纖維過濾材料概述

    人們對纖維過濾認識來自于為身體的保護。用棉紗布做成口罩，使進入人體的空氣得以凈化。用棉布濾除牛奶中的雜質(zhì)，使喝入的牛奶清潔一些。這樣的過濾是在很低的壓力和常溫下進行的。隨著工業(yè)化的進程，氣體或液體要在有壓力和溫度變化的條件下，做為能源的傳遞介質(zhì)來工作時，對過濾材料有了種種不同的要求。在滿足流體凈化的條件下，有**小的能耗和較長的工作壽命。開始用天然草木棉纖維的濾紙或金屬纖維網(wǎng)，做成濾芯來適應(yīng)過濾的需要。 

  纖維過濾材料的發(fā)展也只不過是幾十年的歷史。在多數(shù)的教學(xué)課本上還沒有較詳細的教材。液體和氣體清潔度等級標(biāo)準(zhǔn)的制定。過濾的基理(慣性攔截、擴散吸附、靜電、沉降、篩分)研究論述的產(chǎn)生，纖維濾材評價檢測手段的出現(xiàn)。使得纖維過濾材料才逐漸增多和規(guī)范化。為了高的過濾效率，要求纖維過濾材料越細越好，因為排列纖維過濾層的比表面大，過濾效率高。高壓降和高溫的環(huán)境又要求纖維過濾層在高溫和大流速下工作。過去可以做到細纖維和耐溫的是玻璃纖維和金屬鎳鉻纖維。直到今天這些過濾材料仍然占很大的比例。

  電子工業(yè)爆炸式速度的發(fā)展，大規(guī)模集成電路和高集成化模塊的生產(chǎn)，要求有更高的凈化空間。給過濾材料提出更高的要求。用熔噴非織布的合成纖維制成的過濾材料不但纖維更細，也不會有玻璃纖維那樣的脆斷性等缺陷。尤其是帶靜電的合成纖維濾材由于對粒子的靜電吸附，在不增加濾材壓力降的條件下能使過濾效率提高許多倍。不同的場合對于過濾效率和在系統(tǒng)中的壓力降和溫度有不同的要求。聚四氟乙烯（PTFE）具有耐高溫、易清洗、**度、高耐磨和非常好的化學(xué)穩(wěn)定性是用于纖維過濾材料的理想材料。但是昂貴的價格和好的化學(xué)穩(wěn)定性，帶來的制成品的粘接工藝性差的問題也是發(fā)展的障礙。用靜電紡絲（ES）技術(shù)制造纖維為納米（nm）級范圍的纖維過濾材料，即納米纖維（毫微纖維）是當(dāng)前的熱點，因為納米纖維制成的高效纖維過濾材料有著很大的發(fā)展?jié)摿Α２煌墓ぷ鳝h(huán)境有不同的過濾材料來適應(yīng)，可以說沒有任何一種過濾材料，在任何的過濾環(huán)境下都是占有優(yōu)勢的。

  空間凈化對纖維過濾材料的要求：

a、纖維的排列是有梯度的：纖維過濾材料的性能是由纖維的適應(yīng)能力、纖維直徑、纖維排列結(jié)構(gòu)、纖維形成網(wǎng)的固定或自粘方式所決定的。我們把纖維材料的厚度方向，看成是許多纖維過濾層的串聯(lián)。從上游（濾入面）到下游（濾出面）應(yīng)該是有梯度的。也就是說從粗過濾層到細過濾層的排列。纖維過濾材料即有大的容塵量又有高的過濾精度。這種要求對任何過濾材料都是需要的。但是國內(nèi)的纖維過濾材料排列很多是沒有梯度的。這也是目前國產(chǎn)過濾材料制造的過濾器壽命短的原由之一。

b、纖維過濾材料應(yīng)該有良好的工藝性：流體經(jīng)過濾材料的流速（流量/面積）越低效率越高。為此要對纖維過濾材料進行彎曲加工（做成折紋形狀），以形成在有限的空間內(nèi)產(chǎn)生**大的過濾面積。目前有許多過濾材料，玻璃纖維濾材雖然有好的過濾性能，彎曲加工時折斷造成濾材旁通，不能制成產(chǎn)品。為了防止折斷，在玻璃纖維濾材兩側(cè)增加了保護層和支承網(wǎng)，這些附加的材料又沒有耐高溫的性能。使纖維過濾材料的整體性能下降。

c、纖維過濾材料應(yīng)該有好的相容性：被過濾的流體性質(zhì)有酸性、堿性和有毒物質(zhì)等。為此過濾材料在與其接觸中不能產(chǎn)生破壞性損傷，有的要求把有毒氣體或液體攔截或吸附。有的纖維材料遇到液體或空氣潮濕纖維就變粗、變形使濾材被堵塞。

d、高溫狀態(tài)下工作的纖維過濾材料：高溫過濾在能源電力、冶金工業(yè)、玻璃工業(yè)、化肥工業(yè)、垃圾焚燒爐等均有應(yīng)用。不但對流體進行凈化，還是一種回收資源的手段。250℃的高溫過濾已有玻璃纖維和聚四氟乙烯纖維過濾材料來適應(yīng)。在玻璃纖維濾材表面上覆合聚四氟乙烯膜的玻璃纖維覆膜濾材具備了二者的優(yōu)良特性，耐溫、耐蝕、表面光滑、憎水和化學(xué)穩(wěn)定性。耐1000℃的就要靠陶瓷纖維了。但是這些濾材的成形和工藝性是有局限性，金屬過濾纖維有良好的韌性、導(dǎo)熱性，還有焊接和再加工的工藝性。如何在滿足高溫的條件下工作，又有價格適應(yīng)的高溫過濾材料是值得研究的。

e、駐極體（帶電合成纖維濾材）：有許多場合是以電暈放電或摩擦生電產(chǎn)生靜電，使纖維濾材的靜電吸附能力大大提高，過濾效率提高5—20倍，纖維濾材壓降也不會增加。

f、抗靜電復(fù)合纖維過濾材料：在水泥、焦粉類的過濾中，濾材表面產(chǎn)生高達10—12（吉歐）GΩ的積聚靜電。使得濾材表面吸附了大量的粉塵，不易脫落而增大系統(tǒng)的壓力降。在纖維過濾材料中加入比例的可導(dǎo)電的不銹鋼纖維，成為抗靜電復(fù)合纖維過濾材料。

g、具有液液分離能力的纖維過濾材料：在液壓系統(tǒng)油中水是有害物質(zhì)。如50萬伏高壓輸變電回路中的變壓器油不但要求凈化，還要求極低的含水量。能在的壓降下具有憎水疏油的作用。聚丙烯過濾材料在200mm水柱壓力下有阻止水通過的能力，玻璃纖維過濾材料經(jīng)過化學(xué)處理可以在500mm水柱壓力下有阻止水通過。聚四氟乙烯用工藝手段涂在纖維過濾材料（化學(xué)或金屬纖維）上用于油水分離的過濾中能除去油中水。但是要達到含油量為2個PPM以下就是比較困難的了。反之有些**的天然礦泉水中有微量的油要除掉，又要求把油吸附住讓水通過。

h、污染物易于從纖維材料表面除去的過濾纖維材料：有許多過濾環(huán)境中，需要不斷的反吹除去過濾材料表面上的污染物，來延長過濾器的壽命。在濾材表面復(fù)合上聚四氟乙烯（膜或纖維）使過濾器的上游表面產(chǎn)生一層比表面積很大又易于與污染物分離的過濾層。這種覆膜過濾材料可以提高壽命6—8倍。