高温除尘无机滤料国内外进展综述

介绍了高温除尘无机滤料的主要种类和组成成分。依据不同的孔隙率,高温除尘无机滤料可分为无机低密度滤料和无机高密度滤料。无机低密度滤料主要可由玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维、玄武岩纤维等构成,而无机高密度滤料主要包括高密度陶瓷滤料和高密度金属滤料。并分别对无机低密度滤料和无机高密度滤料的理化性质、稳定运行温度,以及国外内的应用与研究情况进行了详细阐述。     

含尘烟气净化用滤料性能测试与分析

针对含尘烟气净化问题,选取6种耐高温袋式除尘滤料,通过实验研究探索分析6种滤料(1号为PPS滤料1,2号为PPS滤料2,3号为PSA滤料,4号为PI+PPS混纺滤料,5号为PPS滤料3,6号为PI滤料)间性能的差异。结果表明:力学性能方面,6种滤料纬向断裂强力,6号滤料>1号滤料>5号滤料>2号滤料>3号滤料>4号滤料,其值在1 079~2 219 N;经向断裂强力相当,其值在799~1 122 N。耐温性能方面,分别在温度为180,200,220℃,24 h的实验条件下,2号、3号、5号、6号滤料的经、纬向断裂强力保持率均≥100%,其他2种滤料均有所下降;过滤效率方面,不同风速下6种滤料对PM_(2.5)的过滤效率排序为6号滤料>3号滤料>4号滤料>5号滤料>1号滤料>2号滤料,其值在33.20%~74.12%。试验表明,PPS类滤料采用PI纤维后可以提高滤料的过滤性能和强力。     

织物特性对聚苯硫醚滤料动态过滤性能的影响

选用四种不同织物构造的聚苯硫醚覆膜滤料、超细纤维面层滤料、异形纤维面层滤料和常规滤料,采用氧化铝标准粉尘Pural NF在VDI测试装置进行除尘滤料冷动态除尘性能测试。通过对实验数据的分析得到:织物特性对滤料阻力有较大影响,虽然清洁阶段覆膜滤料阻力最大,接近200 Pa,但稳定和老化阶段阻力最小,仅有300 Pa,而常规滤料阻力在稳定阶段最大,高达790 Pa;织物特性的差异对滤料平均清灰周期也有较大影响,覆膜滤料、超细纤维层滤料、三叶纤维层滤料和常规滤料清洁阶段滤料的平均清灰周期分别为380,241,223,177 s,其他阶段滤料清灰周期长短顺序与清洁阶段相同,覆膜滤料清灰周期最长,寿命也最长;织物特性的不同对滤料过滤效率也有一定的影响,超细滤料、覆膜滤料、三叶形滤料和常规滤料清洁阶段过滤效率达到99.9%以上,穿透率分别为0.0261%、0.004%、0.0321%、0.0322%;稳定阶段的过滤效率除常规滤料外都可以达到99.99%以上,穿透率分别为0.0027%、0.0003%、0.0014%和0.4765%。     

新型还原氧化石墨烯过滤材料与驻极体材料的性能对比

针对疫情防控常态化背景下,探究一种具有多功能性的还原氧化石墨烯复合过滤材料。对还原氧化石墨烯(rGO)复合功能性过滤材料与常用驻极体过滤材料(PTFE)进行过滤特性、抗菌等性能对比实验分析,结果表明：在首次实验时,rGO滤料的过滤效率与滤速的变化呈正相关,PTFE滤料的过滤效率的趋势相反,且过滤效率整体上优于rGO滤料。但后续实验中在0.25 m/s滤速下,rGO滤料对PM_2.5的过滤效率比PTFE滤料高3.6百分点,但rGO滤料的过滤阻力约为PTFE滤料的2倍。当过滤风速为0.05 m/s时,相比于PTFE滤料,rGO滤料容尘量约为其7倍。此外发现由于rGO具有包裹与纳米刀作用,使得rGO滤料同时兼有一定抗菌抑菌性。该成果为后疫情时代中空气净化器的选择以及rGO滤料性能的提高提供参考依据,也为后续的复合滤料研究与应用提供了新思路。     

改性滤料净化养殖外排水性能及细菌群落分析

为提升工厂化水产养殖领域中生物滤器的水处理性能,该文研发了一种PVA-PVP改性滤料,并将其作为填料应用于移动床生物滤器。以俄罗斯鲟养殖池水为水处理对象,以普通滤料为对照组,分析了填充2种滤料工况下移动床生物滤器的挂膜过程和水处理性能,并采用高通量测序方法研究了2种滤料不同时期的细菌群落结构差异。结果表明,改性滤料组和普通滤料组在挂膜3周后生物膜成熟,在滤器稳定运行期,改性滤料组对亚硝氮的平均去除率和氨氮去除负荷分别为(48.42±12.14)%和(40.9±13.45) g/(m3·d),显著高于普通滤料组。高通量测序表明,挂膜初期,2种滤料组细菌种类的差异不大,而随着时间的推移,2种滤料表面的细菌都发生了一定的变化。普通滤料组的优势细菌主要包括丰佑菌属、Flavihumibacter和norank_fMNG7,改性滤料组的优势细菌主要包括硝化螺菌属、腐螺旋菌科、厌氧绳菌科和鞘脂单胞菌科,而硝化螺菌属等细菌在转化养殖水体中氮元素起着关键的作用,说明研发的改性滤料更有利于功能性细菌的生长及富集,进而可提升生物滤器的硝化性能。     

袋式除尘器滤料及其选择

滤料是袋式除尘器的关键部分。本文从实用角度出发,较全面地介绍了滤料的纤维及其特性,滤料的种类和性质,滤料的选择方法以及滤料技术的新进展。     

两种凹土复合生物滤料在BAF中的挂膜研究

利用凹土分别与硅藻土及粉煤灰制备了两种复合生物滤料,对制备的两种复合滤料进行了孔径分布分析,复合滤料同时进行了挂膜实验,并对挂膜前后SEM进行了比较分析.不同滤料对COD和氨氮去除率及DO值进行了测试,所制备的两种复合生物滤料性能良好,硅藻土与凹土制备的复合生物滤料挂膜及水处理性能优于粉煤灰与凹土制备的复合生物滤料.     

二、提高单层石英砂滤料滤池处理效率的有效措施——采用单层不分层滤池

单层石英砂滤料滤池虽然其过滤效率不如双层滤料、混合滤料高,但由于它有滤料不易流失和滤料易得的优点,所以目前在工业污水中的使用仍很普遍,特别在炼油污水处理方面。单层石英砂滤料滤池可根据反冲洗后滤料孔隙率的分布分为单层分层滤池和单层不分层滤池(见图1)。     

滤料床在受污染新沂河水净化中的应用

采用滤料床工艺,对受污染的新沂河水进行了中试处理研究。结果表明:3种不同粒径的滤料床对NH3-N和CODMn的去除能力大小不同,依次为细滤料床>中滤料床>粗滤料床,对NH3-N的去除率分别为88%,70%和47%,对CODMn的去除能力较低,分别为22%,15%和12%,但均可以去除其中的可生化有机物。在25~35℃时,3种滤料床对NH3-H的去除效果最好,同时细滤料床抗温度的变化能力较强。     

不同挂膜方式成熟滤料去除地下水中As(Ⅲ)研究

通过动力学和动态柱实验对比研究了不同挂膜方式成熟滤料去除地下水中As（Ⅲ）效能.并采用SEM-EDS?XRD及FTIR等表征手段对滤料形态和结构进行了分析.结果表明,两种滤料的形貌具有较大差异.采用化学挂膜的滤料去除As（Ⅲ）性能更优.二级动力学模型能较好地模拟两种滤料除As（Ⅲ）动力学过程,自然挂膜滤料和化学挂膜滤料拟合速率常数分别为8.568×10^-6和14.248×10^-6mg/（g·min）.Yan模型对动态柱实验穿透曲线的拟合系数R²>0.999.通过脱附再生实验,发现0.5mol/L的NaHCO₃作为脱附剂可使滤料有效再生.对比过滤前后滤料的XRD分析结果,滤料结构变化不大,除砷能力稳定.滤料表面铁锰氧化物含量直接影响滤料除As（Ⅲ）性能.两种滤料在除砷过程中均消耗了羟基.本研究为不同方法去除地下水中As（Ⅲ）提供了理论支撑,具有一定工程指导意义.     

混合滤料的润湿性及其过滤处理含油废水性能

为了探究两种润湿性相反的特殊润湿性滤料的耦合作用,将超疏水超亲油石英砂滤料和超亲水水下超疏油石英砂滤料均匀混合,研究了混合滤料的润湿性以及过滤除油性能.结果表明,两种滤料混合组成的固体表面润湿性不满足每种滤料润湿性的加权平均关系,更符合二次曲线关系,决定系数高达0.9992;交替润湿性对过滤除油效率具有耦合增强作用.混合滤料的疏水亲油性越强,其除油效率、归一化附着效率和渗透系数都越大,反之亦然.滤料粒径越小,归一化附着效率的变化斜率越大,而滤速和床深对归一化附着效率的变化斜率影响不明显.滤料的疏水性具有增阻的效应,流速的增加有助于增大滤层的渗透系数.以上研究成果可为特殊润湿性混合滤料过滤处理含油废水提供研究思路和参考.     

石榴石滤料的过滤性能及反冲洗试验研究

石榴石作为一种新型矿物滤料在净水处理方面具有强大的竞争力和广阔的应用前景.通过对石榴石滤料进行过滤及反冲洗试验,研究其截污除浊性能、水头损失变化规律及对有机物的去除效果,并与传统的石英砂滤料做对比,同时探讨了石榴石滤料的适宜反冲洗强度范围及气水反冲洗运行参数.结果表明:在滤速为8 m/h的条件下,与石英砂滤柱的过滤效果相比,石榴石滤柱滤后水的平均浊度下降0.3 NTU,有机物平均质量分数下降5%,但其平均水头损失增长率为1 cm/h;在截污除浊及去除有机物方面,石榴石滤柱在60 cm滤层厚度处与石英砂滤柱在85 cm滤层厚度的去除效果十分接近,因此其能有效减少滤料体积,从而节省滤料及节约设备投资.在不同滤速下,水头损失是限制石榴石滤柱过滤周期的主要因素;石榴石滤料适宜的气反冲洗强度范围为14~16 L/（s·m2）,水反冲洗强度范围为5~7 L/（s·m2）,其气水反冲洗的最佳运行参数为气洗强度16 L/（s·m2）、水洗强度7 L/（s·m2）、气水联合反冲洗4 min、单独水漂洗7 min.其中,气反冲洗强度对石榴石滤料的反冲洗效果影响最大.研究显示,相较于传统石英砂滤料,石榴石滤料具有高过滤性能、低滤料体积的特点,在水处理滤料的应用方面显示出一定的优势.      

流动电位法测定滤料表面的Zeta电位

滤料表面的ζ电位是评价滤料颗粒表面性质的重要指标之一,研究滤料表面的ζ电位对于提高过滤效率以及开发改性滤料是十分重要的.根据流动电位与ζ电位的关系自制了一套测定ζ电位的装置,经测定计算出了4种常用水处理滤料表面的ζ电位,结果表明:当滤料的粒径范围在0.45～0.9mm之间时,使用该装置测得的磁铁矿、无烟煤、核桃壳和陶粒表面ζ电位分别为-27.64mV、-6.54mV、-5.87mV、-2.30mV.电子能谱和红外光谱分析结果证明磁铁矿、无烟煤、核桃壳和陶粒滤料表面ζ电位的差异主要归因于其表面化学结构的不同.     

双层滤料颗粒床高温除尘技术及其在冶金炉窑中的应用

双层滤料颗粒床高温除尘技术采用粗细两层滤料,集粗精两级过滤于一体,解决了颗粒床过滤效率低的问题。小试和工业试验表明:除尘效率>99.99%,床层压降<1600Pa,耐高温,运行可靠,投资、维护和运行费用低,是目前最可靠实用的高温除尘技术,可广泛应用于能源、冶金、化工、材料、焚烧等炉窑的烟气除尘,有显著的节能减排、节水节资效益,应用前景广阔。     

过滤器处理含聚采油污水滤料流失及改进技术研究

为解决石英砂过滤器处理聚驱污水过程中出现的滤料板结、反冲洗憋压、滤料流失问题,通过对石英砂过滤器进行了改造,利用搅拌装置破碎滤饼层,经现场测试,搅拌式石英砂过滤器反冲洗压力由原来的0.27~0.46Mpa降低到0.12~0.16 Mpa,滤料流失得以解决。在来水含油和悬浮固体平均41 mg/L和21 mg/L,总滤后水质含油达到5.8 mg/L以下,出水悬浮固体3.2 mg/L。油和悬浮固体去除率分别提高85%和86%。     

实用厨房油雾净化方法

通过对过滤材料的实验,研究了几种过滤材料对厨房油雾的净化性能并建立了新型的过滤材料的布置方式。     

纤维束滤床直接过滤动力学模型

应用单位床单元概念和圆柱池多孔介质模型,推导得到上向流纤维束滤床初始过滤系数表达式,其中收集效率由操作参数构成的无量纲数群关联得到,并据此探讨了悬浮颗粒的去除机理.假设过滤系数是滤床比表面积和空隙流速的函数,推得过滤系数的半经验公式,进而得到了过滤动力学模型.模型中的参数被赋予了明确的物理意义,且能反映操作条件对动力学行为的影响.在不同尺寸悬浮颗粒和不同表观滤速下进行了过滤实验.模型预测值与实验结果比较表明,二者具有一致性.     

有机固废燃烧烟气中PM2.5的过滤比较研究

垃圾焚烧是PM_2.5的重要来源之一,目前焚烧烟气系统中无有效去除PM_2.5的控制单元.在实验室探究了几种过滤介质对木屑、猪五花肉、污泥这3种有机质固体废物燃烧产生的PM_2.5的去除效果.这几种过滤介质包括：涤纶针刺毡、聚四氟乙烯（PTFE）覆膜滤料、偏聚氟乙烯（PVDF）微滤膜、石墨烯及其组合.PTFE覆膜滤料+PVDF微滤膜的组合对木屑燃烧产生的PM_2.5的过滤效果最好,可以达到97.45%.双层PVDF微滤膜对猪五花肉和污泥燃烧产生的PM_2.5过滤效果都最好,分别为99.39%和98.03%.根据实验结果和SEM-EDS分析,PVDF微滤膜对碳组成的颗粒有较高的选择性截留效果.叠加使用过滤介质可以提高对PM_2.5的过滤效率,但双层过滤可能会增加阻力,不利于对大量废气进行除尘处理.     

高效纤维滤料过滤纳米颗粒物时的反弹效应

经典过滤理论未考虑纳米颗粒物在纤维表面反弹并降低过滤效率的可能性. 选择不同等级的HEPA(高效空气过滤)玻璃纤维滤料,使用SMPS(扫描电迁移率粒度分析仪)测量粒径在10~500 nm内3种颗粒物——直角立方体MgO、圆角立方体NaCl和球形PSL(聚苯乙烯)固体颗粒的过滤效率,通过比较不同滤料状态下过滤效率的差别分析反弹效应的影响. 结果表明:①硅油熏蒸法制备的湿态滤料可以模拟过滤的理想状态. ②过滤时颗粒物反弹效应大小与其自然运动规律有关,NaCl颗粒的反弹率约为MgO颗粒的66.7%,PSL颗粒的反弹率比非球形颗粒小一个数量级左右. ③颗粒物反弹率也受到滤速的影响,在1.0~5.3 cm/s滤速范围内,反弹率与滤速成正比;滤速在5.3 cm/s时颗粒物的最大反弹率在0.363%~2.667%之间,不同颗粒物的最大反弹率不同,但最大反弹粒径相差不大. ④可以将干态滤料在5.3 cm/s滤速下对MgO颗粒的过滤作为HEPA滤料反弹效应试验的计算基准,根据形状参数(S)和过滤介质透过率的动力学模型对其他滤速和形状的颗粒物反弹率进行修定. ⑤反弹效应对透过率的影响较大,在MPPS(最易透过粒径)附近,非球形颗粒反弹效应对实际透过率的贡献可达30%~40%. 研究表明,HEPA过滤需要考虑颗粒物反弹效应对过滤效率的影响.      

深床过滤颗粒截留机理研究

对深床过滤过程中颗粒物与滤料之间的相互作用进行了理论分析,讨论了两者间的相互作用及影响因素对微絮凝深床过滤进行了中试研究,考察了1～l0μm粒径颗粒在500cm滤床中的截留情况,并连续65h监测滤柱水头损失的变化;在滤速为24m/h情况下,计算了1～10μm粒径颗粒所受的水流剪切力;利用理论分析,分别讨论了表面电位为-25mV及-125mV、粒径为1～10μm的颗粒与滤料之间的物理化学作用力.理论计算值对实验结果进行了很好的解释,说明可以通过颗粒与滤料间的作用力分析来研究均质滤料深床过滤运行规律.