解決工業除塵中PM2.5排放控制的PTFE膜覆合濾料

2012-06-12 來源：CFS責任編輯：未填瀏覽數：1163 中國過濾分離網

核心提示：本文概述了一種解決工業除塵中 PM2.5排放控制的聚四氟乙烯（ PTFE）膜覆合濾料。討論了符合工業除塵中 PM2.5排放要求的 PTFE膜覆合濾材多層結構要求及相關性能評估。

1、聚四氟乙烯（PTFE）的特性

PTFE有很長的碳直鏈，氟原子對稱地排布在碳鏈周圍， C-C鍵和 C-F鍵都是很強的鍵，如圖 1所示。氟原子是元素周期表中電負性最強的元素，氟原子間不存在共享電子，同時氟原子的電子云為碳鏈形成了螺旋式保護層。

圖1　聚四氟乙烯分子結構

由于 PTFE具有獨特的分子結構，因此其具備很好的化學性能穩定、熱性能穩定性、非極性以及低表面能，相關性能參數詳見表 1。在應用領域，由 PTFE原料制備的微孔膜可耐大部分化學溶劑及氣體，可耐高溫，表面不粘附性，強疏水性及防濕性等其他材料很難共有的一些優異性能。

表1聚四氟乙烯的一些性能參數

2、適用于工業除塵的PTFE膜

PTFE膜覆合濾料在工業除塵中的應用是表面過濾機理的體現，截留對象在濾料的表面被截留，不進入過濾料的內部。表面過濾突出的優點是：

a、不需要預過助濾劑，依靠膜的微孔對顆粒進行截留；

b、在膜表面形成梯度濾餅作為預過濾，壓損上升緩慢；

c、光滑的膜表面具有優良的清灰效果，降低過濾及脈沖反吹的能源損耗。

在表面過濾中，表面膜的抗拉強度及抗刺穿強度尤為重要。為了防止膜覆合材料在使用過程中表面被顆粒物刺穿， PTFE膜需要一定的厚度。目前商業化 PTFE膜的普遍厚度在3-8微米，這樣的厚度的 PTFE膜遠遠不能滿足在使用過程中抗刺穿的需求。一般而言，只有當 PTFE膜的厚度達到 10微米以上，覆膜材料在長期使用過程中不宜被破損刺穿。另一方面，運行過程中，覆膜材料與網籠中直接接觸，網籠中的豎向筋對料有拉伸作用，所以覆膜材料在橫向方向需要具有一定強度，在反復拉伸過程中，膜不被破壞。提高膜厚度也是提高膜橫向強度的有效方式。

傳統的 PTFE膜制造工藝，提高膜的厚度，往往同時降低流速。而用于工業除塵的濾料流速需要大于 4.0cm/s（測定壓力 125Pa）。通過 4年的自主研發，朝暉公司開發了一種新型的膜制造工藝，制備了厚度為 15±2um，單向片纖結構的 PTFE膜，微觀結構詳見圖 2。膜的平均孔徑為 1.0 um，孔徑分布為 0.8-1.5。

膜的效率為 97%~99.7%（顆粒： 0.3 um NaCl氣溶膠；流速： 5.3cm/s），同時膜的阻力小于 60Pa。

圖2　PTFE膜的 SEM照片

3、PTFE膜覆合材料的性能評估

PTFE膜覆合材料通過瞬間界面熱覆合制備而成，具有優異的界面結合強度。日本 AMBIC公司對朝暉 PTFE工業除塵覆膜濾料的進行了系統的檢測評估：覆膜濾料的流速大于 5.0cm/s（測定壓力 125Pa，測定面積 38cm2），效率 >97%（顆粒： 0.3 um NaCl氣溶膠；流速： 5.3cm/s；測試面積： 50.24 cm2）。同時還進行了清灰效果檢測，如圖 3所示。從圖中可以看到，朝暉 PTFE覆膜材料在運行過程中阻力上升緩慢，清灰效果優異。