一种新型ePTFE覆膜滤料的实验研究

余新明，田矿，石零，米铁

（1.工业烟尘污染控制湖北省重点实验室（江汉大学），湖北武汉430056；2.江汉大学化学与环境工程学院，湖北武汉430056；3.北京佳膜环保科技有限公司，北京100083）

一种新型ePTFE覆膜滤料的实验研究

余新明1，2，田矿3，石零1，2，米铁1，2

（1.工业烟尘污染控制湖北省重点实验室（江汉大学），湖北武汉430056；2.江汉大学化学与环境工程学院，湖北武汉430056；3.北京佳膜环保科技有限公司，北京100083）

介绍了一种新开发的ePTFE覆膜滤料过滤阻力与分级除尘效率的实验测定结果。在过滤风速为0.5～2.5 m∕s时，该覆膜滤料洁净滤料的阻力为27～171 Pa；在过滤风速为1.2 m∕min，其对PM2.5颗粒的净化效率达98%以上。

覆膜滤料；过滤除尘；ePTFE；过滤阻力；PM2.5

0 引言

近几年，由于我国工业化进程加快，汽车拥有量不断攀升，城市建设等快速发展，大气污染物排放量骤增，大气环境质量明显恶化，雾霾天气频现。控制雾霾对环境治理技术提出了新的更高要求。袋式除尘器、静电除尘器等高效除尘器的应用越来越广泛。但是由于针刺毡、机织布之类的滤料，其过滤通道为几十μm，对于PM2.5微细颗粒的过滤效率很低。如果在其上覆盖一层膨体聚四氟乙烯（ePTFE）微孔薄膜，这种膜的孔径为为微米级或者更小，则对PM2.5微细颗粒过滤效果就会大大提高［1］。由于ePTFE薄膜的不粘性，附着在其上的粉尘极易脱落即清灰效果好，可以降低滤膜的过滤阻力。可以预言，覆膜滤料的应用前景将更加广阔。

随着我国排放浓度标准提高，普通滤料一般难以满足国家对污染颗粒物排放标准的要求，除尘效率更高而工作更稳定的覆膜滤料袋式除尘器更受主管部门的推荐和用户的欢迎。覆膜滤料已成为工业应用最为广泛的滤料之一，用于工业烟尘过滤的覆膜滤料的增加更为明显［2］。目前，市面性能优良的覆膜滤料以进口为主，其价格相对较贵，制约其进一步扩大应用范围。因此，迫切需要开发能适应新的要求的覆膜滤料。

1 覆膜滤料的过滤机制

滤料是袋式除尘器的关键部件之一，也是袋式除尘技术研究的重点。滤料决定着袋式除尘器的过滤效果、过滤阻力、清灰难易和适用条件等。因此，对滤料的研究与开发一直是科研人员和环保设备厂家所关注的热点问题。

滤料对颗粒物过滤机制分为内部过滤（或称深层过滤、体过滤）机制和表面过滤（或称筛分过滤）机制［3］（如图1所示）。普通滤料由于其空隙孔径较大，往往颗粒需要深入滤料内部才能被纤维拦截或深入沉积在滤料表面的粉尘层内被拦截，这种过滤形式称为内部过滤。覆膜滤料由于其膜孔孔径通常较普通滤料孔径小（一般为0.1～8 μm），覆膜就像筛子一样将颗粒物直接阻拦在覆膜表面上，颗粒物并不渗入到滤料内部，这类过滤称为表面过滤。表面过滤是覆膜滤料与普通滤料在除尘机理上的本质区别。这种微孔滤料可以捕集绝大多数的粉尘颗粒，使粉尘无法通过该膜的表面进入到膜或者基材中去。在覆膜滤料的过滤过程中，基本只起到了支撑的作用，无需依靠在滤料表面再形成的粉尘初层进行过滤，ePTFE膜层本身就能够起到普通滤料中粉尘初层的过滤作用，粉尘的过滤过程主要是靠这一层薄膜的筛选作用来实现，使之成为真正的表面过滤。可以说覆膜技术从根本上改变了袋式除尘器的过滤方式。

图1 表面过滤和体过滤示意图Fig.1 Schematic diagram of surface filtration and inner filtration

2 ePTFE覆膜滤料实验

氟美斯（FMS）针刺毡滤料是针对我国国情研制的新产品，广泛应用于冶炼、化工、建材、电力、炭黑等部门，在其表面覆膜可以很好地提高其除尘效率。在实验室对新开发的ePTFE覆膜结构，以FMS针刺毡为基布的新型ePTFE覆膜滤料的洁净滤料阻力滤速曲线以及定风速条件下的分级除尘效率曲线进行了测定。

2.1 ePTFE膜结构

为了了解新开发的ePTFE膜的结构及孔径分布情况，借助扫描电镜对ePTFE膜的膜孔分布进行了扫描观测，其扫描电镜图片如图2所示。由图2可见，该ePTFE膜得孔径分布较均匀，并以孔径小于1μm为主。这表明该膜对微细粉尘（如PM2.5颗粒），会有很高过滤效率。

图2 ePTFE膜扫描电镜图片Fig.2 Scanning electron microscope images of ePTFE membrane filter

2.2 覆膜滤料洁净滤料的阻力实验

在实验装置上对洁净滤料进行阻力测试。改变通过洁净滤料的过滤风速，测得不同风速下对应的覆膜滤料洁净过滤阻力如表1，阻力曲线如图3。

表1 覆膜滤料洁净过滤阻力Tab.1Pressure drop of clean membrane filter

图3 覆膜滤料洁净过滤阻力曲线Fig.3 Pressure drop curve of membrane filter at cleaning and various filtration velocity

2.3 覆膜滤料分级过滤效率实验

参照GB6719-2009袋式除尘器技术要求，在滤料性能检测实验装置上对该覆膜滤料对0.5、1、2、5、10 μm 5种粒径粉尘的分级除尘效率进行测定。测定结果如表2和图4所示。实验表明该新型覆膜滤料对粒径为2 μm颗粒的除尘效率达98%以上。这说明该新型ePTFE覆膜滤料对PM2.5微细颗粒具有良好的过滤效果。

表2 覆膜滤料洁净过滤效率Tab.2Curve of collection efficiency of the membrane filter under cleaning

图4 覆膜洁净滤料过滤效率曲线Fig.4 Curve of collection efficiency of the membrane filter media under cleaning

2.4 覆膜滤料的清灰特性

由于ePTFE的优良不粘性，在FMS基布表面上覆一层微孔膜以后，滤料表面光滑，实验证明其上的粉尘层极易脱落，清灰效果好。

3 结语

根据实验测试结果，对该新型覆膜滤料实验结论如下：

1）该覆膜滤料的洁净滤料阻力与普通滤料相比，阻力增加不大。这说明所采用的覆膜工艺可行，覆膜效果较好，覆膜对基布空隙密率影响不大，没有对基布的透气率产生大的影响。

2）该覆膜滤料对微细颗粒具有较高的净化效率，对2μm颗粒的净化效率达到98%以上，对1μm颗粒的净化效率也在95%以上。这意味着该覆膜滤料用于控制PM2.5排放是有效的。

3）由于ePTFE膜的孔径以小于1μm为主，且膜材料具有不粘性的特点，该ePTFE覆膜滤料表现为以表面过滤为主要特征，过滤在膜上的粉尘容易脱落。

4）实验表明该覆膜滤料的清灰性能极好，对粘性较大粉尘采用该覆膜滤料更显优越性。

（References）

［1］向晓东.除尘理论与技术［M］.北京：冶金工业出版社，2013：58-63.

［2］黄斌香，舒家华，陈璀君，等.覆膜滤料袋除尘器对工业粉尘中PM2.5的排放控制［J］.中国环保产业，2013（4）：23-26.

［3］NOEL de N.Air Pollution Control Engineerin［M］.New York：McGraw-Hill，2000：282-292

［4］刘小峰，刘旸.覆膜滤料在喷雾干燥袋式除尘器上的应用［J］.医药化工，2008（8）：23-26

［5］张卫东，苏海佳，高坚.袋式除尘器及其滤料发展［J］.化工进展，2003（4）：380-384

（责任编辑：叶冰）

Experimental Study of a New ePTFE Membrane Filter Media

YU Xinming1，2，TIAN Kuang3，SHI Ling1，2，MI Tie1，2
（1.Hubei Key Laboratory of Industrial Fume&Dust Pollution Control，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China；2.School of Chemistry and Environmental Engineering，Jianghan University，Wuhan 430056，Hubei，China 3.Beijing Jiamo Environmental Protection and Technology Company，Beijing 100083,China）

Introduces the test results of filtering pressure drop and fractional filtering efficiency on a new kind of ePTFE membrane filter.Under the test wind speed is between 0.5～2.5 m∕s，the pres⁃sure drop of this clean membrane filter is about 27～171 Pa；Under the test wind speed is at 1.2 m∕min，its collection efficiency is more than 98%for PM2.5.

membrane filter；dust removal by filtration；ePTFE；filtration pressure drop；PM2.5

TQ325.4；TQ028

A

1673-0143（2014）04-0005-04

2014-03-30

武汉市科技计划项目（20125049914-5）

余新明（1955—），男，教授，中国环境科学学会大气分会理事，研究方向：大气污染控制技术研究与开发。