神奇的纺织过滤材料

文/Corrie Pelc译/何帆

纺织材料在保护人类健康方面大有可为，例如，你在家里或汽车上呼吸的空气可能就是透过由纺织品做成的过滤设备净化的。同样，纺织品也可用于水过滤系统，它们能够在你拧开水龙头之前将杂质清除干净。

纺织品在空气和水过滤中起到的重要作用是毋庸置疑的，专家认为，纺织品在这方面还有巨大潜力有待挖掘。根据BBC的研究报告，全球非织造布过滤产品市场在2010年为25亿美元，2015年这一数值将增长至35亿美元。除此之外，2014年，市场透明度研究机构发布的报告称全球过滤产品市场估值在2011年时大约为481美元，到2018年将增长到771美元。

“纺织过滤材料的好处之一是当我们对聚合物和新的净化过程有新认识的同时总能不断开发出新产品。”利兹大学纺织技术中心纤维和植物的功能化研究小组组长Parikshit Goswami说，“这是一个令人兴奋的领域，如果我们能不断开发出新的织物，这个领域的市场还将继续增长。”

纺织过滤材料的优势

为什么说用纺织品生产过滤材料是一个不错的选择呢？德国巴斯夫公司非织造布市场开发经理Pamela Lawler说，织造和非织造纤维具有多种多样的不同特性，如过滤效率、耐化学及耐热性、渗透性、强度以及耐久性等。

Goswami说，非织造布用于生产过滤产品已经非常成功了，许多网状结构和粘结工艺被开发出来可以生产过滤材料。“例如，不同的纤维结构可以产生不同的孔隙度，所以如果我们愿意，可以改变织物X-Y轴甚至Z轴的参数。”他解释说。

通过定制非织造纤维孔隙大小、结构可以降低压力，前Ahlstrom公司过滤产品经理Ina Parker说。纺织过滤材料相当于一个屏障，能够让空气和水透过，同时阻挡一些微粒，最终产生一个降压。“当纺织过滤纤维将细小的微粒过滤掉时，它对其他介质的阻力却很小。”她说，“当我们用纺织过滤材料过滤0.4微米大小的粒子时，仍然能使气流以较高速率通过，不会引起压力迅速下降。”

织物使用的纤维同样会影响产品品质。美国Testori公司生产用于过滤产品的织造及非织造纤维。该公司总裁Clinton Scoble说，纺织品由合成纤维，包括聚丙烯、玻璃纤维、芳纶纤维、聚四氟乙烯等，有些材料对温度有限制，有些具有抗化学腐蚀性，它们使产品具有了不同特性。

然而，用纺织品生产过滤材料也有潜在的缺陷，例如，纤维结构有可能破裂，这对纺织品生产商来说一直是一个挑战。“一旦纤维结构破裂，所有污垢就会倾泻而出，这比不用过滤产品还要糟糕。”Parker解释说。

Lawler说，有些过滤产品必须安装在高温环境中，而非织造纤维是无法承受高温的。“生产者试图用聚合物替代品生产用于高温的过滤材料，”她解释说。同样，在一些情况下，用非织造布生产过滤材料时需要将它进行褶皱，这就需要用钢丝为其做支撑。生产者们正在用不同聚合物或混合物生产具有自支撑功能的非织造材料。

此外，Goswami说，因为所选纤维种类的缘故，用纺织品生产的过滤产品往往质量太轻，但这些问题都可以通过改进过滤器的设计来解决。例如，可以通过将低重量纤维叠加生产具有复合结构的材料。“尽管困难重重，但我们总能找到解决办法。”他说。

空气净化器

北卡罗莱纳州立大学纺织学院纺织工程技术项目主任Warren Jasper教授说，目前市场上利用静电吸附原理去除花粉、灰尘以及其他致敏物质的家用空气净化器非常畅销。有哮喘或对宠物狗过敏的人非常有必要用净化器将这些致敏颗粒去除，这也是它流行的原因。

Parker说，随着生活质量提高，人们越来越注重室内空气质量，希望远离“大楼病综合症”，尤其在亚洲和欧洲，他相信这种趋势也会在北美出现。大楼病综合症由糟糕的户外空气和难以改造安装通风系统的旧大楼造成，所以通常人们会购买室内空气净化器。

空气净化市场的另一个趋势是个人呼吸面罩变得越来越流行，Jasper说，尤其在亚洲销量很好，人们会戴上它防止疾病传播。现在，生产商们正在努力将这种面罩设计得更加便于使用，佩戴更舒适。“要确保较好的过滤效果必须提高面罩的密封性，所以生产商们正试图为客户定制过滤产品，同时提高其舒适性，这样才能确保它真正有效。”

“化工、金属、食品加工企业所需的空气净化器必须更耐用，更高效。因为他们的工作环境中会产生更加细小的微粒，所以30年前我们使用的过滤材料已经不够用了，我们需要更加高效的材料。”Sco⁃ble说。

净水器

对于饮用水的需求已经扩展到世界范围，水资源循环利用已经成为趋势。优质的水循环处理，干净的饮用水在发展中国家尤为重要，通过将饮用水过滤能够防止疾病传播，这是所有净水器最首要的功能。

在水净化领域还有一个趋势，就是将能源开采如石油、天然气开采过程中使用的水资源进行循环利用。“在开采过程中需要泵入大量的水将这些能源取出，”Paker说，“用水量巨大，但它们被污染得相当严重，所以如何将这些水净化还有很多工作可做。”

耐用型纺织过滤产品在污水处理方面非常高效，污水处理厂在运行过程中可以连续作业，无需关闭系统。

展望未来

专家认为纺织过滤材料在空气和水过滤市场上还有巨大潜力可挖，越来越多的领域有待开发。尽管使用纳米纤维进行过滤方面还有许多难题没有克服，智能织物的潜力巨大。“如果一款智能织物能够提醒你周围存在有害化学物质或环境温度过高，这种织物一定具有巨大的开发价值。”Scoble说。

在北卡罗来纳州立大学，Jasper正在研究纺织过滤材料的新用途，在纺织过滤材料中嵌入可以产生高电压的电极，产生的电压可以消灭捕获的细菌和病毒为过滤材料表面消毒。同时，为过滤材料表面通电可以提高吸附效率，降低压力下降速率。“我们在这一领域已经取得了一些令人鼓舞的成绩，但还有许多工作需要开展。”Jasper说。

感谢所有新产品和新趋势，我们坚信，纺织品过滤材料在空气和水净化方面有一席之地，并且存在着巨大市场有待开发。