有制造商提供另外的耐高温陶瓷纤维材料。 过滤气体主要采用非织造布，针刺过滤布具有良好的尺寸稳定性、优异的颗粒滞留性并不易堵塞，绝大多数是用聚酯、诺梅克斯、Ryton、均聚腈纶、尼龙、聚丙烯和聚四氟乙烯纤维制成。 熔喷法非织造布的增长也很快，熔喷法和微细旦纤维非织造布主要用于ASHRAE高效率过滤和Eurovent级过滤，效率一般在80%-95%之间。对于很多用于ASHRAE/ Eurovent高效过滤的熔喷微细旦非织造布常要进行驻级化处理使其带静电，驻极体是一种能长时间带静电电荷特性的非导电聚合物材料。,（二） 应用 针刺织物过滤器用于滤袋室，而织造布过滤器用于滤尘器。高蓬松玻璃纤维和聚酯纤维材料过滤器在建筑物、办公室和工厂的普遍加热和空调系统中使用很普遍。 粘胶、棉和聚酯纤维梳理成网混纤非织造布用于低中档效率的产品中，中、高效微细玻纤毡材用于要求严格的场合，诸如制药、医疗、核能和电子工业，非织造布空气过滤器也有用在汽车、地毯剪毛、链锯、便携式气动风机等方面。 非织造布过滤器的其他应用领域包括工业通风，风机、汽轮机、气动控制、压缩机、消声器、真空泵等防护用进气过滤器。,工业生产中，如燃煤、生产水泥、炼钢等，会产生大量的尘埃但又不允许散逸到大气中，其他颗粒如炭黑、颜料粉末等也要过滤。 在一些使用场合使用条件非常恶劣，如高温气体、蒸汽、硫的氧化物、酸和碱等。,（三）空调过滤器,过滤器的一个重要应用领域是空调器，使用空气过滤器的最主要原因是要净化空气。大气中的种子颗粒、花粉、纤毛、尘埃、炭黑、烟雾一定要在空调系统中过滤掉，残留量不能超过4mg/m3，这些颗粒的大小可能有小于1um的，采用非织造布是十分理想的。 HVAC过滤器用作强制空气加热和强制空气制冷系统的部件，降低室内空气中的有害颗粒浓度。有些颗粒过滤器能够降低暴露于抽香烟气体环境中人们得肺癌的危险。有效地空气过滤器还能去除微生物，如真菌、细菌和小虫等。 家用空调过滤器中的过滤器，一般由较厚的低密度聚酯毡或玻纤毡片制成，适应高速气流且集尘能力好。 很多场合都极需洁净空气，如医院手术室、制作微电路器材等。,五、 液体过滤用纺织品,（一）纤维和织物 聚丙烯纤维由于其抗化学性能好，广泛用于液体过滤的织造布或非织造布，以提高过滤性能，聚丙烯约占液体过滤用材的50%，用聚酯纤维制成的织造布或非织造布也用于液体过滤，粘胶纤维也适用于液体过滤。 液体过滤通常使用织造布，用的最多的是平纹、方平和缎纹组织。经编织物用于相对较粗的过滤场合，液体过滤采用非织造布正在增多。针刺、粘合剂固结、浸渍法和热轧法非织造布都可用于液体过滤，针刺织物用于平板式和板框式压滤机、带式过滤器，有时也用于鼓式和圆盘式过滤器 纺粘非织造布过滤介质用来过滤和净化工业流体和油类，该法广泛用于机械制造厂。湿法成网非织造布则用于食品过滤，特别是牛奶等乳制品，非织造布也用于血液过滤及透析等医疗行业。,（二） 应用 液体过滤根据颗粒浓度可分成二类，低颗粒浓度和高颗粒浓度（固体物大于10%）过滤。另一种分类法是按连续使用还是间歇使用来分类，分别采用转鼓式过滤和板式压滤机。 颗粒浓度低于10%时，用泵使待过滤的液体通过带有小孔眼的过滤布，常使用助滤剂以防止织物细小孔眼的堵塞，助滤剂为一些粉末，如硅藻土，在织物顶面形成一孔隙层，可提高过滤器留住固体物质的能力，从液体中清除杂物。 采用过滤的第二种场合是收集瓷粘土、微粒化学品生产、污泥脱水、煤尘分离、砂土分离，一般固体大于10%的称为“浆状物”，转鼓真空过滤机用于某些浆状物（泥浆）过滤，压滤机用于间歇式过滤过程。回转式过滤器和压滤机通常采用聚丙烯纤维织造布，因为这些场合，磨损是关键。 污水处理厂中使用带式压榨过滤机、鼓式、板式或带式过滤器对污泥进行脱水。近年来这些场合，针刺织物正在代替织造布。尼龙织造布和聚丙烯针刺织物过滤器二者相比，一般喜欢使用非织造布。,石油及其产品的生产中，采用滤烛管进行过滤，过滤烛管通常做成长度250mm、内径30mm、外径60mm的管状器材。非织造布过滤织物可用于过滤油类，如果产品纯度要求很高，如航天液体燃料可采用超细玻璃纤维、聚酯纤维或聚氯乙烯纤维纺粘织物过滤布。 过滤用产品广泛用于食品工业，滤芯式滤水器用于净化水。现代化牛奶过滤采用自动连续过滤系统，这种过滤器用布一定要有足够的抗拉伸强度。 用金属纤维或纱线制成的织造布和非织造布，可用于滤去化学纤维的熔融和纺丝过程中的杂质。,六、 过滤设计,设计过滤用纺织结构材料时，应考虑的因素是流体流速，过滤系统中的压力、颗粒大小及浓度和过滤悬浮物的性质及其组成。当为某特定用途过滤器选用纤维时，务必要考虑它能否承受严峻的环境条件，如温度、磨损、化学作用等。 在大多数工业应用中，采用合成纤维材料的比重正在增加，因为合成纤维具有一些优点，如纤维强度高，滤布重量可以减轻；便于拆装和更换滤布，清除滤渣方便，抗腐烂，过滤能力较高，耐疲劳，尺寸稳定性好、耐高温、耐磨损、耐腐蚀和耐化学剂性能好等。 纺织材料结构的天然随机性使纤维抓住颗粒的概率增大，因此，总的来说，非织造布的过滤效率效果比织造布或针织物的过滤效率要高一些，可认为织造布和针织物是二维结构，而非织造布厚度较厚，具有三维结构，使颗粒的路程延长，而且非织造布更便于做成梯度过滤层结构；处过滤层以较粗的孔径清除较大的颗粒，当流体渐次穿越过滤器时，较细的纤维更小的孔眼可俘较小下的颗粒。,非织造布过滤介质和织造布过滤介质相比，其优点有: 透气率大 过滤效率较高 不易堵塞 不会像织造布那样产生纱线滑移 良好的密封特性 清除滤渣容易,七、过滤材料的性能要求,1.过滤效率：过滤效率即捕集效率、集尘率、净化效率，与材料结构有关，也取决于附着粉尘层的厚度。从滤材结构看，一般短纤维织物滤材较长丝织物滤材效率高。2.容尘量：容尘量指滤材达到指定阻力值时，单位面积存在的粉尘量，以kg/m2计。过滤阻力是随时间的变化而变化的。3.透气量：透气量是指在一定压差下滤材单位面积通过的空气量。透气量取决于滤材的线密度、布的组织及纤维品种。透气量与过滤阻力直接相关，透气量大，则过滤阻力小、能耗低。4.清灰：滤材使用一段时间后积尘量增加，因此需要清灰，这就要求滤材清灰容易。,5.耐温性：采用耐高温材料处理烟气有很多优点，例如可回收