發(fā)布時(shí)間：2021-10-29 00:04

　　駐極體材料在持續(xù)使用過(guò)程中過(guò)濾性能會(huì)發(fā)生變化,為研究其機(jī)理,對(duì)駐極體材料在不同加載條件下的過(guò)濾性能進(jìn)行了測(cè)試。采用熔噴和電暈駐極方法制備了駐極體聚丙烯熔噴非織造材料,通過(guò)TSI8130過(guò)濾效率檢測(cè)儀測(cè)試了加載時(shí)間、材料自身性能和氣溶膠流速對(duì)加載過(guò)濾效率和過(guò)濾阻力的影響,通過(guò)SEM對(duì)加載不同時(shí)間的熔噴材料表面形貌進(jìn)行了表征,并對(duì)加載過(guò)濾機(jī)理進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:隨著加載時(shí)間延長(zhǎng),駐極體熔噴材料過(guò)濾效率在開(kāi)始階段逐漸下降并在第8 min時(shí)達(dá)到最低值98.04%,隨后過(guò)濾效率呈上升趨勢(shì)并在第29 min時(shí)趨于穩(wěn)定,此過(guò)程中過(guò)濾阻力逐漸增大。其機(jī)理主要是加載過(guò)濾開(kāi)始階段以靜電吸引作用為主,駐極體材料上的電荷被捕獲顆粒中和導(dǎo)致靜電吸引作用減弱,因此過(guò)濾效率下降;隨著捕獲顆粒增多,機(jī)械過(guò)濾作用增強(qiáng)使過(guò)濾效率逐漸上升;此外,材料自身性能和氣溶膠流速等也會(huì)影響加載過(guò)濾性能。 

【文章來(lái)源】：南通大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,19(03)

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

駐極體熔噴非織造工藝示意圖

駐極體熔噴材料過(guò)濾性能隨加載時(shí)間的變化規(guī)律如圖2所示。從圖2(a）中可以看出，隨著加載時(shí)間延長(zhǎng)，過(guò)濾效率在開(kāi)始階段逐漸下降并在第8 min時(shí)達(dá)到最低值，為98.04%。然而，隨著加載持續(xù)進(jìn)行，過(guò)濾效率開(kāi)始呈上升趨勢(shì)并在第29 min時(shí)趨于穩(wěn)定，為99.99%。與此同時(shí)，在加載過(guò)程中過(guò)濾阻力一直呈逐步上升的趨勢(shì)，其中在開(kāi)始階段過(guò)濾阻力上升比較平緩（約前20 min），隨后過(guò)濾阻力大幅增加，如圖2(b）所示。關(guān)于過(guò)濾效率下降的原因，目前有3種解釋：1）材料上纖維表面的電荷在過(guò)濾時(shí)被顆粒物中相反電性的電荷所中和而導(dǎo)致靜電吸引作用減弱；2）捕獲的顆粒物在纖維表面形成一層隔離膜屏蔽了電荷而導(dǎo)致靜電吸引作用減弱；3）纖維上的帶電載體在過(guò)濾時(shí)遭到顆粒物的破壞或者與顆粒物發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)而使電荷逃逸[7,13]。本文更傾向于第一種解釋，眾所周知，Na Cl為強(qiáng)電解質(zhì)，而在過(guò)濾時(shí)由于Na Cl氣溶膠中既存在Na Cl小顆粒也存在小液滴，因此小液滴中可以電離出鈉離子和氯離子。當(dāng)與過(guò)濾材料接觸后，小液滴中電離出的帶負(fù)電的氯離子與熔噴纖維上的正電荷發(fā)生電性中和，而帶正電的鈉離子與材料本身發(fā)生排斥，在較短時(shí)間內(nèi)氣溶膠更多地轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w小顆粒而不再顯電性。因此，總體上來(lái)說(shuō)駐極體材料的靜電吸引效果減弱，從而導(dǎo)致過(guò)濾效率下降。然而，隨著加載持續(xù)進(jìn)行，一段時(shí)間后過(guò)濾效率又開(kāi)始上升，原因是越來(lái)越多的顆粒物被捕獲到材料表面及內(nèi)部，從而增強(qiáng)了機(jī)械過(guò)濾作用，最終導(dǎo)致過(guò)濾效率升高。同時(shí)這也是在加載過(guò)程中過(guò)濾阻力一直呈逐步上升趨勢(shì)的主要原因[14]。

根據(jù)駐極體熔噴材料的加載過(guò)濾曲線及圖3中的材料表面形貌變化，進(jìn)一步證明了在加載過(guò)程中存在3個(gè)不同階段，即深層過(guò)濾階段、深層過(guò)濾與表面過(guò)濾過(guò)渡階段及表面過(guò)濾階段[9]。如圖4所示，加載開(kāi)始后，顆粒物被材料捕獲后大多累積到材料內(nèi)部，這時(shí)屬于深層過(guò)濾階段，此階段過(guò)濾阻力逐步上升但是上升速度緩慢，然而過(guò)濾效率卻呈逐漸下降的趨勢(shì)。隨著加載持續(xù)進(jìn)行，顆粒物在材料內(nèi)部累積越來(lái)越多，當(dāng)大部分的孔洞被填滿以后開(kāi)始進(jìn)入過(guò)渡階段，此階段過(guò)濾阻力較深層過(guò)濾階段上升明顯加快，而由于靜電吸引作用的減弱和機(jī)械過(guò)濾作用的增強(qiáng)，過(guò)濾效率也處于下降和上升的過(guò)渡階段。當(dāng)材料內(nèi)部的孔洞全部被顆粒物填滿后，顆粒物開(kāi)始大量地在材料表面累積并形成濾餅層，進(jìn)入到表面過(guò)濾階段，這時(shí)過(guò)濾阻力急劇上升，同時(shí)由于濾餅的形成大大增強(qiáng)了機(jī)械過(guò)濾作用而使過(guò)濾效率也快速升高[17-18]。圖4 加載過(guò)濾原理示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]空氣細(xì)顆粒物PM2.5對(duì)人體各系統(tǒng)危害的研究[J]. 索丹鳳,曾三武.  醫(yī)學(xué)信息. 2019(18)
[2]細(xì)顆粒物過(guò)濾過(guò)程中沉積與捕集機(jī)理的研究進(jìn)展[J]. 王添顥,王雪,朱廷鈺,趙毅.  環(huán)境工程. 2016(S1)
[3]細(xì)顆粒在濾料中沉積和穿透特性的機(jī)理研究[J]. 陶然,李水清,楊萌萌.  工程熱物理學(xué)報(bào). 2015(08)
[4]靜電紡PA6/PET復(fù)合膜的制備及其空氣過(guò)濾性能[J]. 李麗,王嬌娜,李從舉.  環(huán)境化學(xué). 2012(10)



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