熔喷聚丙烯非织造过滤材料去除金属加工液油雾的研究

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金属加工液在机械加工过程中会产生油雾,油雾是工业环境中最严重的安全卫生问题之一,其中≤5μm的液滴颗粒会对人体造成危害,导致一些职业疾病。采用熔喷聚丙烯非织造过滤材料进行油雾的过滤去除,具有结构简单、运行稳定、维修量小、过滤效率高和过滤阻力低等特点,对工业场所环境改善具有现实的指导意义和广阔的发展前景。 本文建立了溶液吸收富集采集油雾以及气相色谱法检测油雾浓度的方法。本方法以正己烷为标准物质,以峰总面积计算油雾浓度,能快速、准确地进行车间气体的总烃含量分析,精密度和重复性都较好,能按工艺要求提供可靠的分析数据。分析得出,车间的平均油雾浓度为7.65mg/m<3>,高出5mg/m<3>的单纯的油雾浓度标准(1993年美国政府工业卫生学家协会制定),更远远大于0.5 mg/m<3>的油雾控制限值(1998年美国国家职业安全与健康协会制定)。 采用熔喷法制备聚丙烯非织造过滤材料,用于中央空调系统中金属加工液油雾的过滤。建立了评价过滤性能的过滤系统实验平台。通过正交实验确定了影响过滤效率和过滤阻力的主要因素,并得出过滤操作的最优工况。结果表明:影响过滤效率的主要因素依次为填充率、过滤风速、纤维直径,而影响过滤阻力的主要因素依次为填充率和滤料厚度。填充率对过滤效率影响最大,而对于过滤材料的阻力,填充率对其影响也是最大。操作的最优工况是:过滤风速,0.9m/s;填充率,0.03;纤维直径,8.8μm;滤料厚度,5.5mm。在此工况下,得到的过滤效率高达91.3,且过滤阻力较低。 通过单因素实验描述了过滤风速、填充率、纤维直径和滤料厚度变化影响过滤效率、过滤阻力的变化规律和趋势。分析结果表明:过滤风速越大,过滤材料的效率越高;过滤风速越大,过滤材料的阻力也越大,两者成线性正比关系。随过滤材料填充率的增加,过滤效率将增大,且在低填充率时,过滤效率上升的梯度大,随填充率的逐渐增加,过滤效率的增大梯度逐渐减小;过滤阻力将增大,其上升的梯度比过滤效率上升的梯度大。当纤维直径由细变粗时,过滤材料的过滤效率将下降;过滤材料的过滤阻力也将下降。随滤料厚度的增加,过滤效率将增大;过滤阻力将增大,其上升的梯度比过滤效率上升的梯度大。 通过耐久性实验考查了过滤效率和过滤阻力随运行时间变化的规律和趋势,从而进一步确定了过滤材料的使用周期。分析结果表明:随运行时间的增加,过滤材料的过滤效率先缓慢增大,然后迅速下降;过滤阻力逐渐增大,且在初始阶段的上升梯度较小,随运行时间的逐渐增加,过滤阻力的上升梯度逐渐增加。综合分析,熔喷聚丙烯非织造过滤材料需定期清洗更换,其使用周期为6天。 通过建立阻力模型和效率模型,结合熔喷聚丙烯非织造过滤材料的结构特性,根据实验中所得到的数据,采用非线性拟合的方法,推导出其过滤阻力和过滤效率的计算公式。对熔喷聚丙烯非织造过滤材料用在油雾过滤时,可以采用这些公式计算其过滤阻力和过滤效率。 优选7种配料,采用均匀设计法,通过建立配料各组分与去污力的回归关系,优化设计清洗剂配方,对熔喷聚丙烯非织造过滤材料进行清洗研究,从而循环、高效利用滤料。
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