纳米纤维膜在空气过滤领域研究

据天津津腾实验设备有限公司了解到近年来，随着经济的快速发展，冶金、钢铁、电力和水泥等行业排放大量的细微颗粒至大气中，引起空气严重污染。细微颗粒具有粒径小，携带大量有毒物质在大气中的停留时间长、输送距离远等特点，成为危害人类的首要污染物。目前针对细微颗粒污染的措施主要有源头治理和终端过滤两种。源头治理方式实施难度大且短时间内难以达到显著的效果，而采用高效空气过滤材料可有效降低颗粒污染带来的严重危害。现有的过滤材料主要包括膜过滤材料、多孔碳过滤材料和纤维过滤材料等。本文天津津腾实验设备有限公司主要从优化纳米纤维膜结构改善过滤效率和过滤阻力的角度，分析静电纺多级结构纳米纤维膜在空气过滤领域的研究现状，为高效、低阻静电纺纳米纤维膜空气过滤技术的研发提供理论支持。

1.纳米纤维膜
天津津腾实验设备有限公司研究认为空气过滤性能纤维的基本结构是影响滤膜性能的重要因素，一般来说，包括以下内容：纤维直径、纤维形貌、孔结构、纤维沉积密度。纤维直径：纤维膜由不同直径的纤维组成，较粗的纤维与纤维之间形成较大的孔，无法对颗粒进行精细过滤；而细化纤维直径会导致纤维的沉积密度高，造成较大的过滤阻力。

(1）纤维形貌：纤维的形貌会改变含颗粒气流通过滤料的流线轨迹，气流中的颗粒物也会因纤维比表面积和粗糙度的差异而产生不同的沉积方式。与表面光滑的纤维相比，当气流经过更为粗糙的表面结构时，气流方向会发生突变，气流中的颗粒物由于惯性作用直接被凸起的棱角拦截，这有利于提高其过滤效率；而气体部分则由于气流流向的改变，使其具有更为顺畅的气流方向，这有利于其空气阻力的降低。

(2）孔结构：纤维膜中孔尺寸可通过拦截作用将颗粒物滤除，如果颗粒物的尺寸小于纤维过滤材料的孔径尺寸，一部分颗粒物会随着高速气流而穿过过滤材料，因而纤维过滤材料的孔径大小会极大地影响其过滤效率。纤维沉积密度：通常来说，不同层纤维堆叠与含颗粒气流的通过性有关，紧密堆积的纤维使得孔径形态曲折度低，导致其空隙率低，一般此类材料的空气阻力压降大。而对于不同层之间纤维能够无规排列同时形成蓬松的三维立体空间孔径结构的纤维空气过滤材料，由于较大的孔径曲折度，使得其孔隙率远高于密实结构的纤维空气过滤材料的孔隙率，从而使其具有更低的空气阻力。

2展望
天津津腾实验设备有限公司认为静电纺纳米纤维具有比表面积大、孔隙率高等优势，在空气过滤领域有着广泛的应用前景。提高过滤效率的同时阻力压降也随之增大，过滤效率与过滤阻力之间的矛盾成为了亟需解决的问题。优化纤维及纤维膜的结构是今后构建高效低阻空气过滤材料的重点发展方向。此外，空气过滤用纳米纤维膜在实际使用中存在膜污染对过滤性能的影响。因此，开发高效低阻且能多次重复使用的纳米纤维过滤膜是未来研究的重点。


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