NO和SO2對PPS濾料的影響

毛寧，常德強，柳靜獻，孫熙

（東北大學，沈陽 110004）

NO和SO2對PPS濾料的影響

毛寧，常德強，柳靜獻，孫熙

（東北大學，沈陽 110004）

研究PPS濾料的劣化性能具有十分重要的意義。建立了一種新的濾料劣化測試方法，用來測試濾料在腐蝕性氣體的氣氛下的劣化性能。將PPS濾料分別置于200℃1000ppmNO和200℃1000ppmSO2的氣氛條件下進行測試。結果表明，在NO的氣氛條件下，PPS濾料的經向和緯向強度均出現先增加后降低的趨勢，經向和緯向伸長率出現緩慢下降的趨勢；在SO2的氣氛條件下，PPS濾料的經向和緯向強度均出現先增加后降低的趨勢，經向和緯向伸長率出現緩慢下降的趨勢。

PPS;濾料劣化測試方法;NO;SO2

引言

工業生產是大氣污染的一個重要來源。工業生產排放到大氣中的污染種類繁多，包括煙塵、硫氧化物、氮氧化物、有機化合物、鹵化物、碳化合物等。大氣污染物會對人的健康產生嚴重的危害，造成呼吸道疾病與生理機能障礙，以及使眼鼻等粘膜組織受到刺激而患病[1]。當大氣中污染物的濃度很高時，會造成急性污染中毒，在幾天內奪去人的生命。即使大氣中污染物濃度不高，但人體成年累月呼吸這種污染了的空氣，也會引起慢性支氣管炎、支氣管哮喘、肺氣腫及肺癌等疾病。大氣污染物還會對天氣和氣候產生顯著的影響，如減少到達地面的太陽輻射量、增加大氣降水量、形成酸雨、提高大氣溫度等[2]。

袋式除塵技術作為一種主要的除塵手段，廣泛應用于冶金、鑄造、建材、電力等行業。由于袋式除塵器具有除塵效率高、能夠滿足極其嚴格排放標準的特點，因而受到發達國家的普遍重視[3]。但據統計，袋式除塵器運行中出現的問題有一半以上與濾料有關，所以袋式除塵器性能的優劣主要取決于濾料。全面掌握濾料性能及其選擇方法，對研究、設計和使用袋式除塵器，具有十分重要的意義。

聚苯硫醚（簡稱PPS）纖維是耐化學藥品性良好的纖維，熔點327℃，瞬間耐溫可達到300℃。PPS纖維具有良好的耐摩擦性、難燃燒性、絕緣性和隔熱性，可承受各種強氧化物的氧化腐蝕，不會發生水解。PPS纖維大量應用于垃圾焚燒和燃燒高硫煤除塵的工況條件下。PPS過濾材料具有較高的過濾效率和良好的清灰性能，即使在溫度較高的情況下，表面也只黏附少量的灰塵。

各種工業過程中產生的煙氣環境大多十分惡劣，如電廠鍋爐的煙氣溫度在160℃～200℃之間，其除了含有煙塵、N2、CO2外，還有O2、SOx、NOx等腐蝕性氣體；垃圾焚燒尾氣的溫度在200℃左右，組分有SOx、HCl、NOx、粉塵、劇毒物質二英和重金屬等，而且煙氣濕度大[4]。由于煙氣環境的特殊性，目前使用的聚苯硫醚纖維濾料壽命通常不到2年，而且成本很高。因此，對聚苯硫醚纖維濾料劣化機理的研究也是十分迫切和必要的。從研究其劣化機理出發，有效改善其加工和后處理工藝，可延長其使用壽命[5]。

1 實驗裝置

濾料劣化實驗裝置如圖1所示。該裝置主要由三部分組成，即實驗單元、控制單元和氣體供應單元。其中最重要的單元是實驗單元，它實際上是一個置于恒溫箱中的密閉實驗容器，被測試的濾料將懸掛于該容器中，容器中的氣氛條件將模擬濾料在實際應用中的條件。容器內的溫度和壓力將由控制單元進行調整。氣體供應單元則按照規定的實驗條件，將各種不同的腐蝕性氣體輸入密閉容器中。

圖1 濾料劣化實驗裝置

本研究中將PPS濾料分別置于200℃1000ppmNO和200℃1000ppmSO2的氣氛條件放置不同時間，并分別測定PPS濾料在實驗前后的強度特性，從而研究其在酸性腐蝕性氣體條件下的劣化性能。

2 實驗結果和討論

2.1 NO氣氛下的實驗結果

圖2 時間對PPS濾料強度的影響（1000ppmNO，200℃）

圖3 時間對PPS濾料伸長率的影響（1000ppmNO，200℃）

在200℃溫度下，將PPS濾料置于200℃1000ppmNO氣氛中，經過不同的劣化時間后，測定其強度特性的變化，其結果如圖2、圖3所示。

從圖2和3可以看出，在溫度為200℃、NO濃度為1000ppm的條件下，隨著時間的延長，PPS濾料的經向和緯向強度出現先增后減的趨勢，其初始經向強度為548.8N，緯向強度為1426.1N；200小時后，經向強度為435.8N，緯向強度為916.1N。隨著時間的延長，PPS濾料的經向和緯向伸長率出現下降的趨勢，其初始經向伸長率為19.4%，緯向伸長率47.2%；200小時后，經向伸長率為11.5%，緯向伸長率21.8%。

2.2 SO2氣氛下的實驗結果

在200℃溫度下，將PPS濾料置于SO2濃度為1000ppm的氣氛中老化，經過不同的劣化時間后，測定其強度特性的變化，其結果如圖4、圖5所示。

圖4 時間對PPS濾料強度的影響（1000ppmSO2，200℃）

圖5 時間對PPS濾料伸長率的影響（1000ppm SO2，200℃）

從圖4和5可以看出，在溫度為200℃，SO2濃度1000ppm的條件下，隨著時間的延長，PPS濾料的經向和緯向強度出現先增后減的趨勢，其初始經向強度為347.1N，緯向強度為843.1N；200小時后，經向強度為401.2N，緯向強度為903.9N。隨著時間的延長，PPS濾料的經向伸長率未見明顯變化，緯向伸長率出現下降的趨勢。

3 結論

通過對PPS濾料在酸性氣體下的劣化實驗研究表明：

（1）在200℃1000ppmNO的氣氛條件下，隨著時間的增加，PPS濾料的經向和緯向強度出現先升后降的趨勢，PPS濾料的經向和緯向伸長率出現緩慢下降的趨勢；

（2）在200℃1000ppmSO2的氣氛的條件下，隨著時間的增加，PPS濾料的經向和緯向強度出現緩慢增加的趨勢，PPS濾料的緯向伸長率出現緩慢下降的趨勢。

[1] 陳仁杰，陳秉衡，闞海東.我國113個城市大氣顆粒物污染的健康經濟學評價[J].中國環境科學，2010（03）.

[2] 鄧偉，劉榮花，熊杰偉，陳海波，田宏偉，杜子璇.當前國內酸雨研究進展[J].氣象與環境科學，2009（01）.

[3] N.Mao，Y.P.Yao，M.Hata，M. Wada，and C.Kanaoka，Comparison of filter cleaning performance between VDI and JIS testing rigs for cleanable fabric filter[J]，Powder Technology，2008，180：109-114.

[4] N.Mao，Y.P.Yao and C.Kanaoka，Comparison of filtration performances of cleanable fabric filters measured by VDI and JIS testing rigs，Advanced Powder Technology，2006，17（1）：85-97.

[5] N.Mao，Y.Otani，Y.P.Yao and C.Kanaoka，Modeling the filtration process with a flat-type fabric filter，Advanced Powder Technology，2006，17 （3）：237-256.

Impact of NO and SO2on PPS Filtering Materials

MAO Ning, CHANG De-qiang, LIU Jing-xian, SUN Xi
(Northeastern University, Shenyang 110004, China)

The study on inferior capacity of PPS filtering materials bears an important significance. Set up a new inferior testing method of filtering material to test the inferior capacity of filtering material under the atmosphere of causticity gas. Put PPS filtering materials under the atmosphere condition of 200℃1000ppmNO and 200℃1000ppmSO2and make the test. The result shows that under the atmosphere condition of NO and SO2separately, the longitude direction and latitude direction intensity of PPS filtering materials appear the increasing trend at the beginning and the decreasing trend afterward, the elongation rate of longitude direction and latitude direction appear the decreasing trend slowly.

PPS; inferior testing method of filtering material; NO; SO2

X701

A

1006-5377（2014）01-0025-03

注：本項目由基金項目國家高技術研究發展計劃項目（2013AA065101）和江蘇省科技成果轉化專項（BA2012021）資助完成。