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                【研发】定量对双层氛围复合滤纸原纸功能的影响

                泉源:浆纸技能 编辑:韩旭 工夫:2020-03-25
                导读: 比年来,由于情况净化题目日趋严峻,关于氛围滤纸的功能需求也在不时进步。现在,市场上大多是单层滤纸,但是单层滤纸的外部构造单一,无法较好地调理过滤阻力与过滤服从的抵牾。为了在过滤服从、过滤阻力和容尘量之间寻觅一个均衡点,许多厂家把眼光投向了

                    

                韩旭 密斯

                在读硕士研讨生;

                次要从事氛围滤纸等的研讨。

                    比年来,由于情况净化题目日趋严峻,关于氛围滤纸的功能需求也在不时进步。现在,市场上大多是单层滤纸,但是单层滤纸的外部构造单一,无法较好地调理过滤阻力与过滤服从的抵牾。为了在过滤服从、过滤阻力和容尘量之间寻觅一个均衡点,许多厂家把眼光投向了复合滤纸。

                    复合滤纸包括两种构造:一种是多层构造复合过滤纸,行将差别种复合资料经过层叠复合的方法制成的复合滤纸;第二种构造是外部梯度构造复合过滤纸,即经过对工艺条件的无效控制,在外部完成孔径在剖面偏向上的梯度散布,以完成逐层过滤的结果。

                    本课题次要研讨定质变化对双层复合氛围滤纸过滤功能的影响。关于复合滤纸,差别的定量分派、差别的纤维分派、差别的质料选择等对其功能都有肯定水平的影响。Cameron Thomson发明复合滤纸差别层间的定量比可以依据过滤介质的实践特性而变革。在一些实例中,过滤介质的入流层具有比出流层更大的定量。比方,入流层和出流层之间的定量比例可以大于1∶1、大于1.5∶1或大于2∶1。在别的实例中,过滤介质的入流层也有比出流层更小的定量,如入流层和出流层之间的定量比例可以小于2∶1、小于1.5∶1。而在某些详细的施行方案中,入流层和出流层的定量比为1∶1。可见,差别的定量设计关于双层复合氛围滤纸功能的影响是差别的。因而,需求研讨定量对双层复合氛围滤纸原纸的影响,以此为多层复合构造滤纸提供设计根据。

                 

                1  实行

                1.1实行质料

                纤维质料:针叶木浆(美国GP公司),阔叶木浆(巴西Suzano公司),北极光浆(瑞典Billerud公司);实验粉尘:规范A2细灰(上海瑞贝商业无限公司),契合ISO12103-1规范。

                1.2实行仪器

                纤维规范解离器(瑞典L&W公司,970154);静态纸页成形器(法国TECHPAP SAS公司,BP251-38044);弧形枯燥器(法国TECHPAP SAS公司,DRYER);Palas MFP3000滤料测试零碎(德国PALAS公司,MFP3000);抗张强度测试仪(瑞典L&W公司,062969921);毛细流孔径丈量仪(比利时PorometerNV公司,Porolux 100);厚度丈量仪(瑞典L&W公司,051970243);透心胸丈量仪(中国宁波纺织厂,YG461E);扫描电子显微镜(日即日立公司,JSM-IT300LV)。

                1.3实行办法

                1.3.1实行设计

                    双层复合氛围滤纸原纸的入流层和出流层的纤维质料均是针叶木浆(长度为2.7mm,宽度为36.0μm)、阔叶木浆(长度为0.7mm,宽度为20.0μm)和北极光浆(长度为1.9mm,宽度为30.6μm)的混淆纤维,配比为1∶1∶1。依据实践抄造需求,辨别抄造总定量为80g/m2、100g/m2、120g/m2、140g/m2、160g/m2的双层复合氛围滤纸原纸。以入流层与出流层的质量之比为定量比,定量比按1∶11、1∶5、1∶3、1∶2、5∶7和1∶1停止设计。

                1.3.2复合纸样的制备

                    称取相应质量的针叶木浆、阔叶木浆和北极光浆,并用纤维讲明机停止讲明,先将出流层的浆料参加静态纸页成形器中喷浆上彀,待出流层的纤维质料喷空后不停止真空脱水处置,让呆板继续运转;将入流层的浆料参加静态纸页成形器中喷浆上彀,使浆料完全涂覆在出流层上,待入流层的浆料喷空落伍行抽真空脱水处置,取下湿纸幅停止枯燥处置,在枯燥进程中不停止加压处置。

                1.4滤纸功能检测

                1.4.1滤纸容尘量和过滤服从的测定

                    依据ISO 5011-2014规范,应用Palas MFP3000滤材测试零碎测试双层复合氛围滤纸的容尘量和过滤服从。规则测试条件为停止压差2000Pa;发尘浓度为1000mg/m3;额外气体流量为66L/min;实验粉尘规范A2粉尘,试样面积100cm2。

                1.4.2滤纸物感性能的测定

                透心胸测定规范为QC/T 794-2007内燃机产业滤纸中透心胸的测定,规则的试样压差为127Pa。

                1.4.3滤纸孔径的测定

                孔径测定接纳的规范为GB-T 2679.14-1996过滤纸和纸板最大孔径的测定,测试样品直径为25mm。

                1.4.4外部构造表征

                接纳JSM-IT300LV型电子显微镜对外部构造停止表征。

                 

                2  后果与讨论

                2.1总定量对双层复合氛围滤纸原纸孔径及透心胸的影响

                2.1.1总定量对双层复合滤纸原纸孔径的影响

                    在表1中可看出,双层复合滤纸原纸的孔径随定量增大而减小,最大孔径从49.1μm到30.5μm增加37.9%;均匀孔径从23.7μm到14.7μm增加38.0%。关于双层复合滤纸,变革的次要缘由是两层氛围滤纸在复分解复合滤纸的进程中,在两层之间会发作“层叠作用”,复合滤纸的层间会呈现新的孔隙,这些孔隙的孔径都小于复合前的单层滤纸的孔径。因而,在检测进程中不时呈现小孔径,孔径逐步变小。

                    图1表现差别总定量下双层复合氛围滤纸原纸的孔径散布,随着定量的添加,孔径散布面积增大,极点峰值不时右移,在定量为100g/m2与120g/m2时散布面积大抵相反。可以阐明定量添加,纤维数目添加,滤纸构造严密过细,孔径散布在小孔径周边且散布范畴较窄。别的,滤纸的孔径是指与具有相反压力的圆柱形毛细管所对应的直径巨细,过滤纸的孔径直接反应了纤维网的外部构造状况[10]。从散布图可分明看出,差别定量的滤纸孔径散布都呈单峰散布,其滤纸外部浆料混淆平均与单层纤维质料混淆无异,未呈现多峰散布即梯度散布构造。联合表1可知,定量可以改动复合滤纸的孔径巨细,但入流层与出流层定量与浆料配比相反条件下,并不克不及呈现梯渡过滤结果。

                2.1.2总定量对双层复合氛围滤纸原纸透心胸的影响

                    图2为总定量对双层复合氛围滤纸原纸透心胸的影响,透心胸随定量增大而减小。透心胸是指在规则试样面积和压差下,气体分子经过试样的速率巨细,在肯定水平上反应了滤纸的多孔性以及气体分子透过滤纸外部的流利水平。当气流畅过氛围滤纸外部时,气体分子与纤维发生碰撞效应,气流活动速率低落,气体分子活动阻力增大,单元工夫内穿透氛围滤纸的气体分子数低落,透心胸减小。在定量添加进程中,孔径减小,气体分子与纤维间的碰撞几率增大,透心胸减小[12]。另一方面,双层复合使外部构造变得庞大,异样形成气流穿过氛围滤纸时,气体分子与纤维的碰撞水平增大,气流量减小,透心胸低落。因而两种缘由配合招致透心胸减小。同时,差别的定量,影响透心胸差别,孔径差别,这关于以后设计差别孔径梯度的复合滤纸具有很好的参考作用。

                2.2总定量对双层复合氛围滤纸原纸过滤服从及容尘量的影响

                    设计双层复合氛围滤纸原纸入流层和出流层的定量比为1∶1。表2为双层复合氛围滤纸原纸定量对过滤服从和孔径的影响。

                    从表2可以看出,双层复合滤纸的容尘量随定量增大而减小,在120g/m2后减小迟缓;过滤服从随定量增大而增大,在120g/m2后添加趋于陡峭。压差为2000Pa时过滤服从由99.50%到99.70%最大增幅为0.20%;容尘量由132g/m2到112g/m2最大减幅为15%。相比于80g/m2,120g/m2时过滤服从增幅达0.18%,容尘量减幅达12%。双层复合滤纸的过滤进程中次要的粒子捕捉机制是布朗分散和截取,布朗分散与纤维尺寸、面速率和纤维聚集密度(巩固性)间接相干。定量越大,纤维数目越多,添补密度越高。招致纤维之间搭建的平面网状构造愈加严密,粉尘颗粒经过纤维层时,添加了关于粉尘颗粒的阻拦和吸附作用,过滤纸的过滤服从增大。但是由于纤维数目添加,未改动纤维属性,因而过滤服从添加幅度较小。另一方面,联合孔径散布,定量越小,孔径散布次要会合在大孔径地区,使复合滤纸不容易发生梗塞,减缓压差上升,容尘量添加。

                2.3入流层与出流层的定量比对双层复合氛围滤纸原纸过滤功能的影响

                2.3.1入流层与出流层的定量比对双层复合滤纸过滤服从的影响

                    本实行选用了针叶木浆、北极光浆与阔叶木浆之比为1∶1∶1作为双层复合氛围滤纸原纸的入流层与出流层的纤维配比,讨论入流层与出流层的定量比对双层复合氛围滤纸原纸过滤功能的影响,实行后果如图3所示。

                    由图3可知,差别的粉尘粒径下,随着定量比的改动,双层复合氛围滤纸原纸的过滤服从变革相差不大,粉尘颗粒为0.627μm时,差别定量比的过滤服从辨别为99.69%、99.70%、99.70%、99.70%、99.69%、99.69%。这是由于在实行进程中仅改动了定量比而每一层的纤维配比没有发作改动,以是单一改动双层复合滤纸的定量比不克不及无效地改进过滤服从。但是从图3中可以看出,随着粉尘粒径增大,过滤服从也随之添加。由此可知,粉尘颗粒粒径增大,阻拦效应与惯性效应加强,粉尘随气流畅过纸样外部进程中捕集几率增大。

                2.3.2入流层与出流层的定量比对双层复合氛围滤纸原纸容尘量的影响

                讨论过滤功能除了过滤服从外还应该思索容尘量,2000Pa时容尘量测试后果如图4所示。

                由图4可知,容尘量呈上升再减小的趋向。从定量比1∶11到1∶5时,容尘量添加了2.9%;从定量比1∶5到1∶3时,容尘量添加了5%;在定量比为1∶3时到达最大值。当定量比从1∶3到1∶2、5∶7和1∶1时定量比降落辨别为5.5%、6.2%、10.2%,远超于同期增长的比例。容尘量是指过滤安装抵达停止压差时所能贮存的粉尘数目。当定量比为1∶11与1∶5时,下层定量小孔径大,少数粉尘颗粒经过入流层进入复合滤纸外部,添加储尘数目,招致容尘量增大。随着定量比的添加,入流层面的定量增大,孔径减小,粉尘颗粒进入到纸样外部进程中,形成了外部堆积招致孔径梗塞,压力急剧上升到停止压差,终极容尘量减小。

                2.4差别定量比对双层复合氛围滤纸原纸过滤结果的影响

                    本文中关于双层复合过滤纸原纸次要的设计根据是密度梯度复合准绳,密度梯度复合是指复合后孔隙构造、孔径散布和巨细差别,以到达对差别粒径的颗粒停止门路式过滤的结果。双层复合过滤纸分为精滤层(出流层)和粗滤层(入流层),精滤层(出流层)次要包管滤纸的过滤服从,粗滤层(入流层)次要包管滤纸的容尘结果。表3为定量比在1∶3和3∶1时的过滤服从和容尘量测试后果。

                    由表3可知,定量比1∶3时的容尘量和过滤服从皆大于定量比为3∶1时的容尘量和过滤服从。这是由于,定量比1∶3时入流层为小定量孔径较大,出流层为大定量孔径较小,契合梯度复合构造。梯度构造滤纸入流层的孔径大,接受的过滤阻力小,外部可构成较大的储尘空间。出流层由短细纤维构成,构造严密,包管滤纸有较大过滤服从。当过滤粉尘开端经过滤纸时,起首停止外表过滤,大于表层孔径的粉尘颗粒堆积在表层,小于表层孔径的粉尘颗粒进入滤纸外部,构成深层过滤,过滤一段工夫后,在滤纸外表聚集的粉尘构成粉尘滤饼,停止滤饼过滤,更小直径的粉尘颗粒会经过滤饼持续停止进一步的深层过滤[18~20]。图5、图6辨别是定量比为1∶3与3∶1时双层复合氛围滤纸颠末滤功能测试完毕后差别层面的扫描电镜截面图片。

                    从图5和图6中可以看出,在入流层中定量比1∶3的复合滤纸所扣留的粉尘要分明少于定量比3∶1时的复合滤纸,而在出流层中定量比1∶3的复合滤纸所扣留的粉尘要多于定量比3∶1的复合滤纸。由此可知,定量比1∶3的复合滤纸在过滤粉尘时粉尘一局部被扣留在了入流层,另一局部则经过入流层被出流层扣留。经过定量比3∶1的复合滤纸的粉尘则大局部聚集在入流层,乃至堵住局部小孔。

                    这是由于,定量比1∶3时指下层为定量30g/m2上层为定量90g/m2,即入流层为小定量出流层为大定量。出流层为大定量滤纸,透心胸低、孔径小。以大定量为尘面,尘土颗粒穿透了过滤介质的深度。堆积的颗粒桥接孔隙并逐步梗塞毛孔。捕捉在过滤介质内的尘土颗粒低落了孔隙率并招致更高的孔隙率。小于入流层孔径的粉尘颗粒在出流层被扣留,构成了一种递进过滤的方法,到达最佳的过滤结果。定量比3∶1时下层为大定量,上层为小定量,以小定量纤维层作为尘面,滤纸透心胸高、孔径大。粉尘经过时,较少的尘土颗粒浸透过滤介质的深度且使外表负载速率放慢,会形成梗塞,使压力大幅度上升,疾速到达停止压力,延长滤纸寿命。因而,在设计复合滤纸时下层小定量、上层大定量会优化滤纸的过滤结果,定量比为1∶3时即为优选。

                2.5单层滤纸与双层滤纸在差别定量下的过滤服从比照

                    图7是单层滤纸与双层滤纸纸样在压差为2000Pa时的过滤服从比照。

                依据比照图7可知,在定量添加的进程中双层滤纸的过滤服从不断大于单层滤纸,在定量为100g/m2时单层滤纸与双层滤纸过滤服从的差值最大为0.1%,是由于过滤纸在复合进程中会发生新的小孔径,而均匀孔径受单层中均匀孔径最小的那一层的影响较大[8]。另一方面,过滤器所捕集的粒子质量或数目与通入过滤器的粒子质量或数目之比为过滤服从。双层滤纸较单层滤纸的外部空间构造愈加庞大,会构成具有差别添补密度的纤维网,粉尘颗粒经过纸样外部时,颗粒与纤维的碰撞率逐层添加,双层滤纸的过滤服从较大。

                综上所述,双层复合滤纸复合后的厚度、紧度和透心胸等功能有肯定的加强,且在过滤功能上有肯定水平提拔。

                 

                3  结论

                    本实行接纳差别定量及差别定量比抄造双层复合氛围滤纸原纸,剖析差别定量及差别定量比对双层复合氛围滤纸原纸的过滤功能及过滤结果的影响。

                    (1)双层复合氛围滤纸原纸的总定量影响滤纸的过滤功能。经过对复合滤纸的孔径、孔径散布、透心胸、过滤服从及容尘量的剖析,发明总定量越大,透心胸越小,招致孔径变小,扣留结果加强,过滤服从增大,容尘量减小,且大孔径散布居多的滤纸的容尘量大于小孔径散布居多的滤纸。

                    (2)双层复合氛围滤纸原纸的外部构造庞大,添加了粉尘颗粒与纤维的碰撞次数,进步了双层复合滤纸的过滤结果,双层复合氛围滤纸原纸的过滤服从优于单层氛围滤纸。

                    (3)双层复合氛围滤纸原纸的总定量稳定,改动入流层与出流层的定量比,当定量比发作改动,双层复合滤纸的容尘量呈先上升后降落趋向,但是过滤结果根本坚持稳定。别的,以入流层小定量、出流层大定量为准绳设计的双层复合滤纸其过滤结果要优于以入流层大定量、出流层小定量准绳设计的双层复合滤纸。

                 

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