驻极体纤维滤材容尘过滤模型研究及性能优化

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yst598
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
颗粒物(PM)污染严重危害环境和人体健康,需采用高性能的空气过滤装置来提升空气品质。在众多滤材中,驻极体滤材依靠带电纤维的静电捕获作用,显著提升过滤效率,被广泛地应用于暖通过滤系统和口罩防护中。然而,随着过滤的持续进行,驻极体滤材的静电过滤作用可能会由于屏蔽效应和电荷衰减而降低。容尘过程中过滤效率的降低和阻力的升高都可能导致滤材无法满足过滤要求,威胁人体健康。为此,本文探究了驻极体滤材的容尘过滤机制,并依此构建了动态容尘模型来预测不同条件下过滤效率和阻力的演变。此外,为提升容尘性能,本文对驻极体滤材的结构进行了优化,同时开发了一种静电增强可再生滤材,通过清灰再生方式解决容尘性能衰减的问题。首先,通过实验研究了相对湿度、颗粒吸湿性以及颗粒电导率对驻极体滤材容尘性能的影响。研究发现,在高相对湿度下,吸湿性颗粒倾向以独立的形式沉积在纤维上,增大对纤维电荷的屏蔽作用,驻极体滤材的过滤效率大幅降低,阻力增长较慢。而在低相对湿度下,或对于非吸湿性颗粒,大量颗粒会在纤维上发生团聚形成树突结构,导致驻极体滤材阻力快速升高,过滤效率衰减幅度较小。此外,导电颗粒的沉积会使纤维表面产生泄露电流而发生电荷衰减,最终导致驻极体滤材过滤效率大幅降低。然后,基于实验所得的容尘机理,建立了驻极体滤材容尘模型。模型考虑颗粒沉积距离所引起的电荷屏蔽效应,对静电过滤效率计算公式进行了修正。同时,根据对静电、机械过滤,及阻力的不同作用,将沉积的颗粒分为均匀沉积颗粒(HPs)和树突堆积颗粒(DPs),并且提出与相对湿度和颗粒吸湿性相关的湿度因子来定量计算HPs和DPs之间的相互转换。此外,基于Kirchhoff电流定律计算了导电颗粒沉积引起的纤维电荷动态衰减。所开发的模型简单有效,在与实验和其他研究中各容尘条件下结果的对比中,都展现出了很好的一致性。接着,基于容尘模型,利用差分进化算法对驻极体微/纳米纤维滤材的结构进行了优化以提升容尘性能。优化结果表明,颗粒的均匀化沉积是提升驻极体滤材容尘性能的重点。优化后,在保证过滤效率的同时,驻极体微/纳米纤维滤材的使用寿命分别提升了1.2和0.99倍。此外,沿厚度方向线性增长的填充率可以进一步改善滤材上游的颗粒堵塞问题,驻极体纳米纤维滤材的使用寿命进一步提升1.62倍。最后,采用电镀法和还原法制备了可循环再生的r GO-PET静电增强滤材。利用r GO包覆纤维和表面r GO片层的优良导电性,r GO-PET滤材可以在外加低电压的作用下与带电颗粒产生较强的库仑力作用,提高捕获效率。同时,r GO-PET滤材拥有优良的清洗再生性能,利用去离子水浸泡可以清除绝大部分的沉积颗粒。此外,r GO-PET滤材高机械强度的静电增强结构不易被破坏,在多次容尘-清洗后,仍能恢复至初始的过滤性能,并且保持稳定的静电增强效应。
其他文献
色氨酸作为植物重要生长激素吲哚-3-乙酸的合成前体,其含量的在体检测对于研究植物生长发育以及实现精准农业具有重要意义。电化学方法检测凭借响应快、可微型化、适用范围广、抗干扰性能强等优点在植物在体检测领域受到广泛关注。实现植物在体电化学检测的关键在于微型电化学传感器的构建。本文以铂丝(Φ=0.5 mm)和在饱和KCl中活化过后的银丝(Φ=0.5 mm)作为对电极和参比电极,探究石墨棒及铅笔芯石墨电极
学位
1,2,4-三氮唑和2-噁唑啉是五元含氮杂环类化合物,具有重要的生物活性,在药物领域中有广泛的用途。迄今为止,尽管已有很多文献报道合成这两类化合物,但研究开发新颖、高效、绿色的合成方法来合成这两类化合物仍然是非常必要的。本论文主要着眼于研究电化学合成方法,在温和条件下,合成1,3,5-三取代1,2,4-三氮唑和2-噁唑啉这两类重要化合物。(1)以KI作为支持电解质又充当促进剂,在电化学条件下,以苯
学位
烯烃臭氧化反应(Alkene ozonolysis)是大气对流层的重要反应之一,也是大气中有机气溶胶的重要生成途径,对于其机理的阐明有重要意义。经典Criegee中间体(Criegee Intermediates,CIs)机理认为烯烃和臭氧形成初级臭氧化物(Primary Ozonides,POZs),POZs经历C-C键和O-O键的协同断裂,生成CIs和羰基化合物。然而在乙烯臭氧化反应中使用经典
学位
环醚(如四氢呋喃,四氢吡喃等)是一类价廉易得的大宗基础化工原料,在合成上常用作有机溶剂,同时也是一种重要的合成分子。此外,这些结构片段广泛存在于许多重要的功能有机分子中。因此,发展环醚的催化官能化转化方法,将这类物质选择性转化为功能有机分子具有重要的科学与现实意义。然而,这类化合物中因含有多个解离能相近的碳氢键,故开展其选择性官能反应是一项备受挑战的研究任务。本论文的研究工作通过选用兼容的过渡金属
学位
针对费托合成工艺生产过程中出现的离心压缩机隔板腐蚀问题,在离心压缩机工作原理和结构组成的基础上,结合费托合成工艺流程,进行了原因分析,发现造成隔板腐蚀的原因有介质组分的影响、介质前期预处理不充分、压缩机超负荷运行等,并针对性地提出了关注工艺介质组分与指标参数、增加前期预处理工序、在隔板表面增加防腐蚀层或硬化涂镀层、减少压缩机超负荷运行情况等改进措施。
期刊
膜分离作为一种环保节能、简单高效的分离技术,已经被广泛应用于化工和制药行业。然而由传统材料制备的分离膜面临着选择性和渗透性难以兼得的问题,制约了膜分离技术的进一步发展。二维纳米片具有微米级横向尺寸和原子级厚度,由此产生的高纵横比使其有可能成为高性能膜的构建组块,其中石墨相氮化碳(g-C3N4)纳米片因其规则的孔结构、优异的稳定性和独特的表面性质,在膜分离应用领域得到广泛关注。虽然目前g-C3N4纳
学位
亚丙二烯基金属卡宾是一种特殊的不饱和卡宾,可以很方便地从炔丙基醇及其衍生物获得。但目前为止,亚丙二烯基卡宾的转化还局限于γ位(炔丙位)的炔丙基取代反应,涉及α位(卡宾位)的卡宾转移反应报道非常少。本文聚焦于实现亚丙二烯基卡宾α位的转化,以廉价金属铜为催化剂,在碱性条件下实现了以卡宾的迁移插入为关键步骤的炔丙基酯的自聚和交叉偶联反应。值得注意的是,无论是自聚还是交叉偶联反应,反应时间都小于1分钟,加
学位
锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命受到越来越多的关注。隔膜作为电池必不可少的组件,发挥着重要作用。目前商用的隔膜如聚乙烯隔膜(PE)存在熔点低(130°C),高温下收缩率高,与电解液润湿性差等问题。为克服以上问题,在聚烯烃隔膜上涂覆耐热陶瓷颗粒是一种成本可控,易规模化生产的有效策略,然而陶瓷涂层多由陶瓷颗粒无差别堆叠形成。其中,疏松多孔的涂层可以提高隔膜的离子电导率和电解液持有率,但隔膜的热稳定
学位
重金属离子废水的排放涉及采矿、制革、电镀等多个行业,处理不达标的重金属离子废水直接排放将导致严重的环境污染,会造成不可逆的生态灾难甚至危害人类生命安全。因此,研究重金属离子废水的处理方法是一个有重要意义的课题。壳聚糖是天然高分子化合物甲壳素的脱乙酰产物,其分子链上具有大量的可与重金属离子鳌合的-NH2和-OH活性基团。由于其具有成本低、吸附效果显著、对环境友好等特点,已成为重金属离子吸附剂的重要来
学位
道德判断在生活中随处可见,是对行为或者行为主人公的评价,是对是错,是好是坏,是善是恶。对行为能否做出正确的道德判断,是形成正确倾向性态度和正确道德观的基础和关键,大学生是是非观、价值观形成的重要时期,大学生的道德素质对未来社会的道德程度和文明水平影响深远。在中国独特的文化背景下,中国传统社会是一个以自己为中心形成差序格局的关系社会,中国人对事件或行为进行道德判断时并没有绝对的是非标准,而是表现出集
学位