天然納米纖維在空氣過濾材料中的應用

胥紹華

(奧斯龍紙業 (濱州)有限公司,山東濱州,256600)

天然納米纖維在空氣過濾材料中的應用

胥紹華

(奧斯龍紙業 (濱州)有限公司,山東濱州,256600)

文章介紹了納米纖維特性及其在空氣過濾材料中的應用,通過實驗證明,納米纖維的加入,使空氣過濾效率和容塵量有了大幅提高。

納米纖維;過濾材料;過濾特性;應用

納米技術是一種新型科技,從 20世紀 80年代誕生至今表現出了強有力的生命力,得到了飛躍發展。到 2005年為止,國內納米技術應用發展勢頭較好的行業有精細化工、紡織、建筑、材料工業等,在過濾領域,納米技術應用于復合型和功能性空氣過濾材料,主要表現形式為納米纖維和納米微粒。

1 納米纖維用于空氣過濾材料中

納米纖維過濾層質量輕、滲透性好、比表面積大、孔隙率高、內部孔隙的連通性好、容易與納米級的化學物質或功能性物質相結合,很適合用作過濾材料。

由于納米纖維具有較大的比表面積、表面能和表面張力,所以增加了空氣中懸浮微小顆粒在其表面沉積的概率,從而提高了其過濾效率。與傳統植物纖維相比較,空氣過濾過程中在同等氣壓損失下,納米纖維對于顆粒過濾的直接攔截效應和慣性沖擊效應更為顯著,有利于提高過濾效率,降低阻力,延長使用壽命。納米纖維在空氣顆粒過濾中的優勢,使其將逐步取代傳統植物纖維濾材應用于各種空氣過濾裝置中。

2 天然納米纖維的微觀結構與纖維分布

目前國內外現有的過濾材料只能凈化直徑≥10 μm的顆粒。但是,直徑小于 10μm,特別是直徑為1～2μm的顆粒對人體的危害最大,例如,二惡英這種致癌物往往會吸附在這些小顆粒上;另外,在超凈水、超凈油的制備方面也存在相同的問題。奧斯龍紙業 (濱州)有限公司生產的超凈納米過濾材料可以解決這些問題。

奧斯龍 (濱州)有限公司生產的 EFTecTM纖維(天然納米纖維)是以木漿為原材料生產的原纖化纖維,纖維直徑在 50～500 nm之間,纖維直徑分布與微觀結構見圖1和圖2。這些原纖化納米纖維能夠對空氣中直徑 1μm粉塵的過濾效率達 100%。

圖1 EFTecTM纖維直徑分布圖

圖2 EFTecTM纖維微觀結構

3 天然納米纖維濾材實驗與分析

實驗采用 1種現有的標準過濾材料和 3種奧斯龍(濱州)有限公司生產的過濾材料制作相同的空氣濾清器,在相同的條件下進行測試。

3.1 4種過濾材料的物理性能

表1 4種濾材物理性能

3.2 實驗

3.2.1 產品制備:將不同規格的植物纖維與納米纖維按比例在水力碎漿機中混合、疏解后,經斜網成形器成形、干燥,用樹脂浸漬經二次干燥得到納米纖維濾紙。根據空氣濾清器結構經濾芯褶疊生產線加工做成 Ф328 mm×400 mm筒狀空氣濾清器。

3.2.2 主要設備與檢測儀器:HD-10厚度測試儀;YG461E/Ⅱ透氣度儀;庫爾特孔徑儀;Palas空氣濾清器測試儀。

3.2.3 實驗條件

(1)符合標準 ISO5011標準;

(2)測試:空氣過濾器對顆粒的過濾效率、容塵量和阻力;

(3)發生顆粒:AC細塵及碳黑;(4)發生原理:粉塵擴散;

(5)氣溶膠物質:非黏性干粉;

(6)粒徑范圍:0.1～200μm;

(7)發塵速率:10～530 g/h;

(8)氣體流量:0.5～2.5 m3/h;

(9)壓縮空氣要求:最大 600 kPa。

3.3 實驗結果

通過實驗數據統計,繪出過濾材料的阻力與穿透率和容塵量的變化關系曲線,見圖3、圖4。

從圖3、圖4可看出,與標準過濾材料相比,添加了納米纖維過濾材料,其標準穿透率大幅降低,即過濾效率提高;容塵量也大幅提高,說明納米纖維具有優良的過濾與吸附性能。

4 結 論

本實驗通過添加天然納米纖維制備了幾種空氣過濾材料并對其進行性能測試,結果表明,天然納米纖維能夠提高過濾材料的效率和容塵量,降低進氣阻力,延長使用壽命,是一種高效率、高容塵量的過濾材料,為生產高精度過濾材料奠定了技術基礎。

[1] High efficiency and high capacity filter media United States Patent,5714067[P].1998.

[2] 梁 川,熊順舉,趙 璜.高精度油濾紙的研制[J].中國造紙,1998,17(9):12.

Application of Natural Nano-fibers in A ir FilterMaterial

XU Shao-hua
(Ahlstrom B inzhou m ill,B inzhou,Shandong Province,256600)

The property of nano-fibers and its application in air filter material were introduced.Taking several filter materials containing nano-fibers for example,the function of nano-fibers in air filtermaterialwas illustrated.

nano-fibers;air filtermaterial

TS761.2

A

0254-508X(2011)06-0075-02

(E-mail:xshpaper@163.com)

胥紹華先生,工程師;主要從事特種紙的開發與生產工作。

2011-01-25(修改稿)

(責任編輯:常 青)