非织造空气过滤材料对pm25的过滤性能研究

非织造空气过滤材料对pm25的过滤性能研究

随着国家环保质量素质的重要性，2.5已纳入新的土壤环境质量评价体系。国家环保部门近期公布的《环境空气质量标准》修订版指出:我国PM2.5年和24h平均浓度限值分别定为0.035μg/m中央空调系统没有对环境空气中的微细颗粒物进行有效过滤是造成公共建筑物内PM2.5浓度超标的主要原因1颗粒物过滤系统非织造空气过滤材料纤维均匀分布且无明显方向性,纤维受到上层纤维遮蔽的程度最小,具有大量蓬松的孔隙结构,被过滤的颗粒物可与纤维在蓬松的孔隙中广泛接触,能充分发挥截留、惯性、扩散和重力沉降等机械捕集机理以及静电效应的作用。普通针刺和熔喷非织造过滤材料主要通过机械方式来捕集颗粒物,静电效应小。2空气过滤材料过滤性能测试根据国家标准GB/T14295—1993、GB12218—1989和欧洲标准EN779∶2002,设计如图1所示的空气过滤材料过滤性能测试装置2.1过滤材料的过滤性能采用图1所示的测试装置,以环境空气中的PM2.5为过滤对象,在不同风速下对平方米克重接近、纤维平均直径为18.5μm的丙纶针刺(Z系列)、平均直径为17.6μm的熔喷(R系列)和平均直径为19.8μm的丙纶针刺驻极体(J系列)空气过滤材料的过滤性能进行测试,滤料规格及其在不同风速下的过滤效率(η)和过滤阻力(ΔP)见表1。可见,各种过滤材料随着平方米克重的增加,其过滤阻力上升,对PM2.5的过滤效率上升;随着过滤风速的增加,过滤阻力上升,对PM2.5的过滤效率下降。对比各种过滤材料在风速为0.8m/s时的过滤性能发现:熔喷过滤材料(R2.2过滤材料的总开染量和使用寿命2.2.1过滤材料容尘量的确定先测试清洁状态下过滤材料的初阻力和质量,然后采用图1所示的测试装置,在气流入口处用5000目烘干滑石粉进行人工发尘,过滤风速取0.8m/s,当过滤阻力达到初阻力的两倍时,停止发尘,称取滤料的质量,根据发尘前后过滤材料质量的变化,计算出过滤材料的容尘量,见表2。可见,各种过滤材料随着面密度的增加,其容尘量上升。对比面密度接近的不同品种过滤材料的容尘量:驻极体过滤材料>针刺过滤材料>熔喷过滤材料,且面密度越高,不同品种过滤材料的容尘量相差越大。2.2.2过滤器过滤效率容尘量与过滤材料的使用寿命密切相关式中:T——过滤器使用时间,d;P——过滤材料的容尘量,g/mNQ——过滤器的风量,mt——过滤器运行时间,h;η——过滤器的过滤效率,%。可见,针刺过滤材料制成的过滤器具有较高的使用寿命,而熔喷过滤材料的使用寿命最短。结合过滤风速为0.8m/s时过滤材料的过滤效率和过滤阻力,发现针刺过滤材料制成的过滤器虽具有较长的使用寿命,但过滤效率低;熔喷过滤材料制成的过滤器虽具有较高的过滤效率,但使用寿命短,且过滤阻力大;而驻极体过滤材料制成的过滤器具有使用寿命长、过滤效率高和过滤阻力小的特点,更适合对环境空气中的PM2.5进行有效过滤。下面对驻极体过滤材料的过滤性能进行综合评价。3过滤性能聚类系数矩阵采用灰色聚类分析方法,在过滤风速为0.8m/s的情况下,对驻极体过滤材料的过滤性能进行综合评价将综合性能分为好、中、差3种,记为3个灰类,得聚类系数矩阵如式(3)所示。数据由4行3列组成,4行分别代表4块试样的过滤性能等级,3列从左到右分别代表好、中、差3个灰类区间,每一行中最大的数值处于哪一列,就说明该种试样的过滤性能处于哪一个等级,且数值越大,效果越显著。可见,驻极体过滤材料的面密度越大,其过滤性能越好。4异丙醇清洗过滤材料过滤特性驻极体过滤材料是在机械捕集的基础上附加了静电效应,其在捕集环境空气中带有电荷的微细颗粒物时,就会使材料中的一些电荷被中和,同时还存在静电衰减的问题可见,经过异丙醇清洗后的驻极体过滤材料对PM2.5的过滤效率明显下降,在过滤风速为0.8m/s时,J3和J4的过滤效率分别由83.7%和85.2%下降至26%和28.6%,过滤阻力分别由125.4Pa和112.6Pa下降至104.2Pa和102.8Pa,变化不明显。因此,在使用驻极体过滤材料制成空气过滤器时,必须要考察其过滤性能的稳定性,分析其所处的大气环境,避免使用过程中静电荷被迅速中和,出现过滤效率急剧下降的问题。5)初级过滤器(1)普通针刺过滤材料由于过滤效率低,不适合直接用来对环境空气中的PM2.5进行过滤;但对新风进行二级过滤,由于其过滤阻力小,可制成初级过滤器对环境空气中的微细颗粒物进行初步过滤,以减轻二级过滤器