过滤材料特性的简述和应用

过滤材料特性的简述和应用
前言：
过滤是捕集分散于气体或液体中的颗粒状物质的一种操作，是物质的非均相分离。

过滤是通过过滤介质和过滤设备配套来完成的，生产企业称过滤介质为过滤材料产品，它是产业用纺织品大类中很重要的组成部分。

通过过滤起到控制污染、保护大气环境，在工业生产中起到保证产品质量，提高产品的技术精度，回收贵重原材料及降低成本等重要作用。

一．过滤形式的分类：
以纤维制品为过滤材料的过滤，大致可分为干式过滤和湿式过滤两大类。

干式过滤是指将气体中的浮游式悬浮的固体颗粒，空气中的尘埃进行分离的过程，又称气固分离。

工业过程中袋式过滤，建筑物换气中的空气过滤器，均属于气－固分离（过滤）范畴。

湿式过滤是将液体中的浮游或悬浮的固体颗粒从液体中除去的过程。

1.干式过滤：
按被过滤物质的密度大小，可分为贮存式过滤（一次性使用滤材）和清洁式过滤（循环使用滤材）。

1) 贮存式过滤是用于低密度尘埃的场合，配套在空调及通风系统中的过滤材料，一般用蓬松的纤维絮片，其空隙率在90%～99%以上，颗粒的分离只是发生在纤维层的内部，这些过滤材料一旦达到尘埃饱和状态就需要更换以解决阻力增加的问题。

2) 清洁式过滤：
它应用于高密度尘埃的分离，即尘埃固体颗粒浓度数量级达到每立方米几百克的场合，滤材一般选用非织造布，孔隙率在70%～90%之间，它在过滤的初始阶段是在纤维层内部发生颗粒分离，以后很快转为表面发生颗粒分离，形成的尘埃层滤饼，本身起着高效的过滤作用，过滤效率可达99.9%，因滤饼形成阻力增高，要进行周期性的清灰。

2.湿式过滤：
湿式过滤可分为由过滤材料表面栏截固体颗粒，并形成滤饼的滤饼过滤过程和过滤材料内捕集固体颗粒的深层过滤过程。

按推动力可分为重力过滤、真空过滤、加压过滤和离心过滤数种。

1) 带式过滤机配套的有针刺压延非织造毡和机织滤材，对带式过滤机滤材要求强度高、伸长小、滤饼剥离性好。

目前我国在使用的带式过滤机滤材以机织类为主。

2) 真空过滤有连续式真空过滤机和非连续式的。

3) 加压过滤型式很多，有板框、箱式、加压叶片等多种形式，其操作有人工和自动，这类过滤设备对滤材料要求强力高，有适当的硬挺度，对滤饼的剥离性要好。

4) 压榨过滤机包括螺旋挤压压滤机和挤压带式过滤机。

5) 离心过滤机，要求滤材必须有较高的耐磨强度，一般采用化纤复合制品的厚质的斜纹机织滤材。

二．过滤特性要求：
1.过滤效率：即净化效率要高，净化效率与滤材的结构有关，一般选用非织造毡类滤材较机织滤材效率要高。

2.透气量：是指滤材在一定压差下单位面积通过空气量，阻力直接影响透气量，阻力大能耗增加，滤材阻力必须适当，以保证滤材有适当的透气量。

3.容尘量：是指滤材在指定阻力值时，单位面积积存粉尘量，以kg/m2计。

容尘量大小与滤材的孔隙率、透气率有关，容尘量大，滤袋清灰周期长，滤袋的使用寿命也相应长，一般选用非织造毡类滤材较机织滤材容尘量大。

4.滤材的纤维选定至关重要，涉及到滤材的使用寿命，要从使用情况下考虑耐温、阻燃性、耐化学稳定性及纤维材料的物理力学性能中耐磨、抗折、强度高等要求。

5.滤材使用的经济性：性价比一般以滤材的价格与使用寿命来衡量。

三．滤材纤维的选用：
1.常温及中温过滤条件下通常可以选用聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维，作为过滤材料，现将其特性分述于后：
1)聚丙烯纤维（称丙纶PP）：使用温度在80～100℃范围，该纤维比重轻，耐酸耐碱性能良好，价格便宜，丙纶滤材从产品结构上有长纤和短纤之分，机织滤材和非织造滤材。

丙纶滤材在液体过滤中应用非常广泛，要占液体过滤材料的50%。

产品应用于制糖，啤酒工业的过滤，染料和颜料的生产和精制、粘土、陶瓷土、化学药品的制造、湿法冶金、污水处理、污泥脱水和煤尘分离等过滤。

过滤配套设备有板框式、箱式压滤机，带式过滤机、转鼓真空过滤机，回转式过滤机和压滤机等。

2)聚酯纤维（称涤纶PET）；干式过滤使用温度在120～150℃，湿态过滤在90℃左右，涤纶滤材是气体过滤器中用得最多，占使用滤材的70%。

涤纶强度高，耐磨性好，耐干热优良，成本便宜，耐酸性好，但耐碱性不如聚丙烯纤维，耐热蒸汽性能差。

涤纶滤材产品有短纤维和长纤维，机织滤材与非织造滤材之分，而非织造材料又可分为纺粘，熔喷针刺等滤材。

干式过滤主要用于水泥、制铁、制炭厂的中温气体的除尘，如常见的脉冲袋式除尘器。

根据
使用工况要求，它广泛用于制药、化工、化肥、陶瓷、选矿、选煤等行业的压滤机，真空过滤机和离心机的滤材。

3)聚酰胺纤维（称锦纶PA）：使用温度在80～110℃范围，锦纶纤维制作的锦纶滤材强度高，耐磨性能好，表面平滑，滤渣的剥离性优良，耐碱不耐酸，滤材用于选矿、精炼、化工、陶瓷工业的压滤机、真空过滤机，也用于工厂废水和城市污水处理、集尘、石油脱腊等领域。

2.耐高温及功能性过滤用纤维的选用:
目前可使用的耐高温滤材的种类较多，它们的耐温性能、耐化学性能、机械强度、价格等差距较大，所以在选用时更应根据使用的工况，合理正确选用，现将它们的主要耐温、化学和物理性能介绍于后。

1)芳香族聚酰胺纤维（间位芳纶1313，美国称诺梅克斯Namex，日本称Conex）：芳纶纤维耐酸、耐碱好、抗拉、抗磨、抗折优良，阻燃性能良好，芳纶滤材用于高温状态下气固分离，使用温度在180～240℃范围，石粉厂和铝粉厂及其他工业过滤方面都可广泛使用。

2)聚乙撑二胺纤维（科麦尔Kermel）是属芳香族聚酢系列氩胺纤维，适合于运行温度在160～240°之间，纤维强度大、韧性好、抗拉强度高，抗机械压力的能力极高，化学稳定性好，具有高度耐酸抗化学腐蚀性能。

滤材适宜于多种高温气体过滤，应用于钢铁、水泥、垃圾焚烧炉等领域。

3)聚笨硫醚纤维（PPS，莱通Ryton）该纤维力学性能：抗拉、抗磨、抗折性能优良，在高温下吸湿尺寸稳定，阻燃性能好（限氧指数34~35），耐化学性能良好，滤材用于高温燃煤锅炉袋式除尘器，由于该纤维有优良的耐腐蚀性能，在化工等领域得到应用，该纤维不足之处是抗氧化性能差。

该纤维制成的滤材使用温度在170～190℃范围，短时间使用温度达220℃，目前国内燃煤锅炉电厂除尘和垃圾焚炉烟气除尘等方面得到应用。

4)聚酰亚胺纤维（称P—84）是一种优异的耐高温、耐辐射性、高性能纤维、连续使用温度在260～300℃范围，该纤维热稳定性优异，在300℃时也不会收缩，有优异的化学性能，耐有机溶剂性能优良、耐酸性能良好，在制作高温滤材方面由于纤维价格昂贵，用量较小，但该纤维作为液体过滤材料应用前景良好。

5)聚四氟乙烯纤维（称PTFE）：是一种最优异的耐高温、耐化学腐蚀性最好的高性能纤维，在高温条件下电绝缘性，阻燃性最佳，它的工业用途广泛，用聚四氟乙烯制成的滤材，可在高温及化学腐蚀环境中使用，连续使用温度在220～260℃范围，滤材应用于高温气体、垃圾焚烧发电厂烟气的除尘和化工领域的过滤。

6)聚砜酰胺纤维（称芳砜纶PSA纤维）：具有优良的绝缘性、耐热性、良好阻燃性，耐辐射性较好，芳砜纶纤维制成的袋式除尘器的滤袋，不仅具有良好的耐热性，还具有优良的抗热氧老化的稳定性，在270℃时，还能保持良好的尺寸稳定性，滤材可用作温度为200～250℃烟道气体过滤袋，钛矿粉尘过滤袋，二氧化铝粉干燥过滤液，冶炼厂稀有金属回收的过滤袋，过滤效率可达97%～99%，且操作方便耐用性好，是一种理想的过滤材料。

7)其他：无机纤维玻纤过滤毡也是耐高温过滤材料，耐高温在200～260℃范围，广泛应用于水泥工业袋式除尘等。

玄武岩纤维（CBF）；在国内也是近期开发的无机耐高温纤维，使用温度范围在300～450℃，在过滤材料应用方面有很好的市场前景，硅纤维，陶瓷纤维耐高温比一般无机纤维高，可用于特殊高温领域中。

金属纤维以不锈钢纤维制成不锈钢过滤毡，用在特殊要求过滤温度较高的过滤领域中，与过滤设备配套使用，不锈钢纤维过滤毡作滤材，使用温度在400～500℃范围，其纤维力学性能和化学稳定性都很好。

在水处理、海水淡化方面，用离子交换纤维，也是过滤技术向高技术发展所需新型高技术过滤用纤维材料。