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        ? ? PTFE即為聚四氟乙烯,俗稱“塑料王”,它是由四氟乙烯經聚合而成的具有特殊性能的含氟高聚物材料,氟原子以有規則的緊密堆積的方式覆蓋了整個高分子鏈的表面,對骨架碳原子起到屏蔽作用,因此PTFE具有優良的耐高溫性、耐腐蝕性、電絕緣性能、密封性等。能在-190~250℃的溫度下長期工作。除熔融金屬鈉和液氟外,能耐其他一切化學藥品。

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        近幾年以來,人們對于空氣質量要求越來越關注,國家環保部門對大氣污染物排放實行了越來越嚴格的標準。傳統濾料對于1um以下,特別是0.2~0.4um之間的粉塵顆粒去除效率較低,因此排放濃度仍然很高,整體排放濃度范圍在40~80mg/m3左右,顯然使用傳統濾料很難達到最新的排放要求,而采用PTFE覆膜濾料可以將排放濃度控制在10mg/m3,甚至更低,這樣就很好的控制了大氣污染物的排放。

        PTFE覆膜濾料的特點

        PTFE覆膜濾料的過濾原理

        ? ?濾料的過濾方式主要有深層過濾和表面過濾兩種方式,如圖所示,傳統濾料的深層過濾主要依靠依一次粉塵層的作用,為保證濾料持續工作,應該定期對濾料進行清灰,清灰時應盡量做到不破壞“一次粉塵層”。在過濾過程中,一次粉塵層只是在一段時間內效率比較高,而且深層過濾對細小顆粒的捕集的效率非常低。一次粉塵層出于形成→穩定→清灰破壞→形成的反復狀態。而覆膜濾料則屬于表面過濾,覆膜濾料利用其微孔結構改變了普通濾料的過濾機理,由普通濾料的深層顧慮機理轉變成為表面過濾機理。覆膜濾料的過濾過程中,基布和針刺氈只起到了支撐的作用,它無需依靠在濾料表面再形成的粉塵初層進行過濾,PTFE膜層本身就能起到一次粉塵層的作用。這樣一來覆膜材料從一開始效率就很高,不需要一次粉塵層來提高效率。薄膜濾料除塵主要利用微孔薄膜的微濾作用,這也是新型薄膜濾料與傳統濾料除塵機理的區別所在。

        濾料的兩種方式

        工業除塵設備

        PTFE覆膜濾料的過濾特性

        對于顆粒物,Burton等人和Jiang等人的研究都表明,PTFE膜對于亞微米級顆粒物以及納米顆粒物的過濾效率都很高。前者使用測試塵的是0.35um單分散相聚苯乙烯乳膠(PSL)和0.01-0.6um氯化鈉(NaCl),后者使用的是微米級滑石粉顆粒物和CaCO3納米顆粒。因此PTFE膜是微米級顆粒物很好的表面過濾濾料。此外4小時用PSL顆粒物對PTFE過濾器進行積塵實驗,發現效率變化不大。

        對于微生物,Burton等人用0.9um芽孢桿菌和MS2進行實驗,發現過濾效率>93%,而且濾料對病毒的過濾效率影響大于細菌。PTFE過濾器對于細菌和病毒的效率都很高,0.3um孔徑的PTFE和3um的PTFE都可以用于有效捕集細菌。

        PTFE的膜孔孔徑分布及孔隙率

        PTFE膜微孔可達109-1014個/cm2,孔徑只有0.3-0.5微米,可除去0.1微米以上塵粒。這是由于PTFE膜的多層次、網狀交錯結構使得截留的顆粒物直徑小于孔徑,過濾效率高,過濾阻力較低。但PTFE膜上微孔分布不均及孔徑大小不一致,這會對復合濾料的過濾效果及透氣性能產生不利影響。從生產工藝上看,PTFE膜由氟塑料經雙向拉伸得到,在拉伸過程中,膜中微孔被打開,形成不粘性超細結構。PTFE覆膜過濾器的過濾效率和透氣性主要取決于膜的性能,在保證覆膜濾料的過濾效率前提下,為了降低阻力、延長壽命,要求微孔膜的孔徑小且分布均勻,而且要求在一定強度條件下膜孔的孔隙率要高。

        國外研究人員對生產工藝進行了研究,結果表明,橫向擴幅倍數、縱向擴幅倍數和定型溫度越高,PTFE薄膜開孔率和孔徑越大。橫向擴幅速度越高,薄膜開孔率越大,孔徑就越小。韓國的Huang等人使用PID控制PTFE擠壓系統,用非對稱加熱系統來精確控制PTFE的拉伸操作。研究發現在相同的加熱時間段,提高拉伸速率可以得到大的孔徑和更寬的孔徑分布。加熱時間縮短、在不對稱加熱過程中拉伸,PTFE膜的孔隙率從50%增加到70%,平均孔徑從0.15um降低到0.08um。

        PTFE覆膜濾料的優勢

        PTFE覆膜濾料應用在對PM2.5的控制上主要有以下優勢:

        ①過濾效率高,經美國ETS公司的檢測PTFE覆膜濾料對PM2.5的排放濃度為零,真正意義上實現了對PM2.5的零排放,如下圖所示。

        美國ETS公司對PTFE覆膜濾料的檢測報告

        工業除塵設備

        ②表面過濾易于清灰,除塵效果好且穩定性高,由于PTFE覆膜濾料實現表面能極低,所以與粉塵剝離性較好,與傳統濾料相比,阻力損失較小。

        ③透氣性能好,PTFE微孔膜的孔隙率高達85%以上,很好的解決了透氣量的問題。

        ④使用壽命較長,由于聚四氟乙烯耐酸堿及耐高溫性能優異,比其他材料具有更高的使用壽命,另外由于表面過濾,清灰次數多,磨損也會適當減少,大大提高了濾筒的使用壽命。

        ⑤運行費用低,運行能耗少。

        應該行業

        垃圾焚燒

        垃圾焚燒中不可避免地會產生大量的污染物,并且具有以下特點:

        (1)煙氣中存在顆粒物、酸性氣體、重金屬和有機劇毒性污染物;

        (2)煙氣含濕量高、露點溫度高、過濾器易結露;

        (3)高低溫煙氣交互存在;

        (4)脫酸處理產生的顆粒物易吸潮導致清灰困難和管道堵塞;

        (5)煙氣腐蝕性強,為了符合國家排放標準,尤其是在降低飛灰中亞微米級顆粒物濃度方面,通過使用以PTFE為基布、P84為面層的針刺氈濾料、GORE和BWF Envirotec的PTFE覆膜濾袋,在垃圾焚燒發電廠的煙氣凈化中取得了較好的效果。

        焊接工廠

        ? ?焊接過程產生的煙塵對操作工人健康有害,同時焊接會產生大量熱量,此外焊接工藝對相對濕度也有要求。針對焊接的上訴特點,在除塵設備中采用PTFE膜濾筒式過濾器,并采用合適的氣流組織形式,可實現焊接污染物的有效治理,并降低運行費用。

        潔凈室

        ? ?在生物、食品、醫藥、醫療行業中對空氣潔凈度級別較高的潔凈室領域,PTFE覆膜濾料過濾器具有穩定性好、抗腐蝕、相同的阻力條件下流量大等特點,能夠滿足高效空氣過濾的要求。

        其他行業

        ? ? 諸如電廠、水泥等等工業在作業工程中會排放大量大氣污染物,使用PTFE膜過濾材料能有效攔截這些污染物,排放出潔凈的空氣。

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