本發(fā)明涉及非織造復合過濾材料,具體為一種高溫煙粉塵用過濾材料及其制備方法。
背景技術:
針對當前嚴峻的大氣污染形勢,國家積極推進大氣污染治理工作,并多次提高重點行業(yè)煙(粉)塵排放標準。這些措施對我國大氣污染防治雖然起到了一定的推動作用,但是未能從根本上解決PM2.5濃度超標的問題。原因是PM2.5顆粒是形成霧霾主要成分之一,也是最難去除的成分。目前,國內在鋼鐵、電力、水泥和垃圾焚燒等行業(yè)廣泛使用的耐高溫煙塵過濾用袋式除塵器在去除PM10以上顆粒物的過濾效率普遍達到99.9%以上,但是對PM2.5幾乎達不到過濾。
目前,高溫煙塵過濾用袋式除塵器主要采用耐高溫針刺氈濾料,屬于深層過濾,即依靠纖維以及截留在纖維濾料上的粉塵層進行分離,且廣泛使用的耐高溫纖維材料如聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚四氟乙烯等,雖然耐高溫,能持續(xù)使用,但是成本高昂,對高溫粉塵的過濾精度不夠,無法過濾粉塵中PM2.5成分。玻璃纖維濾料也是常用的高溫濾料之一,廣泛地應用于電力、冶金、垃圾焚燒等煙氣治理系統(tǒng)中。玻纖濾料種類很多,普通玻纖脆性大,導致純玻纖針刺濾料的柔韌性、可紡性差,加工困難。申請?zhí)?01120458469.1公開了一種玻纖覆膜濾料,其是通過對玻纖針刺氈進行PTFE乳液浸漬處理后,再覆上多微孔的聚四氟乙烯薄膜,提高濾料的表面光滑性、憎水汽性、化學穩(wěn)定性和強度、耐折性,但未能有效去除高溫粉塵中PM2.5等微細顆粒物,即便能高效過濾,但存在著通量低、過濾阻力大(持續(xù)運行阻力一般為1200-1800Pa)、反沖洗頻率高,原料成本及運行成本高等問題。而常溫過濾用的超細纖維濾料,如:紡粘超細纖維、熔噴超細纖維、海島超細纖維等,可以有效過濾PM2.5,且過濾阻力低,但其不耐高溫,且容塵后不易清灰,無法應用于高溫粉塵過濾。此外,目前濾袋縫合大多采用線縫合,有研究表明,其對濾袋的過濾性能有一定影響。因此,需要研發(fā)一種高過濾效率、低過濾阻力、耐高溫且容塵后易清灰的過濾材料。
技術實現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術的不足,本發(fā)明擬解決的技術問題是,提供一種高溫煙粉塵用過濾材料及其制備方法。該過濾材料利用超細玻纖非織造布作為核心過濾層,耐高溫纖維非織造布與耐高溫纖維機織布的復合體作為超細玻纖非織造布的上下包覆層,然后經(jīng)過超聲波粘合或縫合線縫合加固,制得高溫煙粉塵用過濾材料。
本發(fā)明解決所述過濾材料技術問題的技術方案是,提供一種高溫煙粉塵用過濾材料,其特征在于該過濾材料由五層對稱復合結構構成,采用超聲波粘合或縫合線縫合加固,包括最外層的耐高溫纖維非織造布、次外層的耐高溫纖維機織布和中間層的超細玻纖非織造布;
所述耐高溫纖維非織造布是以耐高溫有機纖維為原料,采用針刺或水刺工藝制備而成;所述耐高溫纖維機織布是以耐高溫纖維為原料,采用平紋機織工藝制備而成;所述超細玻纖非織造布是以超細玻璃纖維為原料,采用熔融紡絲直接成網(wǎng)或短纖濕法成網(wǎng)工藝制備而成。
本發(fā)明解決所述制備方法技術問題的技術方案是,提供一種高溫煙粉塵用過濾材料的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)耐高溫纖維非織造布的制備:將耐高溫有機纖維經(jīng)過開松、梳理形成單層纖網(wǎng),單層纖網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)或折疊鋪網(wǎng),形成多層纖維網(wǎng),由預針刺機初步加固得到耐高溫纖維非織造布;
(2)耐高溫纖維機織布的制備;將耐高溫纖維經(jīng)過紡紗、平紋機織工藝得到耐高溫纖維機織布;
(3)超細玻纖非織造布的制備:將超細玻璃纖維采用熔融紡絲直接成網(wǎng)或短纖濕法成網(wǎng)工藝,得到超細玻纖非織造布;
(4)過濾材料的制備:將耐高溫纖維機織布經(jīng)過針刺、水刺、熱粘合或化學粘合與耐高溫纖維非織造布復合,然后經(jīng)過燒毛、軋光工藝得到耐高溫纖維機織布與耐高溫纖維非織造布的復合體;將超細玻纖非織造布作為中間層,復合體中的耐高溫纖維機織布與超細玻纖非織造布接觸,采用超聲波粘合或縫合線縫合將復合體包覆在超細玻纖非織造布的上表面和下表面,得到所述過濾材料。
與現(xiàn)有技術相比,本發(fā)明有益效果在于:
(1)本發(fā)明將耐高溫纖維非織造布與超細玻纖非織造布結合,利用了傳統(tǒng)耐高溫纖維濾料的粗效過濾,彌補超細玻纖濾料雖然過濾效率高、運行阻力低但強度低的缺陷,形成了一種多維、多尺度的纖維結構過濾材料,可用于工業(yè)高溫煙粉塵過濾,尤其是高溫煙粉塵中PM2.5等微細顆粒物的高精度過濾,并且過濾阻力遠低于目前的高效覆膜濾料等,可以實現(xiàn)長效低阻、高精度的過濾,大大降低了使用過程中的能耗以及原料成本。
(2)該過濾材料對高溫煙粉塵中PM2.5的過濾效率可達99%以上,初始阻力≤120Pa,持續(xù)運行阻力低于500Pa。
(3)超聲波粘合技術能使多層濾料結構緊密貼合,降低對濾料纖維網(wǎng)結構的破壞。
附圖說明
圖1是本發(fā)明高溫煙粉塵用過濾材料一種實施例的結構示意圖;(圖中:1、耐高溫纖維非織造布;2、超細玻纖非織造布;3、耐高溫纖維機織布)
具體實施方式
下面給出本發(fā)明的具體實施例。具體實施例僅用于進一步詳細說明本發(fā)明,不限制本申請權利要求的保護范圍。
本發(fā)明提供了一種高溫煙粉塵用過濾材料(參見圖1,簡稱過濾材料),由五層對稱復合結構構成,采用超聲波粘合或縫合線縫合加固,包括最外層的耐高溫纖維非織造布1、次外層的耐高溫纖維機織布3和中間層的超細玻纖非織造布2;
所述耐高溫纖維非織造布1是以耐高溫有機纖維為原料,采用針刺或水刺工藝制備而成,其克重為100-200g/m2;所述耐高溫有機纖維是聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維、Kermel纖維、芳綸纖維或芳砜綸纖維中的至少一種;
所述耐高溫纖維機織布3是以耐高溫纖維為原料,采用平紋機織工藝制備而成,其克重為100-200g/m2;所述耐高溫纖維包括耐高溫有機纖維和耐高溫無機纖維;所述耐高溫有機纖維是聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚四氟乙烯纖維、Kermel纖維、芳綸纖維或芳砜綸纖維中的至少一種;所述耐高溫無機纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維等;
所述超細玻纖非織造布2是以超細玻璃纖維為原料,采用熔融紡絲直接成網(wǎng)或短纖濕法成網(wǎng)工藝制備而成,其克重為150-200g/m2;所述超細玻璃纖維優(yōu)選超細無堿玻璃纖維,纖維細度為0.5-10μm。
本發(fā)明同時提供了一種高溫煙粉塵用過濾材料的制備方法,其特征在于包括以下步驟:
(1)耐高溫纖維非織造布1的制備:將耐高溫有機纖維經(jīng)過開松、梳理形成單層纖網(wǎng),單層纖網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)或折疊鋪網(wǎng),形成具有一定厚度的多層纖維網(wǎng),由預針刺機初步加固得到耐高溫纖維非織造布1;
(2)耐高溫纖維機織布3的制備;將耐高溫纖維經(jīng)過紡紗、平紋機織工藝得到耐高溫纖維機織布3;
(3)超細玻纖非織造布2的制備:將超細玻璃纖維采用熔融紡絲直接成網(wǎng)或短纖濕法成網(wǎng)工藝,得到超細玻纖非織造布2;
(4)過濾材料的制備:將耐高溫纖維機織布3經(jīng)過針刺、水刺、熱粘合或化學粘合與耐高溫纖維非織造布1復合,然后經(jīng)過燒毛、軋光工藝得到耐高溫纖維機織布3與耐高溫纖維非織造布1的復合體;將超細玻纖非織造布2作為中間層,復合體中的耐高溫纖維機織布3與超細玻纖非織造布2接觸,采用超聲波粘合或縫合線縫合將復合體包覆在超細玻纖非織造布2的上表面和下表面,得到所述過濾材料。
實施例1
該過濾材料為多層對稱復合結構,即超細玻纖非織造布2作為核心過濾層,耐高溫纖維非織造布1與耐高溫纖維機織布3的復合體作為上下包覆層。所使用的耐高溫有機纖維為聚苯硫醚纖維(PPS),首先經(jīng)過開松、梳理形成單層纖網(wǎng),單層纖網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)或折疊鋪網(wǎng),形成一定厚度的多層纖維網(wǎng),由預針刺機初步加固得到耐高溫纖維非織造布1。耐高溫纖維為聚苯硫醚纖維(PPS),經(jīng)過紡紗、平紋機織工藝得到耐高溫纖維機織布3,并與耐高溫纖維非織造布1通過主針刺加以復合,經(jīng)過燒毛、軋光工藝得到復合體。超細玻纖非織造布2的成型技術為熔融紡絲直接成網(wǎng),將原料在鎳鉻坩堝內熔化成高溫玻璃液,經(jīng)人工拉絲、排絲成直徑為25-38μm的一次纖維(初級纖維),接著經(jīng)爐頭高溫、高速氣流的共同牽伸作用,形成直徑為0.5-5μm的二次纖維,經(jīng)過籠箱式收集器內,鋪排成為無堿玻纖熔紡纖維網(wǎng),即超細玻纖非織造布2。由復合體上下包覆超細玻纖非織造布2,經(jīng)過超聲波粘合或經(jīng)過縫合線縫合制得過濾材料。
其中,耐高溫纖維非織造布1的克重200g/m2,超細玻纖非織造布2的克重為150g/m2,耐高溫纖維機織布3克重為200g/m2,所得過濾材料的克重為550/m2。
對比產(chǎn)品為耐高溫針刺過濾氈,是由三層結構組成:上下層為聚苯硫醚纖維針刺布,中間層為聚酰亞胺纖維機織布,采用針刺工藝加以復合,再經(jīng)過表面燒毛、軋光處理,得到對比產(chǎn)品。
所述本發(fā)明過濾材料和同等克重的對比產(chǎn)品的性能如下:
實施例2
該過濾材料為多層對稱復合結構,即超細玻纖非織造布2作為核心過濾層,耐高溫纖維非織造布1與耐高溫纖維機織布3的復合體作為上下包覆層。所使用的耐高溫有機纖維為聚酰亞胺纖維,首先經(jīng)過開松、梳理形成單層纖網(wǎng),單層纖網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)或折疊鋪網(wǎng),形成一定厚度的多層纖維網(wǎng),由預針刺機初步加固得到耐高溫纖維非織造布1。耐高溫纖維為玄武巖纖維,經(jīng)過紡紗、平紋機織工藝得到耐高溫纖維機織布3,并與耐高溫纖維非織造布1通過主針刺加以復合,經(jīng)過燒毛、軋光工藝得到復合體。超細玻纖非織造布2的成型技術為濕法成型技術,將超細無堿玻璃纖維放置到水溶液內,并加入一定量的粘結劑配置成玻璃纖維懸浮液,并將分散均勻的玻璃纖維懸浮液在長網(wǎng)造紙機或圓網(wǎng)造紙機上制備無堿玻璃濕法纖維網(wǎng)9,即超細玻纖非織造布2。由復合體上下包覆超細玻纖非織造布2,經(jīng)過超聲波粘合或經(jīng)過縫合線縫合制得過濾材料。
其中,耐高溫纖維非織造布1的克重150g/m2,超細玻纖非織造布2的克重為150g/m2,耐高溫纖維機織布3的克重為200g/m2,所得過濾材料的克重為500/m2。
對比產(chǎn)品為耐高溫針刺過濾氈,是由三層結構組成:上下層為聚酰亞胺纖維針刺布,中間層為玄武巖纖維機織布,采用針刺工藝加以復合,在經(jīng)過表面燒毛、軋光處理,得到對比產(chǎn)品。
所述本發(fā)明過濾材料和同等克重的對比產(chǎn)品的性能如下:
實施例3
該過濾材料為多層對稱復合結構,即超細玻纖非織造布2作為核心過濾層,耐高溫纖維非織造布1與耐高溫纖維機織布3的復合體作為上下包覆層。所使用的耐高溫有機纖維為聚苯硫醚纖維(PPS),首先經(jīng)過開松、梳理形成單層纖網(wǎng),單層纖網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)或折疊鋪網(wǎng),形成一定厚度的多層纖維網(wǎng),由預針刺機初步加固得到耐高溫纖維非織造布1。耐高溫纖維為聚酰亞胺纖維,經(jīng)過紡紗、平紋機織工藝得到耐高溫纖維機織布3,并與耐高溫纖維非織造布1通過主針刺加以復合,經(jīng)過燒毛、軋光工藝得到復合體。超細玻纖非織造布2的成型技術為濕法成型技術,將超細無堿玻璃纖維放置到水溶液內,并加入一定量的粘結劑配置成玻璃纖維懸浮液,并將分散均勻的玻璃纖維懸浮液在長網(wǎng)造紙機或圓網(wǎng)造紙機上制備無堿玻璃濕法纖維網(wǎng)9,即超細玻纖非織造布2。由復合體上下包覆超細玻纖非織造布2,經(jīng)過超聲波粘合或經(jīng)過縫合線縫合制得過濾材料。
其中,耐高溫纖維非織造布1的克重220g/m2,超細玻纖非織造布2的克重為180g/m2,耐高溫纖維機織布3的克重為200g/m2,所得過濾材料的克重為600/m2。
對比產(chǎn)品為耐高溫針刺過濾氈,是由三層結構組成:上下層為聚苯硫醚纖維針刺布,中間層為聚酰亞胺纖維機織布,采用針刺工藝加以復合,在經(jīng)過表面燒毛、軋光處理,得到對比產(chǎn)品。
所述本發(fā)明過濾材料和同等克重的對比產(chǎn)品的性能如下:
實施例4
該過濾材料為多層對稱復合結構,即超細玻纖非織造布2作為核心過濾層,耐高溫纖維非織造布1與耐高溫纖維機織布3的復合體作為上下包覆層。所使用的耐高溫有機纖維為聚酰亞胺纖維,首先經(jīng)過開松、梳理形成單層纖網(wǎng),單層纖網(wǎng)經(jīng)過交叉鋪網(wǎng)或折疊鋪網(wǎng),形成一定厚度的多層纖維網(wǎng),由預針刺機初步加固得到耐高溫纖維非織造布1。耐高溫纖維為聚酰亞胺纖維,經(jīng)過紡紗、平紋機織工藝得到耐高溫纖維機織布3,并與耐高溫纖維非織造布1通過主針刺加以復合,經(jīng)過燒毛、軋光工藝得到復合體。超細玻纖非織造布2的成型技術為濕法成型技術,將超細無堿玻璃纖維放置到水溶液內,并加入一定量的粘結劑配置成玻璃纖維懸浮液,并將分散均勻的玻璃纖維懸浮液在長網(wǎng)造紙機或圓網(wǎng)造紙機上制備無堿玻璃濕法纖維網(wǎng)9,即超細玻纖非織造布2。由復合體上下包覆超細玻纖非織造布2,經(jīng)過超聲波粘合或經(jīng)過縫合線縫合制得過濾材料。
其中,耐高溫纖維非織造布1的克重150g/m2,超細玻纖非織造布2的克重為150g/m2,耐高溫纖維機織布3的克重為200g/m2,所得過濾材料的克重為500/m2。
對比產(chǎn)品為耐高溫覆膜過濾氈,是將三層結構(上下層為聚酰亞胺纖維針刺布,中間層為玻璃纖維機織布)通過針刺工藝加以復合,再經(jīng)過表面燒毛、軋光處理,并覆上PTFE膜,得到對比產(chǎn)品。
所述本發(fā)明過濾材料和同等克重的對比產(chǎn)品的性能如下:
本發(fā)明未述及之處適用于現(xiàn)有技術。