净化PM2.5微孔结构滤料的制备与研究

来源 :天津工业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:guohui413
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近年来,我国雾霾天气愈发严重,空气中PM2.5微细颗粒物的含量愈发增多:且因其粒径较小,富含数量较多的有毒、有害物质,长期停留在大气之中并能够长距离的输送,对空气质量以及人的健康有很大的影响,必须加紧对其的治理工作。本文通过使用针剌工艺制备聚苯硫醚(PPS)微孔结构滤料;再通过采用水剌工艺改进滤料的性能;然后采用聚四氟乙烯(PTFE)乳液后整理的方法改进针刺滤料的性能;并通过设定正交试验探索PTFE乳液后整理的最优工艺;最后使用锥形量热仪(CONE)测试PPS针刺微孔结构滤料的燃烧性能,并进行分析研究。通过针刺工艺制得针刺滤料,经研究发现较大克重和针刺密度的滤料微孔平均孔径较小,PM2.5分级过滤效率和过滤阻力较大;经分析认为针剌滤料孔径大、过滤效率低有待进一步改进。采用水刺工艺对针刺滤料进行加固,发现水刺道数从1增加到6,滤料的平均孔径减小,PM2.5分级过滤效率增大;当水刺压力从20bar增大到60bar时,滤料的平均孔径减小,PM2.5分级过滤效率增大;但当水刺压力增加到70bar时过滤效率反而减小。分析实验结果得出5次道数、60bar压力为最优水刺工艺,最优滤料的PM2.5分级过滤效率为26.76%、微孔平均孔径为29.13um,相对于针刺滤料来说,纤网缠结效果、过滤效率等方面都比较好。通过对PPS针刺滤料进行PTFE乳液整理单因素实验,发现整理液浓度从50g/l增至90g/l时滤料的PM2.5分级过滤效率先增大后趋于平稳,微孔孔径先减小后趋于平稳;焙烘温度由140℃增加到220℃时滤料的PM2.5分级过滤效率先大幅度的上升后上升幅度变小,平均孔径有大幅度下降:焙烘时间由1 min增加到9 min时滤料的PM2.5分级过滤效率有大幅度上升,平均孔径先下降后趋于平稳。通过正交试验,得到PM2.5分级过滤效率的最优工艺搭配为:涂层方法采用浸渍法,整理液浓度为70g/L,预烘温度为60℃,预烘时间为15min,焙烘温度为180℃,焙烘时间为5min。采用最优工艺制得的PTFE覆膜滤料微孔孔径较小、孔径分布范围窄且较均匀,平均孔径为13.78um,PM2.5分级过滤效率为46.36%,过滤性能有很大提高。最后通过使用CONE对PPS针刺滤料进行燃烧性能测试,发现其燃烧时的pkHRR只有75.26 kw·m-2,热裂解速度较小,不会很迅速的燃烧,CO的释放量只有51.17 ug·g-1,燃烧危险性小。
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