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什么是PTFE覆膜滤料?

作者:广州新瑞环保     来源:www.xinruiep.com     发布时间:2018-02-06 10:49:31

PTFE是什么?

    PTFE即为聚四氟乙烯,俗称“塑料王”,它是由四氟乙烯经聚合而成的具有特殊性能的含氟高聚物材料,氟原子以有规则的紧密堆积的方式覆盖了整个高分子链的表面,对骨架碳原子起到屏蔽作用,因此PTFE具有优良的耐高温性、耐腐蚀性、电绝缘性能、密封性等。能在-190~250℃的温度下长期工作。除熔融金属钠和液氟外,能耐其他一切化学药品。

近几年以来,人们对于空气质量要求越来越关注,国家环保部门对大气污染物排放实行了越来越严格的标准。传统滤料对于1um以下,特别是0.2~0.4um之间的粉尘颗粒去除效率较低,因此排放浓度仍然很高,整体排放浓度范围在40~80mg/m3左右,显然使用传统滤料很难达到最新的排放要求,而采用PTFE覆膜滤料可以将排放浓度控制在10mg/m3,甚至更低,这样就很好的控制了大气污染物的排放。

PTFE覆膜滤料的特点

PTFE覆膜滤料的过滤原理

滤料的过滤方式主要有深层过滤和表面过滤两种方式,如图所示,传统滤料的深层过滤主要依靠依一次粉尘层的作用,为保证滤料持续工作,应该定期对滤料进行清灰,清灰时应尽量做到不破坏“一次粉尘层”。在过滤过程中,一次粉尘层只是在一段时间内效率比较高,而且深层过滤对细小颗粒的捕集的效率非常低。一次粉尘层出于形成→稳定→清灰破坏→形成的反复状态。而覆膜滤料则属于表面过滤,覆膜滤料利用其微孔结构改变了普通滤料的过滤机理,由普通滤料的深层顾虑机理转变成为表面过滤机理。覆膜滤料的过滤过程中,基布和针刺毡只起到了支撑的作用,它无需依靠在滤料表面再形成的粉尘初层进行过滤,PTFE膜层本身就能起到一次粉尘层的作用。这样一来覆膜材料从一开始效率就很高,不需要一次粉尘层来提高效率。薄膜滤料除尘主要利用微孔薄膜的微滤作用,这也是新型薄膜滤料与传统滤料除尘机理的区别所在。

滤料的两种方式

滤料的两种方式

PTFE覆膜滤料的过滤特性

对于颗粒物,Burton等人和Jiang等人的研究都表明,PTFE膜对于亚微米级颗粒物以及纳米颗粒物的过滤效率都很高。前者使用测试尘的是0.35um单分散相聚苯乙烯乳胶(PSL)和0.01-0.6um氯化钠(NaCl),后者使用的是微米级滑石粉颗粒物和CaCO3纳米颗粒。因此PTFE膜是微米级颗粒物很好的表面过滤滤料。此外4小时用PSL颗粒物对PTFE过滤器进行积尘实验,发现效率变化不大。

对于微生物,Burton等人用0.9um芽孢杆菌和MS2进行实验,发现过滤效率>93%,而且滤料对病毒的过滤效率影响大于细菌。PTFE过滤器对于细菌和病毒的效率都很高,0.3um孔径的PTFE和3um的PTFE都可以用于有效捕集细菌。

PTFE的膜孔孔径分布及孔隙率

PTFE膜微孔可达109-1014个/cm2,孔径只有0.3-0.5微米,可除去0.1微米以上尘粒。这是由于PTFE膜的多层次、网状交错结构使得截留的颗粒物直径小于孔径,过滤效率高,过滤阻力较低。但PTFE膜上微孔分布不均及孔径大小不一致,这会对复合滤料的过滤效果及透气性能产生不利影响。从生产工艺上看,PTFE膜由氟塑料经双向拉伸得到,在拉伸过程中,膜中微孔被打开,形成不粘性超细结构。PTFE覆膜过滤器的过滤效率和透气性主要取决于膜的性能,在保证覆膜滤料的过滤效率前提下,为了降低阻力、延长寿命,要求微孔膜的孔径小且分布均匀,而且要求在一定强度条件下膜孔的孔隙率要高。

国外研究人员对生产工艺进行了研究,结果表明,横向扩幅倍数、纵向扩幅倍数和定型温度越高,PTFE薄膜开孔率和孔径越大。横向扩幅速度越高,薄膜开孔率越大,孔径就越小。韩国的Huang等人使用PID控制PTFE挤压系统,用非对称加热系统来精确控制PTFE的拉伸操作。研究发现在相同的加热时间段,提高拉伸速率可以得到大的孔径和更宽的孔径分布。加热时间缩短、在不对称加热过程中拉伸,PTFE膜的孔隙率从50%增加到70%,平均孔径从0.15um降低到0.08um。

PTFE覆膜滤料的优势

PTFE覆膜滤料应用在对PM2.5的控制上主要有以下优势:

  1. ①过滤效率高,经美国ETS公司的检测PTFE覆膜滤料对PM2.5的排放浓度为零,真正意义上实现了对PM2.5的零排放,如下图所示。

    美国ETS公司对PTFE覆膜滤料的检测报告

美国ETS公司对PTFE覆膜滤料的检测报告

  1. ②表面过滤易于清灰,除尘效果好且稳定性高,由于PTFE覆膜滤料实现表面能极低,所以与粉尘剥离性较好,与传统滤料相比,阻力损失较小。

  2. ③透气性能好,PTFE微孔膜的孔隙率高达85%以上,很好的解决了透气量的问题。

  3. ④使用寿命较长,由于聚四氟乙烯耐酸碱及耐高温性能优异,比其他材料具有更高的使用寿命,另外由于表面过滤,清灰次数多,磨损也会适当减少,大大提高了滤筒的使用寿命。

  4. ⑤运行费用低,运行能耗少。

PTFE覆膜滤料的应用行业

垃圾焚烧

垃圾焚烧中不可避免地会产生大量的污染物,并且具有以下特点:

(1)烟气中存在颗粒物、酸性气体、重金属和有机剧毒性污染物;

(2)烟气含湿量高、露点温度高、过滤器易结露;

(3)高低温烟气交互存在;

(4)脱酸处理产生的颗粒物易吸潮导致清灰困难和管道堵塞;

(5)烟气腐蚀性强,为了符合国家排放标准,尤其是在降低飞灰中亚微米级颗粒物浓度方面,通过使用以PTFE为基布、P84为面层的针刺毡滤料、GORE和BWF Envirotec的PTFE覆膜滤袋,在垃圾焚烧发电厂的烟气净化中取得了较好的效果。

垃圾焚烧厂

焊接工厂

焊接过程产生的烟尘对操作工人健康有害,同时焊接会产生大量热量,此外焊接工艺对相对湿度也有要求。针对焊接的上诉特点,在除尘设备中采用PTFE覆膜滤筒除尘器,并采用合适的气流组织形式,可实现焊接污染物的有效治理,并降低运行费用。

洁净室

在生物、食品、医药、医疗行业中对空气洁净度级别较高的洁净室领域,PTFE覆膜滤料过滤器具有稳定性好、抗腐蚀、相同的阻力条件下流量大等特点,能够满足高效空气过滤的要求。

其他行业

诸如电厂、水泥等等工业在作业工程中会排放大量大气污染物,使用PTFE膜过滤材料能有效拦截这些污染物,排放出洁净的空气。

PTFE覆膜滤料



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