高耐酸玻纤覆膜滤料耐腐蚀性能及应用研究

马开永，陈德全，何建明，郭兵强

（重庆国际复合材料有限公司，重庆 400082）

高耐酸玻纤覆膜滤料耐腐蚀性能及应用研究

马开永，陈德全，何建明，郭兵强

（重庆国际复合材料有限公司，重庆 400082）

针对传统玻纤覆膜滤料存在的问题，开发了高耐酸玻纤覆膜滤料，其耐酸性能较普通E玻纤滤料用玻纤基材的耐酸性能提高了一个数量级，耐碱性能比C玻纤略好，与E玻纤相比提升显著，拉伸强度和耐折性要高于E玻纤滤料E750，与E玻纤滤料透气性基本一致。过滤性能测试表明，排放浓度为0.0000417g/m3，PM2.5过滤效率达到99.99960%，总过滤效率达到99.99977%，基本达到了“零排放”。在燃煤电厂的应用寿命已超过了22,000小时。

高耐酸；玻纤膨体覆膜滤料；耐腐蚀性；力学性能；耐折性；过滤效率

1 前言

当前，我国大气污染形势严峻，以可吸入颗粒物（PM10）、细微颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题日益突出，损害人民群众的身体健康，影响了社会和谐稳定。十八届三中全会以来，环境保护前所未有地被提升到了国家战略高度。

袋式除尘器或电袋除尘器是实现PM2.5有效治理、成熟的工业除尘技术[1]，滤袋作为袋式除尘器的核心部件，是影响除尘效率、运行成本的关键因素[2]，是袋式除尘器进一步推广应用的重要影响因素。

玻纤由于具有耐水解、耐高温、强度高及伸长小等优点[3]，现已发展为高性能滤料的主要材料。高性能滤料综合性能对比见表1。

表1 高性能滤料综合性能对比

玻纤滤料由于耐酸性能、耐折性能相对较差，应用范围受到局限[4]。如果能有效改善耐酸性和耐折性，玻璃纤维滤料将会获得更大的市场机会。

2 实验材料与方法

2.1 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料

采用高耐酸玻璃配方，生产成5～6.5μm的超细纤维，经加捻、膨化后织成300～900g/m2的膨体机织布，经CPIC专有的PTFE浸渍乳液处理后，表面覆合ePTFE膜制成高耐酸玻纤膨体覆膜滤料。

2.2 耐酸碱腐蚀性能测试

采用浸泡失重法测试玻纤膨体覆膜滤料的耐酸碱腐蚀性能。取750g/m2的中碱玻纤（C玻纤）膨体机织布、普通无碱玻纤（E玻纤）膨体机织布、高耐酸玻纤膨体机织布（S750）各30g，分别在80℃的4%H2SO4溶液、4%HNO3溶液、2%H2SO4+2%HNO3溶液、0.1mol/L的NaOH溶液中浸泡24h、48h，取出烘干后称重，计算失重率。

2.3 拉伸强度测试

拉伸强度按《纺织品织物拉伸性能》（GB/T3923.1-2013）检测方法进行。耐酸处理方法：《袋式除尘器技术要求》（GB/T6719-2009）附录D。

2.4 耐折性分析

依照ASTM D2176耐折测试方法进行。

2.5 透气性测试

按《纺织品织物透气性的测定》（GB/T5453-1997）测试方法进行，测试仪器为瑞士TEXTEST FX3300-IV透气性测试仪。

2.6 粉尘过滤效率测试

采用ASTM D6830-02测试标准，引入美国Filteq FEMA 1-AT粉尘过滤效率测试系统进行测试。

3 实验结果

3.1 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）用玻纤基材耐酸碱腐蚀性能

高耐酸玻纤膨体覆膜滤料与C、E玻纤的耐碱性能比较见图1、图2。

图1 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料与E玻纤的耐酸性能比较

从图1和图2可以看出，高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）用玻纤基材的耐酸性能较普通E玻纤滤料用玻纤基材的耐酸性能提高了一个数量级，耐碱性能比C玻纤略好，与E玻纤相比提升显著。

图2 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料与C、E玻纤的耐碱性能比较

3.2 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）拉伸强度比较（见表2）

表2 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）拉伸强度比较

3.3 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）耐折性分析（见表3）

表3 耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）耐折性比较

由表3可看出，酸液侵蚀前，高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）的耐折性能均优于E玻纤滤料E750，酸液侵蚀后，其耐折度优势同样更加显著。

3.4 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）透气性分析（见表4）

表4 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）透气性比较

从表4的透气性测试结果可知，高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）与E玻纤滤料透气性基本一致。

3.5 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）过滤性能分析

对高耐酸玻纤覆膜滤料（S750F10）样品进行测试，测试条件见表5，测试结果见表6及图3，所有数均由美国ETS测得。

表5 过滤性能测试参数

表6 过滤性能测试结果

由表6可知，经过3s间隔10,000次的定时老化喷吹后，稳定阶段和性能测定阶段的平均清灰周期为161s和162s，变化非常小，可见滤料阻力比较稳定。排放浓度为0.0000417g/m3，PM2.5过滤效率达到99.99960%，总过滤效率达到99.99977%，基本达到了“零排放”[5]。

图3 性能测定阶段残余阻力

由图3可看出，性能测定阶段，初始残余阻力为340.70Pa，最终残余阻力为362.10Pa，阻力上升较小且比较稳定。玻纤覆膜滤料因表面有一层ePTFE微孔膜，能够将粉尘有效拦截在滤料表层，同时有利于清灰，大大降低了阻力的上升时间，实现了“表面过滤”机理[6]。

4 燃煤电厂应用实例

高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）于2014年7月在山西某电厂的发电机组除尘器改造工程中使用，其工况条件及运行情况见表7，滤料应用周期强度保留情况见表8。

表7 工况条件及运行情况

表8 高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）应用周期强度保留

目前该电厂的除尘机组仍在正常运行中，至今已超过2.2万h，行业内专家评估，滤料使用寿命应能够达到技术要求的3万h。

5 结语

玻璃纤维的耐腐蚀性和耐折性能对玻纤滤料的使用寿命及应用范围有着重要影响[7、8]。高耐酸玻纤膨体覆膜滤料（S750F10）采用全新的耐腐蚀玻纤，且玻纤原纱具有更细的纤维直径及更高的力学性能，能从源头上大幅提高玻纤滤料的耐腐蚀性及耐折性能，使其在高性能滤料中的优势中更加突出，将会迎来更大的市场机遇。

[1] 王正新.用于垃圾焚烧炉的耐高温防酸复合滤料的研究与开发[J].产业用纺织品，2007（10）.

[2] 杨建勋，张殿印.袋式除尘器设计指南[M].北京：机械工业出版社，2012（3）.

[3] 中国环保产业协会袋式除尘委员会.袋式除尘器滤料及配件手册[M].沈阳：东北大学出版社，2007（6）.

[4] 梁珍，沈恒根.袋式除尘高温过滤材料特性研究[J].建筑科学.2010，10（26）.

[5] 杨东，等.新型超细梯度结构滤料的性能研究及应用[J].化纤与纺织技术，2015，11（44）.

[6] 郑智宏，等.PPS覆膜滤料的过滤性能及其在燃煤电厂的应用[J].产业用纺织品，2010（3）.

[7] 周维真.高温高效玻璃纤维针刺毡滤材的特性及其应用[J].玻璃纤维，1995（2）.

[8] 娄可宾，等.燃煤锅炉用高温滤料研究与应用[J].工业安全与环保，2007（4）.

Research on Corrosion Resistance and Application of Covering Membrane Filter Materials of High Acid-resisting Glass Fiber

MA Kai-yong, CHEN De-quan, HE Jian-ming, GUO Bing-qiang

X701 文献标志码：A 文章编号：1006-5377（2017）09-0050-04