聚四氟乙烯膜的过滤性能及理论模型研究文献综述
2020-06-09 22:36:51
文 献 综 述
1. 研究背景及意义
随着我国经济的迅猛发展以及城市化的不断推进,产业结构不断优化,农业、工业以及其他各个领域的发展规模也日趋增大,在短短的几十年间,中国的工业已发生了翻天覆地地变化。我国陶瓷、医药和电子机械等行业的迅猛发展的同时,也带来了不少的环境问题,粉尘危害就是其一。
粉尘的危害主要有两个方面,一是生产安全方面,二是人体健康方面。
对生产安全来说,粉尘的危害主要表现为爆炸危害。在生产过程中,由于粉尘大量堆积而造成粉尘爆炸的事故并不少见。美国化学品安全与危害调查委员会(CSB)已经发布了有关数次意外事故的详细报告,其中包括2003年发生的三起致命的粉尘爆炸事件,以及格鲁吉亚皇家糖业制造厂的灾难,这场事故中其中14名工人失去了生命;堪萨斯州立大学的”Robert W. Schoeff农业粉尘爆炸研究收藏”是美国农业粉尘爆炸事件的宝贵资料来源。在中国粉尘爆炸的事故也屡见不鲜,1949-2007年期间中国煤矿发生过106次粉尘爆炸事故如2005年的黑龙江的特大煤尘爆炸事故等。
对人体健康来说,长期与粉尘接触可能会引起一些疾病,比较常见的是耳鼻喉方面的疾病如咽喉炎,皮肤长期接触粉尘也会因此长出粉刺等,更严重一点,可能会引起一些肺部疾病如尘肺,或者由有机粉尘引起肺部病变等。
尘肺[2],指在生产作业中由于吸入粉尘而引起的肺组织纤维化的一种疾病,尘肺病的种类很多,煤工尘肺、水泥肺和电焊混合尘肺等都属于这一疾病的范畴。粉尘沉着症[2],指人体吸入某些金属粉尘后,粉尘进入肺部发生反应导致纤维化。这种病症对人体危害较小,当减少与粉尘的接触后,这些症状就会逐渐消失。此外,如果吸入某些重金属的粉尘如铅等,有可能会造成粉尘中毒。
2. PTFE膜
PTFE膜,中文名为聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,简写为teflon),一般称作”不粘涂层”或”易清洁物料[6]。这种材料具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。同时,聚四氟乙烯具有耐高温的特点,它的摩擦系数极低,所以可作润滑作用之余,亦成为了易清洁水管内层的理想涂料[7]。
PTFE膜是以聚四氟乙烯为原料,采用特殊工艺,经压延、挤出、双向拉伸等方法制成的微孔性薄膜。PTFE膜按用途可分为服装膜、空气过滤膜、空气净化膜。PTFE膜具有原纤维状微孔结构,孔隙率85%以上,每平方厘米有14亿个微孔,孔径范围0.02mm-15mm。 PTFE微孔薄膜表面形态是具有蜘蛛网状的微孔结构,微纤维之间形成孔隙,微纤维排列方向与拉伸方向基本平行;纤维束的连接处即为结点,它是由许多微纤维纠缠相连形成[7]。这种膜属于非对称性膜,膜的正反面微孔尺寸有差异。膜的截面微孔尺寸比其表面的微孔尺寸大,纵横向微孔尺寸也有差别,纵向微孔大于横向。膜的截面是一种网络结构,在孔的三维结构上有网状连通、孔镶套、孔道弯曲等非常复杂的变化,可能有多个微孔组成一个通道,也有可能一个微孔与多个通道相连[8]。
PTFE膜疏水性、透气性好,孔隙率高,耐酸耐碱,具有高孔隙率(约80%)的均匀薄膜(通常为150μm)可以提高单位面积的气体和液体流量, 高孔隙率还能增加用于吸附或结合的表面积。同时PTFE膜耐高温,它的摩擦系数极低,有润滑的作用,也因此成为清洁水管内层的理想涂料[6]。因此,本课题的实验选用PTFE膜来过滤净化粉尘。
3. 除尘技术简介