【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人們對(duì)于生活水平和室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求也逐漸增加,空氣污染是如今環(huán)境污染最嚴(yán)重的問題之一,尤其是PM2.5被認(rèn)為是威脅人類健康的一個(gè)主要因素。靜電式空氣凈化器不僅具有安全、可靠、無降解問題等優(yōu)勢(shì),還有殺菌功效,并兼有高效除塵的特點(diǎn),具有極大的商業(yè)價(jià)值。傳統(tǒng)的靜電集塵板主要采用多層帶孔金屬片組裝而成,但一次造價(jià)高、易產(chǎn)生漏電,逐漸被駐極體材料取代。目前,集塵板一般通過涂布導(dǎo)電涂料或施加導(dǎo)電板材來使駐極體材料表面導(dǎo)電,然而導(dǎo)電材料成本高且耐水洗性能不佳等問題仍然沒有得到解決。聚丙烯材料(PP)具有質(zhì)量輕,結(jié)構(gòu)規(guī)整,抗彎曲性能強(qiáng),熱穩(wěn)定性優(yōu)良等特點(diǎn),成為靜電集塵板制備的主要駐極體基材。聚苯胺(PANI)是一種導(dǎo)電高分子材料,具有來源廣泛,價(jià)格低,安全環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),因此本課題提出集塵板導(dǎo)電材料區(qū)域通過苯胺原位聚合生成聚苯胺來制備駐極體,得到了一種具有良好集塵效率和耐水洗性能的聚苯胺/聚丙烯靜電集塵板,有效克服了傳統(tǒng)方法存在的耐水洗性差、成本高等問題。主要內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)本課題采用苯胺原位聚合的方法,在聚丙烯基材表面生成聚苯胺,主要研究了聚苯胺的聚合工藝,探討了前處理時(shí)間、苯胺(An)濃度、鹽酸(HCl)濃度、過硫酸銨(APS)與An摩爾比、反應(yīng)溫度等因素對(duì)聚苯胺導(dǎo)電性能和增重率的影響。聚苯胺導(dǎo)電性能直接影響聚苯胺/聚丙烯靜電集塵板的集塵效率,因此探索了生成不同表面電阻的聚苯胺的工藝參數(shù)。同時(shí)采用紅外光譜、掃描電鏡、EDS能譜、X射線衍射、熱重分析等手段對(duì)制備的聚苯胺/聚丙烯材料的基本結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征,結(jié)果表明聚苯胺成功地在聚丙烯表面聚合且基材的熱穩(wěn)定性能不受影響,由此制備出方阻10~3、10~4、10~5Ω/sq級(jí)別的聚苯胺/聚丙烯靜電集塵板。(2)本課題將表面附著聚苯胺導(dǎo)電材料的聚丙烯板通過不銹鋼帶連接組裝形成符合集塵測試需要的靜電集塵板,安裝固定在自組裝研發(fā)的擬靜電式空氣除塵測試設(shè)備上,結(jié)合激光測霾儀,通過計(jì)算除塵測試設(shè)備進(jìn)出口顆粒濃度的變化得出對(duì)該粒徑顆粒的集塵效率。主要探討了聚苯胺合成條件、風(fēng)速、顆粒粒徑、聚苯胺/聚丙烯材料表面方阻、集塵板間距對(duì)集塵效率的影響。確定了最大集塵效率時(shí)集塵條件為:聚苯胺表面方阻10~3Ω/sq,風(fēng)速0.5m/s~1m/s,集塵板間距0.5cm~1.0cm。(3)制備的PANI/PP靜電集塵板在最適宜集塵條件下達(dá)到的最大集塵效率:對(duì)PM10最大集塵效率可達(dá)95%,對(duì)PM2.5最大集塵效率可達(dá)91%,對(duì)PM1.0最大集塵效率可達(dá)87%。(4)PANI/PP靜電集塵板的常規(guī)物理性能測試結(jié)果表明:PANI/PP結(jié)合牢度測試中,最大結(jié)合牢度可達(dá)5級(jí),聚苯胺不易剝離和脫落。并且PANI/PP靜電集塵板的耐水洗性能也較好,5次水洗后對(duì)PM2.5集塵效率最大仍達(dá)75%,10次水洗后對(duì)PM2.5集塵效率最大仍達(dá)63%,具有良好的耐久性和實(shí)用性。
[Abstract]:With the rapid development of society and economy, people's requirements for living standards and indoor air quality are gradually increasing. Air pollution is one of the most serious environmental pollution problems nowadays, especially PM2.5 is considered to be a major threat to human health. The traditional electrostatic dust collecting plate is mainly made of multi-layer metal sheets with holes, but it is easy to produce leakage of electricity at a high cost and is gradually replaced by electret material. Polypropylene (PP) has become the main electret substrate for electrostatic dust collectors because of its light weight, regular structure, strong bending resistance and excellent thermal stability. Polyaniline (PANI) is a conductive polymer material. The electret is prepared by in-situ polymerization of aniline to form polyaniline in the conductive material area of dust collecting plate. A kind of polyaniline/polypropylene electrostatic dust collecting plate with good dust collecting efficiency and washing resistance is obtained, which overcomes the washing resistance of traditional methods effectively. The main contents and conclusions are as follows: (1) Polyaniline was synthesized on the surface of polypropylene by in-situ polymerization of aniline. The polymerization process of polyaniline was studied. The factors such as pretreatment time, concentration of aniline (An), concentration of hydrochloric acid (HCl), molar ratio of ammonium persulfate (APS) to Ans and reaction temperature were discussed. The conductivity of polyaniline has a direct impact on the collection efficiency of polyaniline/polypropylene electrostatic precipitator, so the technological parameters of polyaniline with different surface resistance have been explored. The basic structure and properties of propylene were characterized. The results showed that polyaniline was successfully polymerized on the surface of polypropylene and the thermal stability of the substrate was unaffected. The stainless steel strip is connected and assembled to form an electrostatic dust collecting plate which meets the requirements of dust collecting test. The electrostatic dust collecting plate is fixed on the self-assembled quasi-electrostatic air dust collecting test equipment. The dust collecting efficiency of the particle is obtained by calculating the change of the particle concentration at the inlet and outlet of the dust collecting test equipment combined with the laser haze detector. The effects of conditions, wind speed, particle size, surface square resistance of polyaniline/polypropylene material and space between dust collecting plates on dust collecting efficiency were studied. Maximum dust collection efficiency: 95% for PM10, 91% for PM2.5, 87% for PM1.0. (4) The results of routine physical properties test of PANI / PP electrostatic dust collection board show that the maximum binding fastness of PANI / PP can reach 5 grades, and polyaniline is not easy to peel off and fall off. The dust collecting board also has good washing resistance. The maximum dust collecting efficiency of PM2.5 after 5 washes is still 75%. The maximum dust collecting efficiency of PM2.5 after 10 washes is still 63%. It has good durability and practicability.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU834.8;TQ325.14

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本文編號(hào)：2233217