解决工业除尘中PM2.5排放控制的PTFE膜覆合滤料

2012-06-12 来源：CFS责任编辑：未填浏览数：1150 中国过滤分离网

核心提示：本文概述了一种解决工业除尘中 PM2.5排放控制的聚四氟乙烯（ PTFE）膜覆合滤料。讨论了符合工业除尘中 PM2.5排放要求的 PTFE膜覆合滤材多层结构要求及相关性能评估。

1、聚四氟乙烯（PTFE）的特性

PTFE有很长的碳直链，氟原子对称地排布在碳链周围， C-C键和 C-F键都是很强的键，如图 1所示。氟原子是元素周期表中电负性最强的元素，氟原子间不存在共享电子，同时氟原子的电子云为碳链形成了螺旋式保护层。

图1　聚四氟乙烯分子结构

由于 PTFE具有独特的分子结构，因此其具备很好的化学性能稳定、热性能稳定性、非极性以及低表面能，相关性能参数详见表 1。在应用领域，由 PTFE原料制备的微孔膜可耐大部分化学溶剂及气体，可耐高温，表面不粘附性，强疏水性及防湿性等其他材料很难共有的一些优异性能。

表1聚四氟乙烯的一些性能参数

2、适用于工业除尘的PTFE膜

PTFE膜覆合滤料在工业除尘中的应用是表面过滤机理的体现，截留对象在滤料的表面被截留，不进入过滤料的内部。表面过滤突出的优点是：

a、不需要预过助滤剂，依靠膜的微孔对颗粒进行截留；

b、在膜表面形成梯度滤饼作为预过滤，压损上升缓慢；

c、光滑的膜表面具有优良的清灰效果，降低过滤及脉冲反吹的能源损耗。

在表面过滤中，表面膜的抗拉强度及抗刺穿强度尤为重要。为了防止膜覆合材料在使用过程中表面被颗粒物刺穿， PTFE膜需要一定的厚度。目前商业化 PTFE膜的普遍厚度在3-8微米，这样的厚度的 PTFE膜远远不能满足在使用过程中抗刺穿的需求。一般而言，只有当 PTFE膜的厚度达到 10微米以上，覆膜材料在长期使用过程中不宜被破损刺穿。另一方面，运行过程中，覆膜材料与网笼中直接接触，网笼中的竖向筋对料有拉伸作用，所以覆膜材料在横向方向需要具有一定强度，在反复拉伸过程中，膜不被破坏。提高膜厚度也是提高膜横向强度的有效方式。

传统的 PTFE膜制造工艺，提高膜的厚度，往往同时降低流速。而用于工业除尘的滤料流速需要大于 4.0cm/s（测定压力 125Pa）。通过 4年的自主研发，朝晖公司开发了一种新型的膜制造工艺，制备了厚度为 15±2um，单向片纤结构的 PTFE膜，微观结构详见图 2。膜的平均孔径为 1.0 um，孔径分布为 0.8-1.5。

膜的效率为 97%~99.7%（颗粒： 0.3 um NaCl气溶胶；流速： 5.3cm/s），同时膜的阻力小于 60Pa。

图2　PTFE膜的 SEM照片

3、PTFE膜覆合材料的性能评估

PTFE膜覆合材料通过瞬间界面热覆合制备而成，具有优异的界面结合强度。日本 AMBIC公司对朝晖 PTFE工业除尘覆膜滤料的进行了系统的检测评估：覆膜滤料的流速大于 5.0cm/s（测定压力 125Pa，测定面积 38cm2），效率 >97%（颗粒： 0.3 um NaCl气溶胶；流速： 5.3cm/s；测试面积： 50.24 cm2）。同时还进行了清灰效果检测，如图 3所示。从图中可以看到，朝晖 PTFE覆膜材料在运行过程中阻力上升缓慢，清灰效果优异。