高耐酸玻纖覆膜濾料耐腐蝕性能及應用研究

馬開永，陳德全，何建明，郭兵強

（重慶國際復合材料有限公司，重慶 400082）

高耐酸玻纖覆膜濾料耐腐蝕性能及應用研究

馬開永，陳德全，何建明，郭兵強

（重慶國際復合材料有限公司，重慶 400082）

針對傳統(tǒng)玻纖覆膜濾料存在的問題，開發(fā)了高耐酸玻纖覆膜濾料，其耐酸性能較普通E玻纖濾料用玻纖基材的耐酸性能提高了一個數(shù)量級，耐堿性能比C玻纖略好，與E玻纖相比提升顯著，拉伸強度和耐折性要高于E玻纖濾料E750，與E玻纖濾料透氣性基本一致。過濾性能測試表明，排放濃度為0.0000417g/m3，PM2.5過濾效率達到99.99960%，總過濾效率達到99.99977%，基本達到了“零排放”。在燃煤電廠的應用壽命已超過了22,000小時。

高耐酸；玻纖膨體覆膜濾料；耐腐蝕性；力學性能；耐折性；過濾效率

1 前言

當前，我國大氣污染形勢嚴峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細微顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出，損害人民群眾的身體健康，影響了社會和諧穩(wěn)定。十八屆三中全會以來，環(huán)境保護前所未有地被提升到了國家戰(zhàn)略高度。

袋式除塵器或電袋除塵器是實現(xiàn)PM2.5有效治理、成熟的工業(yè)除塵技術[1]，濾袋作為袋式除塵器的核心部件，是影響除塵效率、運行成本的關鍵因素[2]，是袋式除塵器進一步推廣應用的重要影響因素。

玻纖由于具有耐水解、耐高溫、強度高及伸長小等優(yōu)點[3]，現(xiàn)已發(fā)展為高性能濾料的主要材料。高性能濾料綜合性能對比見表1。

表1 高性能濾料綜合性能對比

玻纖濾料由于耐酸性能、耐折性能相對較差，應用范圍受到局限[4]。如果能有效改善耐酸性和耐折性，玻璃纖維濾料將會獲得更大的市場機會。

2 實驗材料與方法

2.1 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料

采用高耐酸玻璃配方，生產(chǎn)成5～6.5μm的超細纖維，經(jīng)加捻、膨化后織成300～900g/m2的膨體機織布，經(jīng)CPIC專有的PTFE浸漬乳液處理后，表面覆合ePTFE膜制成高耐酸玻纖膨體覆膜濾料。

2.2 耐酸堿腐蝕性能測試

采用浸泡失重法測試玻纖膨體覆膜濾料的耐酸堿腐蝕性能。取750g/m2的中堿玻纖（C玻纖）膨體機織布、普通無堿玻纖（E玻纖）膨體機織布、高耐酸玻纖膨體機織布（S750）各30g，分別在80℃的4%H2SO4溶液、4%HNO3溶液、2%H2SO4+2%HNO3溶液、0.1mol/L的NaOH溶液中浸泡24h、48h，取出烘干后稱重，計算失重率。

2.3 拉伸強度測試

拉伸強度按《紡織品織物拉伸性能》（GB/T3923.1-2013）檢測方法進行。耐酸處理方法：《袋式除塵器技術要求》（GB/T6719-2009）附錄D。

2.4 耐折性分析

依照ASTM D2176耐折測試方法進行。

2.5 透氣性測試

按《紡織品織物透氣性的測定》（GB/T5453-1997）測試方法進行，測試儀器為瑞士TEXTEST FX3300-IV透氣性測試儀。

2.6 粉塵過濾效率測試

采用ASTM D6830-02測試標準，引入美國Filteq FEMA 1-AT粉塵過濾效率測試系統(tǒng)進行測試。

3 實驗結果

3.1 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）用玻纖基材耐酸堿腐蝕性能

高耐酸玻纖膨體覆膜濾料與C、E玻纖的耐堿性能比較見圖1、圖2。

圖1 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料與E玻纖的耐酸性能比較

從圖1和圖2可以看出，高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）用玻纖基材的耐酸性能較普通E玻纖濾料用玻纖基材的耐酸性能提高了一個數(shù)量級，耐堿性能比C玻纖略好，與E玻纖相比提升顯著。

圖2 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料與C、E玻纖的耐堿性能比較

3.2 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）拉伸強度比較（見表2）

表2 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）拉伸強度比較

3.3 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）耐折性分析（見表3）

表3 耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）耐折性比較

由表3可看出，酸液侵蝕前，高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）的耐折性能均優(yōu)于E玻纖濾料E750，酸液侵蝕后，其耐折度優(yōu)勢同樣更加顯著。

3.4 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）透氣性分析（見表4）

表4 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）透氣性比較

從表4的透氣性測試結果可知，高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）與E玻纖濾料透氣性基本一致。

3.5 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）過濾性能分析

對高耐酸玻纖覆膜濾料（S750F10）樣品進行測試，測試條件見表5，測試結果見表6及圖3，所有數(shù)均由美國ETS測得。

表5 過濾性能測試參數(shù)

表6 過濾性能測試結果

由表6可知，經(jīng)過3s間隔10,000次的定時老化噴吹后，穩(wěn)定階段和性能測定階段的平均清灰周期為161s和162s，變化非常小，可見濾料阻力比較穩(wěn)定。排放濃度為0.0000417g/m3，PM2.5過濾效率達到99.99960%，總過濾效率達到99.99977%，基本達到了“零排放”[5]。

圖3 性能測定階段殘余阻力

由圖3可看出，性能測定階段，初始殘余阻力為340.70Pa，最終殘余阻力為362.10Pa，阻力上升較小且比較穩(wěn)定。玻纖覆膜濾料因表面有一層ePTFE微孔膜，能夠將粉塵有效攔截在濾料表層，同時有利于清灰，大大降低了阻力的上升時間，實現(xiàn)了“表面過濾”機理[6]。

4 燃煤電廠應用實例

高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）于2014年7月在山西某電廠的發(fā)電機組除塵器改造工程中使用，其工況條件及運行情況見表7，濾料應用周期強度保留情況見表8。

表7 工況條件及運行情況

表8 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）應用周期強度保留

目前該電廠的除塵機組仍在正常運行中，至今已超過2.2萬h，行業(yè)內(nèi)專家評估，濾料使用壽命應能夠達到技術要求的3萬h。

5 結語

玻璃纖維的耐腐蝕性和耐折性能對玻纖濾料的使用壽命及應用范圍有著重要影響[7、8]。高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）采用全新的耐腐蝕玻纖，且玻纖原紗具有更細的纖維直徑及更高的力學性能，能從源頭上大幅提高玻纖濾料的耐腐蝕性及耐折性能，使其在高性能濾料中的優(yōu)勢中更加突出，將會迎來更大的市場機遇。

[1] 王正新.用于垃圾焚燒爐的耐高溫防酸復合濾料的研究與開發(fā)[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2007（10）.

[2] 楊建勛，張殿印.袋式除塵器設計指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2012（3）.

[3] 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會.袋式除塵器濾料及配件手冊[M].沈陽：東北大學出版社，2007（6）.

[4] 梁珍，沈恒根.袋式除塵高溫過濾材料特性研究[J].建筑科學.2010，10（26）.

[5] 楊東，等.新型超細梯度結構濾料的性能研究及應用[J].化纖與紡織技術，2015，11（44）.

[6] 鄭智宏，等.PPS覆膜濾料的過濾性能及其在燃煤電廠的應用[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2010（3）.

[7] 周維真.高溫高效玻璃纖維針刺氈濾材的特性及其應用[J].玻璃纖維，1995（2）.

[8] 婁可賓，等.燃煤鍋爐用高溫濾料研究與應用[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2007（4）.

Research on Corrosion Resistance and Application of Covering Membrane Filter Materials of High Acid-resisting Glass Fiber

MA Kai-yong, CHEN De-quan, HE Jian-ming, GUO Bing-qiang

X701 文獻標志碼：A 文章編號：1006-5377（2017）09-0050-04