驻极体静电空气过滤器及其应用_殷平
聚合物驻极体气体和空气滤材在环境净化工程中的应用研究与进展
聚合物驻板体气体和空气滤材在环境净化工程中的应用研究与进展／夏钟福·５７·聚合物驻极体气体和空气滤材在环境净化工程中的应用研究与进展夏钟福（同济大学波尔固体物理研究所，上海２０００９２）摘要综述了用于环境净化工程中的聚合物驻极体空气（气体）过滤嚣的滤料的基本性质，并讨论了它们的应用现状和发展。
关键词聚合物驻极体气体和空气滤材环境净化工程ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＰｏｌｙｍｅｒｉｃＥｌｅｃｔｒｅｔＡｉｒ／ＧａｓＦｉｌｔｅｒＭａｔｅｒｉａｌｓＡｐｐＩｉｅｄｉｎＥｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｌｅａｎ—ｕｐＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＸｉａＺｈｏｎｇｆｕ（ＰｏｈｌＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＰｈｙｓｌｃｓ．Ｔ。
“ｇＪ１Ｕｎｉｖｅｒｓｌ‘ｙ，Ｓｈａ“ｇｈａｌ２０００９２）ＡｂｓｔｒａｃｔＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｂａｓｉｃｐｒｏｐｅｒｔＩｅｓｏｆｐ０１ｙｍｅｒｌｃｅｌｅｃｔｒｅｔａ打（０７９８ｓ）皿蚀ｒｍａｔｅｒｉａｌｓａｐｐｌｌｅｄｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａＩｃｈｅａｎ—ｕｐｅｎｇｉｎｅｅｒｉ“ｇｒｅｖｌｅｗｅｄ．Ｔｌｌ。
ｐｒｅｓｅｎｔｓｔａｔｅａｎｄｐｒ０５ｐｅｃｔｓｆｏｒｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｄｌｓｃｕｓｓｅｄ．ＫｅｙｗｏｒｄｓｐｏＩｙｍｅｒｉｃｅｌｅｃｔｒｅｔ，ａ计／ｇａｓ矗ｌｔｅｒｍａｔｅｒｌａｌｓ，ｅｎｖｉｒｏｌｌｍｅｎｔａｌｃＩｅａｎ—ｕｐｅｎｇｉｎｅｅｒｉ“ｇ空气中粉尘是六种主要的污染源之一，尤其是在工业嚣和公共社交场所。
其浓度惊人。
粉尘中通常带菌（特别是病房及公共设施场所），它们严重地危及人类的健康，因此必须进行净化｝高精度的作业区，如微电子车问的超净室和光学工程车间的空气净化也是必不可少的。
近年来，由于工农业生产的高速发展．而引起人类生活环境的污染加剧使得人们对生活质量的改善和环境净化的要求十分迫切。
鉴于驻极体气体和空气过滤器具有低流阻，高效率及长寿命，高集尘能力及节省能源等优点，使得这类气体和空气过滤器的研究发展十分迅速。
静电过滤器简介
较大。采用电子式静电离方式，利用静电吸附，当灰尘集满后只需要将产品集尘器取下用水冲洗干净即可， 而且拆卸方便，一次安装，无后续投入。
2．与介质过滤器相比，投资回收最多 2 年
初始投资高于介质过滤器，但与介质过滤器相比，投资回收期仅为 2 年左右。2 年后，节约的运行费用足
够涵盖初始投资， 高出部分，对业主而言---省钱!!!
电场在外加高压的作用下，负极的金属丝表面或附近放出电子迅速向正极运动，与气体 分子碰撞并离子化。油烟废气通过这个高压电场时，油烟粒子在极短的时间内因碰撞俘获气 体离子而导致荷电，受电场力作用向正极集尘板运动，从而达到分离效果。
三．特点
1 高效率除尘净化：可吸入颗粒物净化率大于 95%； 2 高效率杀菌净化：空气细菌净化率大于 95%； 3 去除有害气体（甲醛、苯、TVOC 等）； 4 节约能耗：三万风量以下消耗功率小于 100w，由于风阻小(<50pa)，可以对变频风机起 到节能作用； 5 集尘量大（六面集尘壁），清洗周期长； 6 模块化设计，拆装方便，自来水即可冲洗，维护简单。 7 这种设备的投资少、占地小、无二次污染、运行费用低。由于易于捕捉粒径较小的粉尘， 净化效率高，可达 85~95%。它的净化机理与气体方法的区别在于：分离力是静电力，直 接作用在粒子上，而不是作用在气流上，因此具有能耗低，阻力小的特点。
?：风机效率，按 70% 计算； 电价：0.76 元/度)
回收期(年)=(静电过滤器初始投资-介质过滤器年运行费用)/节约能耗
介质过滤器年更换费用：5400 元
静电过滤器初始投资：16800 元
介质过滤器系统风机能耗：28288 度电 静电过滤器系统风机能耗：2829 度电
静电过滤器功耗：225 度电
驻极体非织造材料在空气过滤方面的应用特点
驻极体非织造材料在空气过滤方面的应用特点武松梅;袁传刚【摘要】The electret mechanism of air filtration material was briefly introduced. The characteris- tics of electret air filtration materials were elaborated in detail.%文章简要介紹了驻极体空气过滤材料的驻极机理,重点阐述了驻极体空气过滤材料的特点。
【期刊名称】《山东纺织科技》【年(卷),期】2012(053)001【总页数】4页(P50-53)【关键词】驻极体;过滤材料;静电作用【作者】武松梅;袁传刚【作者单位】安徽职业技术学院,安徽合肥230011;安徽职业技术学院,安徽合肥230011【正文语种】中文【中图分类】TS176.51 概述我国处于高速发展工业时期，生产方式以粗放型为主，能源消耗比较大。
其中重工业、能源工业及原材料工业的生产工艺及设备相对落后，造成严重的空气污染。
这些有害有毒的气体和粉尘微粒，严重地危及人类的健康。
粉尘是六种大气污染源之一，空气中99.9%的粉尘粒径是亚微米级的。
随着人们对空气质量和生活环境要求越来越高，如何处理有害粉尘，净化空气成为人们关注的焦点。
但传统的空气过滤材料对粒径小于1μm的微粒的过滤并不是十分有效[1]，因此，开发高性能、低成本新型过滤材料是当前非常重要的课题。
常用纤维材料过滤的机理，就是使尘粒与纤维碰撞而将它从气流中分离出来，尘粒与纤维碰撞的原因，主要依靠布朗扩散、截留、惯性碰撞、直接拦截等机械阻挡作用。
尘粒及纤维都有可能因某种原因而带上静电。
普通的过滤材料没有带静电荷，材料和尘粒之间静电吸附作用甚弱。
如果过滤材料带有电荷形成荷电纤维(即驻极体)，当尘粒经过纤维过滤材料时，过滤中除原有的机械阻挡作用外，荷电纤维(驻极体)利用电荷的静电力有效地吸附尘粒，大大提高了对粉尘粒子的捕集效率。
驻极体过滤器气相流场及初始压降的数值计算
∆p µ = V t α
（8）
2.2 边界条件
入口边界：给定沿入口截面法向的时均速度 V ＝0.05m/s，入口处为常压。 出口边界：压力出口。
2.3 驻极体过滤器模型
图 2 所示为本文计算的驻极体过滤器模型，图中 t 为过滤器深度，为了计算需要，将进口区域和出 口区域进行了适当的延长。
Velocity inlet
µ α
1 ρ vi vi ) 2
（2）
∆p 150 µ (1 − ε ) 2 1.75 ρ (1 − ε ) 2 = v∞ + v∞ 2 3 t df ε ε3 df
（3）
上式中， d f 为纤维直径， ε 为过滤器的孔隙率，且 ε = 1 − C ，其中 C 为填充密度或称固体体积份额 （solid volume fraction，SVF） 。 对于高效过滤器绝大部分都是工作在层流条件下，因此上式可以简化为如下的形式：
显的优点在于可以在相对便宜的情况下改变流动和结构参数同时可以获得比较准确的结果。 但是， 绝大 部分研究者在计算时都将过滤器简化成一种规则排列的纤维结构，其结果和实际情况会存在一定的差 距。实际上，驻极体过滤器内部是一种多孔介质（Porous medium），而且这些纤维大都为一种随机的 排列结构。 本文利用数值计算作为工具并基于多孔介质模型来研究结构尺寸及操作参数和气相流场的关系。 在 此基础上得出一个能研究驻极体过滤器内压力场和速度场的新方法， 该方法的探索将有助于优化驻极体 过滤器的结构设计。
∆p = f (C )
µtV
df2
（7）
式中 t 为过滤介质厚度， V 为迎面风速， f (C ) 为无因次压降，且 f (C ) = 64C 3 / 2 (1 + 56C 3 ) 。 考虑到 Davies[13]提出的关联式是由实验得出的，所以本文基于该关联式反推出驻多孔介质内的粘 性阻力系数。由（7）式，可以计算出不同 SVF 下过滤器的初始压降，这样便可通过 Darcy 定律得到多 孔介质内的粘性阻力系数，即：
新型驻电极空气过滤器容尘性能实验研究
新型驻电极空气过滤器容尘性能实验研究熊文浪;林忠平【摘要】新型驻电极空气过滤器的容尘性能实验结果显示,其初始阻力在1.0 m/s 和2.5 m/s迎面风速下分别为14 Pa和60 Pa,且阻力容尘后基本不变,初始PM2.5过滤效率分别为99.8％和97.6％.容尘过程中效率衰减缓慢,使用一段时间后PM2.5过滤效率仍在90％以上和50％以上,清洗后效率有较大提升.无明显臭氧产生,针尖放电高压稳定,功率较小仅为15W.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2018(037)001【总页数】4页(P40-43)【关键词】驻电极空气过滤器;容尘性能;效率衰减【作者】熊文浪;林忠平【作者单位】同济大学机械与能源工程学院;同济大学机械与能源工程学院【正文语种】中文0 引言现有大量医学研究报告指出，人体长期暴露在颗粒物浓度较高的环境中容易引发心血管、呼吸系统甚至癌症等疾病，且细颗粒物对于健康的威胁更大[1]。
对于室内和室外颗粒物浓度水平的长期监测结果显示，室内空气PM2.5浓度和大气PM2.5呈强相关性 [2]，室内的颗粒物污染源主要是大气环境，这一点已得到大多数学者的认同[3-5]。
雾霾的频发不仅给室外环境造成影响，也会引发社会对于室内空气质量的担忧，从而迫使公众寻求纤维过滤、静电除尘、负离子作用甚至生物过滤系统[6]等净化空气的手段来保证基本的健康需求。
自从将静电除尘技术应用到控制室内颗粒物领域从而得到静电式集尘过滤器（ESP），新技术、新构造就不断的涌现[7]，静电类过滤器（ESP）集尘效率不断提高，对细颗粒物的收集效果更好，其相对于传统纤维过滤器更是具有阻力小、风机能耗小的优势，因此广泛应用于室内空气净化设备中。
单区结构的静电式集尘过滤器（ESP）在收尘过程中会因为粉尘层表面电荷的累积产生反电晕效果[8-9]，这不利于对颗粒物的收集，而将对粒子电离和收集分为两个阶段，形成双区结构[10-11]，让粒子先带上一定量的电荷，再通过电场被收集，这样就能很好的解决反电晕的问题。
熔喷聚丙烯驻极体非织造布空气过滤材料的过滤特性研究
熔喷聚丙烯驻极体非织造布空气过滤材料的过滤特性研究摘要：熔喷聚丙烯驻极体非织造布空气过滤材料的过滤效率很大程度上依赖于材料所带的驻极体电荷。
本文通过研究DEHS气溶胶对材料过滤性能的影响，分析了机械阻挡和静电吸附机理对气溶胶捕获能力的贡献；测定了材料暴露在汽油和透平油气氛下的过滤效率稳定性；比较了材料对不同试验气溶胶过滤行为的影响。
结果表明：当非织造布较薄时，静电吸附机理是主要的，随着非织造布厚度的增加，机械阻挡机理作用增强，直至两种机理变得同样重要。
MPPS现象仅仅出现在机械阻挡机理中。
当材料暴露在汽油和透平油气氛下，气溶胶穿透性快速增加。
材料的过滤效率受试验气溶胶带电性质的影响，试验气溶胶荷电，过滤效率增加。
关键词：空气过滤材料，熔喷聚丙烯非织造布，驻极体，溶剂浸泡，过滤效率1 引言众所周知，熔喷聚丙烯驻极体非织造布空气过滤材料由于具有特殊的静电吸附机理，而显现出低流阻、高效率等优点，尤其是对0.05~3μm大小的粒子[1，2]。
材料在特殊环境下的驻极体电荷稳定性已成为其能否被广泛应用的关键。
与普通的非驻极体非织造布相比，无论是对带电和不带电的气溶胶粒子，驻极体非织造布在初期都显示出特别高的捕获效率，但随着材料被捕获粒子所覆盖，过滤特性会发生改变，机械阻挡作用增加，成为主要的捕获机理[3]。
在我们前期的工作中已经研究了甲醛、乙醇、异丙醇、丙酮等溶剂浸泡对材料过滤性能的影响，证明了溶剂的溶胀作用是影响驻极体电场稳定性的主要因素，而过滤阻力则是由材料结构所决定[4,5]。
熔喷聚丙烯驻极体非织造布空气过滤材料的另一个特点是其最易透过粒径（MPPS）。
根据传统的机械过滤机理，材料的MPPS大约在0.3 μm左右，但包括对N95和N99口罩在内的熔喷聚丙烯驻极体非织造布的研究表明，对未带电或具有Boltzmann荷电分布的气溶胶，驻极体滤材的MPPS为≤0.1μm。
MPPS的改变，就是由于极化力所引起的[6,7]。
驻极体空气过滤材料静电驻极方法初探
偶极电荷
空间电荷
静电过滤器得到了开发和利用
!"#
。其直接的结果
的静电驻极机理十分清楚和技术成熟的话，它们 可能比电晕放电法和摩擦起电法更有生命力。
是导致了现在的静电驻极方法（工艺） 。这些方法 （工艺）的静电驻极机理等内容见表 $。 由表 $ 可见，驻极体空气过滤材 料 的 静 电 驻 极方法中，就其静电驻极机理及特性而言，电晕 放电法和摩擦起电法由自身的特性仍然是当前研 究的重点；而热极化法易受温湿度影响，故它限 制了其广泛应用；静电纺丝法和低能电子束轰击 法由于它们的静电驻极机理较复杂，就目前的技 术而言，要达到广泛应用困难还很大，如果它们
表$ 静电驻极机理及特性 特性 机理复杂， 技术不成熟。 电荷类型 尚不清楚
驻极方法 静电纺丝
驻极机理 带电荷的高分子溶 液 或 熔 体 在 静 电 场 中 流 动 与 变 形 ， 再 经 溶 剂蒸发或 起 空 气 的 局 部 击 穿 的 电 晕 放 电 产 生 的 离 子 工 业 驻 极 体 生 产 中 应 用 束轰击电介质并使它带电。 两物体摩擦接触距离足 够 小 时 ， 产生热激发作用， 这种作用使 最广泛。 起电简单， 只适合纺织中 的梳理工序
电晕放电
摩擦起电
摩擦形式、表面平滑度、 摩 摩擦起电机理复杂；两种材料需要接触 擦速度、 摩擦力等。 和分离； 对材料的电性能有要求等。 极化电场直接影响热驻极体内捕获电荷
热极化
极化电场、 极化温度、 极化 时间等
的活化能， 热极化后出现异号电荷， 储存
%或老化 & 过程中异号电荷向同号电荷转
化 ； 热 驻 极 体 的 电 荷 密 度 为 (0$1 24.$0
"<$
。这也许就意味着这种电
新型蜂窝状驻电极空气过滤器性能思考
新型蜂窝状驻电极空气过滤器性能思考摘要空气过滤是将环境中的颗粒物去除，随着人们环保意识的提升，人们对空气过滤技术更加重视。
本文分析了新型蜂窝状驻电极空气过滤器的阻力、效率和性能等，并进行了一定的测试，从而提升空气过滤的效果。
关键词空气质量;空气过滤器;蜂窝状驻电极近年来，我国雾霾现象越来越严重，空气污染问题引起了人们的高度关注。
空气污染治理是一个非常艰巨的任务，需要采取有效的措施加以改善。
空气过滤是将环境中的颗粒物去除，有效地降低空气污染的危害。
驻极体材料可以长期储存空间电荷，是一种新型的过滤材料。
1 蜂窝状驻电极的工作原理1.1 原理分析驻电极是一类常见通过静电增强纤维过滤的材料，碳纤维在正负极材料间实现交替连接，确保材料不同层面都能接触正负电极。
借助微观纯电场集尘通道，在电场的正负极作用下，可以被驻电极模块补集，提升稳定性，防止二次污染的产生。
通过材料性能的改变，可以提升材料的强度和抗老化能力。
同时，在使用的过程中，要定期清洗过滤，这会在一定程度上延长使用寿命，但是，任何产品不可能永久性使用，因此，在到一定期限的时候，其寿命也会终止。
1.2 驻电极空气过滤器与传统静电过滤的对照一般情况下，过滤器的“过滤效率”是被捕集粉尘量与进入过滤器空气含尘量的比值：过滤效率=过滤器捕集粉尘量=1-下游空气含尘量-上游空气含尘量。
传统的静电过滤器，主要采用静电力将从空气中分离的悬浮粒子进行过滤，静电过滤装置主要包括电离段和集尘段。
在隔离段产生大量的空气后，在高电压的影响下，富集的金属丝表面会释放大量的电子，电子会迅速朝着正极运动，与气体产生碰撞，空气中的微粒在较短的时间内会将大量的气体离子获取，在集尘段将粒子收集。
在电离的环节中，空气中会产生大量的臭氧和氮氧化物。
驻电极空气过滤器与传统的静电过滤器相比，其没有结合电离的方式，就能形成非常稳定的静电场，不会导致臭氧等二次污染。
臭氧对人们的嗅觉会产生非常严重的刺激，对患者的呼吸道和中枢神经系统会产生损害。