高耐酸玻纖覆膜濾料耐腐蝕性能及應(yīng)用研究

馬開永，陳德全，何建明，郭兵強(qiáng)

（重慶國際復(fù)合材料有限公司，重慶 400082）

高耐酸玻纖覆膜濾料耐腐蝕性能及應(yīng)用研究

馬開永，陳德全，何建明，郭兵強(qiáng)

（重慶國際復(fù)合材料有限公司，重慶 400082）

針對傳統(tǒng)玻纖覆膜濾料存在的問題，開發(fā)了高耐酸玻纖覆膜濾料，其耐酸性能較普通E玻纖濾料用玻纖基材的耐酸性能提高了一個(gè)數(shù)量級，耐堿性能比C玻纖略好，與E玻纖相比提升顯著，拉伸強(qiáng)度和耐折性要高于E玻纖濾料E750，與E玻纖濾料透氣性基本一致。過濾性能測試表明，排放濃度為0.0000417g/m3，PM2.5過濾效率達(dá)到99.99960%，總過濾效率達(dá)到99.99977%，基本達(dá)到了“零排放”。在燃煤電廠的應(yīng)用壽命已超過了22,000小時(shí)。

高耐酸；玻纖膨體覆膜濾料；耐腐蝕性；力學(xué)性能；耐折性；過濾效率

1 前言

當(dāng)前，我國大氣污染形勢嚴(yán)峻，以可吸入顆粒物（PM10）、細(xì)微顆粒物（PM2.5）為特征污染物的區(qū)域性大氣環(huán)境問題日益突出，損害人民群眾的身體健康，影響了社會和諧穩(wěn)定。十八屆三中全會以來，環(huán)境保護(hù)前所未有地被提升到了國家戰(zhàn)略高度。

袋式除塵器或電袋除塵器是實(shí)現(xiàn)PM2.5有效治理、成熟的工業(yè)除塵技術(shù)[1]，濾袋作為袋式除塵器的核心部件，是影響除塵效率、運(yùn)行成本的關(guān)鍵因素[2]，是袋式除塵器進(jìn)一步推廣應(yīng)用的重要影響因素。

玻纖由于具有耐水解、耐高溫、強(qiáng)度高及伸長小等優(yōu)點(diǎn)[3]，現(xiàn)已發(fā)展為高性能濾料的主要材料。高性能濾料綜合性能對比見表1。

表1 高性能濾料綜合性能對比

玻纖濾料由于耐酸性能、耐折性能相對較差，應(yīng)用范圍受到局限[4]。如果能有效改善耐酸性和耐折性，玻璃纖維濾料將會獲得更大的市場機(jī)會。

2 實(shí)驗(yàn)材料與方法

2.1 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料

采用高耐酸玻璃配方，生產(chǎn)成5～6.5μm的超細(xì)纖維，經(jīng)加捻、膨化后織成300～900g/m2的膨體機(jī)織布，經(jīng)CPIC專有的PTFE浸漬乳液處理后，表面覆合ePTFE膜制成高耐酸玻纖膨體覆膜濾料。

2.2 耐酸堿腐蝕性能測試

采用浸泡失重法測試玻纖膨體覆膜濾料的耐酸堿腐蝕性能。取750g/m2的中堿玻纖（C玻纖）膨體機(jī)織布、普通無堿玻纖（E玻纖）膨體機(jī)織布、高耐酸玻纖膨體機(jī)織布（S750）各30g，分別在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，取出烘干后稱重，計(jì)算失重率。

2.3 拉伸強(qiáng)度測試

拉伸強(qiáng)度按《紡織品織物拉伸性能》（GB/T3923.1-2013）檢測方法進(jìn)行。耐酸處理方法：《袋式除塵器技術(shù)要求》（GB/T6719-2009）附錄D。

2.4 耐折性分析

依照ASTM D2176耐折測試方法進(jìn)行。

2.5 透氣性測試

按《紡織品織物透氣性的測定》（GB/T5453-1997）測試方法進(jìn)行，測試儀器為瑞士TEXTEST FX3300-IV透氣性測試儀。

2.6 粉塵過濾效率測試

采用ASTM D6830-02測試標(biāo)準(zhǔn)，引入美國Filteq FEMA 1-AT粉塵過濾效率測試系統(tǒng)進(jìn)行測試。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）用玻纖基材耐酸堿腐蝕性能

高耐酸玻纖膨體覆膜濾料與C、E玻纖的耐堿性能比較見圖1、圖2。

圖1 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料與E玻纖的耐酸性能比較

從圖1和圖2可以看出，高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）用玻纖基材的耐酸性能較普通E玻纖濾料用玻纖基材的耐酸性能提高了一個(gè)數(shù)量級，耐堿性能比C玻纖略好，與E玻纖相比提升顯著。

圖2 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料與C、E玻纖的耐堿性能比較

3.2 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）拉伸強(qiáng)度比較（見表2）

表2 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）拉伸強(qiáng)度比較

3.3 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）耐折性分析（見表3）

表3 耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）耐折性比較

由表3可看出，酸液侵蝕前，高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）的耐折性能均優(yōu)于E玻纖濾料E750，酸液侵蝕后，其耐折度優(yōu)勢同樣更加顯著。

3.4 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）透氣性分析（見表4）

表4 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）透氣性比較

從表4的透氣性測試結(jié)果可知，高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）與E玻纖濾料透氣性基本一致。

3.5 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）過濾性能分析

對高耐酸玻纖覆膜濾料（S750F10）樣品進(jìn)行測試，測試條件見表5，測試結(jié)果見表6及圖3，所有數(shù)均由美國ETS測得。

表5 過濾性能測試參數(shù)

表6 過濾性能測試結(jié)果

由表6可知，經(jīng)過3s間隔10,000次的定時(shí)老化噴吹后，穩(wěn)定階段和性能測定階段的平均清灰周期為161s和162s，變化非常小，可見濾料阻力比較穩(wěn)定。排放濃度為0.0000417g/m3，PM2.5過濾效率達(dá)到99.99960%，總過濾效率達(dá)到99.99977%，基本達(dá)到了“零排放”[5]。

圖3 性能測定階段殘余阻力

由圖3可看出，性能測定階段，初始?xì)堄嘧枇?40.70Pa，最終殘余阻力為362.10Pa，阻力上升較小且比較穩(wěn)定。玻纖覆膜濾料因表面有一層ePTFE微孔膜，能夠?qū)⒎蹓m有效攔截在濾料表層，同時(shí)有利于清灰，大大降低了阻力的上升時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了“表面過濾”機(jī)理[6]。

4 燃煤電廠應(yīng)用實(shí)例

高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）于2014年7月在山西某電廠的發(fā)電機(jī)組除塵器改造工程中使用，其工況條件及運(yùn)行情況見表7，濾料應(yīng)用周期強(qiáng)度保留情況見表8。

表7 工況條件及運(yùn)行情況

表8 高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）應(yīng)用周期強(qiáng)度保留

目前該電廠的除塵機(jī)組仍在正常運(yùn)行中，至今已超過2.2萬h，行業(yè)內(nèi)專家評估，濾料使用壽命應(yīng)能夠達(dá)到技術(shù)要求的3萬h。

5 結(jié)語

玻璃纖維的耐腐蝕性和耐折性能對玻纖濾料的使用壽命及應(yīng)用范圍有著重要影響[7、8]。高耐酸玻纖膨體覆膜濾料（S750F10）采用全新的耐腐蝕玻纖，且玻纖原紗具有更細(xì)的纖維直徑及更高的力學(xué)性能，能從源頭上大幅提高玻纖濾料的耐腐蝕性及耐折性能，使其在高性能濾料中的優(yōu)勢中更加突出，將會迎來更大的市場機(jī)遇。

[1] 王正新.用于垃圾焚燒爐的耐高溫防酸復(fù)合濾料的研究與開發(fā)[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2007（10）.

[2] 楊建勛，張殿印.袋式除塵器設(shè)計(jì)指南[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012（3）.

[3] 中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會袋式除塵委員會.袋式除塵器濾料及配件手冊[M].沈陽：東北大學(xué)出版社，2007（6）.

[4] 梁珍，沈恒根.袋式除塵高溫過濾材料特性研究[J].建筑科學(xué).2010，10（26）.

[5] 楊東，等.新型超細(xì)梯度結(jié)構(gòu)濾料的性能研究及應(yīng)用[J].化纖與紡織技術(shù)，2015，11（44）.

[6] 鄭智宏，等.PPS覆膜濾料的過濾性能及其在燃煤電廠的應(yīng)用[J].產(chǎn)業(yè)用紡織品，2010（3）.

[7] 周維真.高溫高效玻璃纖維針刺氈濾材的特性及其應(yīng)用[J].玻璃纖維，1995（2）.

[8] 婁可賓，等.燃煤鍋爐用高溫濾料研究與應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)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 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1006-5377（2017）09-0050-04