TSI8130的操作非常简单, 测试效率可达99.999%。 首先将滤料放置在夹具的下部, 通过同时按下两个闭合按钮来关闭夹具。 气压缸迅速将夹具上部压下封闭滤料, 并开始80www.cnita.org .cn 中国产业用纺织品行业协会展会与论坛技术纺织品检测。 颗粒物发生器产生的颗粒物经过上部夹具并穿过滤料进入滤料下游, 两个固态激光光度计同时检测滤料上游和下游的颗粒物浓度(气溶胶浓度) 。 滤料的穿透率通过上、下游颗粒物浓度的比值得到, 高灵敏度的电子压力传感器测定滤料的阻力和系统流量。过滤效率反映过滤材料对空气中微粒的捕集效果, 数学公式表达如下:udduu(1) 100%CCCCC 式中:——过滤效率, %;Cu——上游气溶胶浓度, mg/L;Cd——下游气溶胶浓度, mg/L。2 结果和讨论2.1 气溶胶属性对过滤性能的影响为研究熔喷聚丙烯空气滤料对不同 种类气溶胶粒子的捕获特性, 实验中测定了不同克重样品对油性气溶胶石蜡油颗粒和盐型气溶胶NaCl颗粒的过滤效率。 测试时, 气溶胶流速为32L/min。 驻极前过滤效率如图2所示, 驻极后的过滤效率如图3所示。图1TSI 8130内部结构图101520253005101520253035404550NaClparaffin oil图2驻极前对不同气溶胶粒子的过滤效率101520253050556065707580859095100NaClparaffin oil图3驻极后对不同气溶胶粒子的过滤效率过滤效率(%)过滤效率(%)克重(g/m2)克重(g/m2)81www.cn ita.org.cn 中国产业用纺织品行业协会展会与论坛技术纺织品由图2可知, 随着滤材克重的增加, 过滤效率增加。 驻极前, 滤料对油性气溶胶颗粒的过滤性能略优于盐型气溶胶颗粒, 差距为1~5个百分点。 这是因为驻极前滤料对气溶胶颗粒的捕获完全取决于惯性效应和扩散效应。 在TSI8130滤料测试仪中, 产生的盐型气溶胶颗粒质量中值直径为0.33μm, 油性气溶胶颗粒为0.26μm。 可见, 聚丙烯过滤材料对石蜡油气溶胶的扩散效应稍强于NaCl气溶胶颗粒, 过滤效率也略大。由图3可知, 驻极使滤材过滤效率大为提高, 但对两种气溶胶过滤效率的变化趋势依然类似, 即随着滤材克重的增加, 过滤效率增加。 但驻极后, 熔喷聚丙烯空气过滤材料对NaCl的过滤性能明显优于石蜡油, 过滤效率之间的差距增大近20个百分点。 这是因为NaCl为离子型化合物, 无论粒子大小, 气溶胶粒子都是带电荷的, 气溶胶与驻极体之间存在着强烈的静电作用, 过滤以静电效应为主; 而石蜡油为极性非离子型化合物, 由于分子间的库仑力作用, 溶胶粒子通常是电中性的, 当与驻极空气过滤材料接触时, 在驻极体静电场的作用 下,溶胶粒子因极化而带电, 所以石蜡油粒子在整个过滤过程中还是以惯性效应和扩散效应为主, 只有在微粒与滤材接触时才产生静电效应, 以静电效应为辅。 所以, 驻极后对NaCl粒子和石蜡油粒子的过滤效率都提高, 且对NaCl粒子的提高幅度明显大于石蜡油粒子。 由图2和图3的对比可知, 气溶胶颗粒物性质对熔喷聚丙烯过滤材料的过滤性能存在很大的影响。2.2 气溶胶浓度对过滤性能的影响为了 研究气溶胶浓度对过滤材料过滤性能的影响, 测试了不同克重熔喷聚丙烯空气过滤材料在不同气溶胶浓度下的过滤效率, 气溶胶粒子为NaCl颗粒, 测试浓度分别为11.7mg/m3,13.5mg/m3,15.6mg/m3,17.3 mg/m3, 如图4所示。11121314151617181012141618202224262830323436384010g/m215g/m220g/m225g/m230g/m2图不同气溶胶浓度下的过滤效率从图4可以看出, 气溶胶浓度对熔喷聚丙烯过滤材料过滤性能的影响并不呈线性关系, 当浓度由11.7mg/m3上升到13.5mg/m3时, 过滤效率下降; 浓度继续上升到15.6mg/m3时过滤效率又开始上升; 当浓度达到17.3 mg/m3时过滤效率变化不明显。根据过滤效率的计算公式可知, 当气溶胶浓度增大时,上游浓度增大, 虽然滤材拦截的粒子数增多, 但透过滤材的微粒数也相对增多, 即下游的气溶胶浓度也增大, 由此气溶胶浓度的变化会引起所测试滤料的过滤效率变化。 气溶胶浓度从11.7mg/m3上升到13.5mg/m3时, 测试仪器上下游气溶胶浓度都增大, 但下游增大幅度远大于上游, 故所测试熔喷聚丙烯滤料的过滤效率有所下降; 但浓度从13.5mg/m3继续上升到15.6mg/m3时, 测试仪器上游气溶胶颗粒增多相互碰撞概率增大, 扩散效应减弱, 到达下游时气溶胶浓度相对下降, 故导致过滤效率有所上升, 当气溶胶浓度达到15.6mg/m3后, 上下浓度增加的幅度接近, 导致过滤效率几乎没有变化。 但空气中的微粒增多时, 过滤材料在相同的时间内拦截的微粒数势必会增多, 易堵塞滤料网 孔影响滤料的使用 寿命, 因此相同滤材在空气微尘比较多的场所达到它的的最大容尘量的时间相对短些, 即使用寿命要相对短些, 需要经常更换。2.3 气溶胶滤速对过滤性能的影响未驻极的各种克重的滤材, 选择盐型NaCl气溶胶粒子,在不同流动速率下进行过滤效率的测试如图5所示。246810121012141618202224262830323436384010g/m215g/m20g/m2225g/m30g/m22图5不同滤速下的过滤效率过滤效率(%)过滤效率(%)气溶胶浓度(mg/m2)速率(mg/m2)82www.cnita.org .cn4 3中国产业用纺织品行业协会展会与论坛技术纺织品从图5可以看出, 随着过滤速度的增加, 过滤效率逐渐下降。 当过滤速率到达7cm/s时, 过滤效率基本保持不变。 气溶胶流速越慢, 气溶胶粒子在过滤材料中滞留的时间越长,粒子有更多的机会撞击纤维, 被纤维捕集的机会更多, 同时气溶胶布朗运动强度也越大, 扩散作用也越明显, 因此过滤效率越高。 而气流速度越大, 受到的惯性作用力越大, 运动的微粒由于具有惯性, 来不及跟随气流的变化绕过纤维, 因而脱离气流撞向纤维, 在纤维上沉积下来的概率也越大。 因此随着过滤速率的增大, 扩散效应和拦截效应减弱, 惯性效应增强, 各种效应之间的此增彼减, 最终导致过滤效率的下降减缓。3 结论通过在不同气溶胶微粒下进行测试发现, 熔喷聚丙烯空气过滤材料的过滤效率随着滤材克重的增加而增大; 不同种类气溶胶粒子测试所得的过滤效率有一定差异。 经过驻极的滤料, 其过滤效率明 显提升, 对盐型气溶胶的过滤效果明显优于油性气溶胶。 随着气溶胶浓度的增大, 聚丙烯空气过滤材料的过滤效率略有波动, 总体过滤效率变化不明 显。 随着过滤速度的增加, 过滤效率先急剧下降, 后下降减缓。因此, 在使用过滤材料时, 应根据周围的空气环境选用合适的过滤材料, 以达到节能增效、 经济环保的目的。 空气中的微粒性质对空气过滤材料的过滤效果存在很大的影响, 不同场合应选用 不同的过滤材料, 如在油烟较大场所和汽车尾气、 粉尘比较多的场所, 选用的过滤器就应有所不同; 在空气微尘比较多的场所, 滤料所积微尘较多, 阻力也大, 而过大的阻力会使过滤器上已捕集的粉尘飞散, 所以应勤更换滤料; 同时, 在过滤风速比较大时, 单层滤材过滤效果较差, 可通过适当增加滤材厚度来提高过滤效率。参考文献[1]刘道清.空气过滤技术研究综述[ J]. 环境科学与管理,2007.[2]陈喆.空气过滤材料及其技术进展[J].非织造技术及产业用纺织品,2011,86- 88.[3]武松梅,袁传刚.非织造材料孔径与过滤性能关系的研究[J].产业用纺织品, 2010,28(1):12- 14.[4]罗伶.防尘口罩阻尘效率和呼吸阻力影响因素的探讨[J].中国个体防护装备,2004(5):13- 17 .[5]肖慧明,谢文虎,陈钢进.熔喷聚丙烯驻极体空气过滤材料对不同气溶胶的过滤性能及过滤机理研究[J]. 功能材料,2013(7):761- 764.[6]Lee K W,Mukund R . Filter collection:aerosol measuremen t,principle,techniques and application s[M].N ewYork:Wiley- Interscience,2001.[7]刘超.驻极处理对熔喷空气过滤材料过滤性能的影响[J].产业用纺织品,2013(5): 34- 37.[8]蔡杰.空气过滤AB C[ M].北京:中国 建筑工业出 版社,2002.8www.cn ita.org.cn