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        高溫濾料用P84纖維耐H2SO4蒸汽水解性能探究

        2018-02-07 19:28:11吳延捷付式鵬
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年4期

        吳延捷+付式鵬

        摘 要:為探究P84濾料耐H2SO4蒸汽水解性能,設計了一套實驗裝置,并對P84纖維做了水解實驗,通過對比實驗前后P84纖維力學性能的變化,驗證了H2SO4蒸汽能加快P84纖維的水解。當反應時間5h時,P84在10 % H2SO4蒸汽水解下的強力保持率為72.09 %,當反應時間由2h轉(zhuǎn)為3h時,P84纖維的力學性能會有短暫的恢復,為實際工業(yè)生產(chǎn)中的除塵工作提供了參考。

        關(guān)鍵詞:P84;濾料;水解;H2SO4

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.008

        1 引言

        因除塵效率可以達到99%以上,袋式除塵在工業(yè)除塵領域得到了廣泛的應用。在燃煤電廠、垃圾焚燒廠、水泥廠等需要過濾高溫煙氣的場所,為滿足新的環(huán)保要求,袋式除塵已逐漸替換以往的舊式的除塵過濾方法[1-3]。在袋式過濾的機件中,除塵濾袋里的濾料是核心,濾料的性能決定了除塵效率和濾袋的使用壽命。因此,研究濾料的性能,對做好工業(yè)除塵、防治霧霾具有深遠的意義。

        P84濾料是一種高性能的濾料,它具有高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,沒有熔點,常用于高溫過濾。其耐瞬時高溫可達300 ℃,在260 ℃以下長期使用也不會受到熱損傷。因為纖維截面是葉片型,增加了過濾面積,P84濾料的過濾性能比其它濾料都好。但P84濾料在高溫下耐堿、耐酸性較差,有一定的水解性[4-6]。為了充分探究P84濾料高溫下耐酸性能,本文設計了一套實驗方法,測試了P84纖維耐H2SO4蒸汽的性能。

        2 實驗方法

        2.1 實驗原理

        制備好不同溶度的H2SO4溶液,通過加熱,使H2SO4蒸汽穿透P84纖維,反應一段時間后,取下纖維,比較纖維反應前后的物理機械性能,對H2SO4蒸汽給P84纖維造成的損傷做評估,探究P84纖維的耐H2SO4蒸汽水解的性能。

        實驗裝置如圖1所示。

        玻璃容器3中的H2SO4溶液收到電熱源5的加熱,產(chǎn)生的H2SO4蒸汽透過金屬支架2的底網(wǎng),沖擊底網(wǎng)上的P84纖維,H2SO4蒸汽透過P84纖維后遇到密封罩1的阻擋,又回流下來,周而復始,同時模擬了高溫煙氣過濾中的酸結(jié)露過程,對P84纖維造成水解損傷。

        通過對比不同溶度H2SO4蒸汽對P84纖維造成的強力損傷,可對纖維耐H2SO4蒸汽水解性能做初步探究。

        2.2 實驗步驟

        (1)計算、配置不同濃度的H2SO4溶液,體積分數(shù)分別為10%、20%、30%,放入儲液瓶中并編好號備用。

        (2)分組水解實驗。

        (3)強力測試。按照《纖維強力測試標準GB/T14337-2008》,在等速伸長單纖維拉伸儀(CPE)上測試P84纖維實驗前后強力,計算纖維強力保持率。

        3 數(shù)據(jù)分析

        經(jīng)測試,未經(jīng)水解實驗的P84纖維對照樣單纖斷裂拉伸強力為9.53cN、伸長率為15.35%、強力變異系數(shù)為13.47%、伸長變異系數(shù)為15.38%。整理不同溶度H2SO4溶液的蒸汽對P84纖維損傷后的強力值,將力學性能保持率歸納于表。

        從表2-表5中可以看出,酸環(huán)境加速了P84纖維的水解,不論哪一組實驗,H2SO4蒸汽對P84纖維的損傷都大于水蒸氣。但是,并不是反應時間越長,酸對P84纖維的損傷越大,兩者間并未呈現(xiàn)嚴格的線性關(guān)系。其中反應3h后,P84纖維的整體力學性能甚至比反應2h的還要好,只是伸長率有所降低。原因是隨著水解反應的進行,纖維分子非結(jié)晶區(qū)含量增大,纖維結(jié)晶度下降,纖維強力下降;但纖維受水解作用,細度降低,增加了紡絲成網(wǎng)制得的P84纖維的纏結(jié),表現(xiàn)為伸長率的降低。但反應至5h時,P84纖維的力學性能全線下降,在10% H2SO4蒸汽水解下的強力保持率為72.09%,已接近失效。

        4 結(jié)論

        通過設計一套實驗裝置,模擬了工況下H2SO4蒸汽對P84濾料纖維的水解作用,驗證了H2SO4蒸汽能加速P84纖維的水解,當反應至5h時,P84在10% H2SO4蒸汽水解下的強力保持率僅為72.09 %。但當反應由2h進入3h時,P84纖維的力學性能會有所提高。在實際的除塵工作中,可盡量將連續(xù)的高溫反應控制在5h以內(nèi),3h以內(nèi)為最佳,此時濾料的物理機械性能保持良好,這為工況下的實際操作提供了參考。

        參考文獻:

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        [2]柳靜獻,毛寧,謝越等.如何防控--工業(yè)煙塵PM2.5控制技術(shù)與過濾材料[J].環(huán)境保護與循環(huán)經(jīng)濟,2013(03):9-12.

        [3]李昱昊.高溫工業(yè)煙(粉)塵治理與濾料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J].紡織導報,2014(01):88-90.

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        作者簡介:吳延捷(1991-),男,湖北荊州人,碩士研究生,助教,主要從事高性能非織造過濾材料開發(fā)與性能測試研究。endprint

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