基本信息
- 项目名称：
- 短加工流程高精度过滤材料研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本项目对涂层材料的选择和配制、涂层工艺、产品结构和性能评价等进行系统研究，突破涂层的高精度滤料加工关键技术。具体研究内容包括： （1）系列涂层材料的筛选和涂层剂的配制； （2）涂层工艺和微孔形成机制的研究，研究涂层剂配方、表面涂层工艺与形成的微孔间的内在关系； （3）过滤材料的性能评价，包括微孔结构和过滤性能。
- 详细介绍：
- 1、项目的必要性、目的及意义 目前,我国已经从工业化的初期阶段进入到工业化的中期阶段,经济增长推动了第二产业中的水泥、钢 铁、电解铝、电力等工业的发展。第二产业在发展的同时,也给环境带来了巨大的负担。据不完全统计 ,由于环境遭到破坏使我国经济付出的代价占了国内生产总值中的5% -12%,环境污染已经成为阻碍中国 崛起为世界经济强国的负面因素,而空气污染是环境污染的一个重要方面,因此对空气污染的控制非常 重要。开发和应用高性能滤料,尤其是适合于以上工业生产高温工况作业的耐高温滤料是有效缓解这一 巨大环境压力的重要措施。 2、项目的背景、主要内容、技术水平及应用范围 背景 目前包括粉尘、细菌等在内大气污染己成为一个日益严重的全球性问题。国内外多将多孔滤材用于空 气净化，主要包括无纺布、滤纸、覆膜滤料等。无纺布、滤纸普遍存在孔径大、过滤精度低等问题。 于国家对排放浓度的进一步降低，原有的滤料已不在适用市场要求。从技术层面上讲，若提高滤料对 粉尘的截留效率，需降低滤料的微孔孔径。鉴于此，出现了以下几种技术和形式： （1）增加滤料克重； （2）增加滤料后整理液中粘合剂的比例，以堵塞大微孔； （3）水刺毡作为迎尘面：国内尚无法生产，且该技术的可行性尚未得到证实，国外公司也没有使用； （4）覆膜滤料，籍薄膜的微孔提高截留效率。常用的薄膜是聚四氟乙烯微孔薄膜。覆膜滤料存在加工 流程厂的缺陷。 以上四种形式均存在增加成本、提高了滤料阻力等缺陷。发展新型的技术势在必行。 本项目采用表面涂层方法研制高精度过滤材料，为设计开发环保领域有重大需求的过滤材料开辟新 途径。 主要研究内容：本项目拟对涂层材料的选择和配制、涂层工艺、产品结构和性能评价等进行系统研究，突破涂层的高精度滤料加工关键技术。 （1）系列涂层材料的筛选和涂层剂的配制； （2）涂层工艺和微孔形成机制的研究，研究涂层剂配方、表面涂层工艺与形成的微孔间的内在关系； （3）过滤材料的性能评价，包括微孔结构和过滤性能。 技术水平：本研究旨在解决空气过滤材料中的关键共性技术，即通过表面泡沫涂层技术解决传统空气 过滤材料中存在的孔径大、过滤效率低等问题。本技术处国内领先水平。 应用范围：本研究技术可用于中常温和高温空气过滤材料、水过滤材料等范围。中常温空气过滤材料 用于空气除尘、除菌等场合；高温空气过滤材料用于电厂、钢厂、水泥厂、垃圾焚烧厂、冶炼厂等高 温尾气处理；水过滤材料可用于废水过滤等。 3、优势 符合国家产业政策：我国提出了纺织工业调整和振兴计划，重点提到了加快产业用纺织品的开发和产 业化，加快推进针刺、水刺、纺粘等先进工艺和高性能纤维在环保过滤用纺织材料生产上的应用，新 材料比重由20%提高到50%。现阶段，空气过滤材料约占过滤材料市场的三分之一，是过滤材料领域中 增长速度最快的产品之一，其中一些非织造空气过滤材料具有耐高温和高效过滤的性能，广泛应用于 中常温及高温烟气过滤领域。本技术为市场急需。 4、市场前景分析 随着现代科技的发展，工业化水平不断提高，人们的环保意识也逐渐加强，全世界对过滤材料的需求 逐年上升，对空气净化行业也提出了更高的要求，在空气过滤领域非织造过滤材料已经逐渐取代传统 纺织过滤材料耐高温空气过滤材料迎来了迅速发展的时代。但是，我国耐高温纤维的研制仍处于初级阶段，国产的耐高温合成纤维较少，多数依赖进口。在水泥、电力、钢铁、垃圾焚烧等行业除尘应用的P84（聚酰亚胺）纤维全球只有奥地利的1家公司生产，价格昂贵。我国火电厂燃煤锅炉烟尘最高允许排放限值由先前的50降至30 mg/m3。袋式除尘行业总产值为65亿元，滤料产量约4000万m2，同比增长21％。尽管增速较快，但仍不能满足全国工业的需求。预计到2015年，我国钢铁行业如果50％用袋式除尘器，总计需要滤料3600万m2，若按滤料2年使用寿命计算，每年更换所需滤料将有1030万m2（计算）。钢铁工业袋式除尘需要2100万平方米（计算），折算后每年需更换滤料600万m2（计算）。还有，我国共计560条干法水泥生产线（包括新线和老线）需使用滤袋除尘设备。我国目前有1000多台垃圾焚烧炉（包括医疗、生活和固体废气物等），国家强制性使用袋式除尘器。 十二五期间，国家将要建设600多台300吨规模的垃圾焚烧炉。以每台焚烧炉使用1500m2，按滤料2年使用寿命计算，每年所需滤料将有150万m2。我国正大力提倡垃圾处理采用焚烧法，预计到2015年比例将由现在的5-6%提高到l5-25％。我国对滤料需求量巨大。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计：滤料表面精细化技术（研制一种发泡涂层微孔膜及其涂覆技术，开发出高精度表面过滤结构滤料）。 发明目的：为达到国家粉尘排放标准，解决目前滤料孔径大，过滤精度的共性缺陷。 基本思路: 为提高滤料对微细粉尘的截留效率，发明了压缩空气泡沫涂层技术。将微泡转移涂层到滤料表面，籍微泡破裂形成富含微孔的连续薄膜，提高截留效率。 创新点：(1)采用聚四氟乙烯PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制备发泡涂层乳液，并用发泡涂层技术制备泡沫涂层微孔膜。(2)设计一种精细表面过滤结构滤料，并采用短加工加工技术制备高精度环保滤料。 技术关键：泡沫形态和稳定性控制、防泡沫渗透等。 主要技术指标：过滤效率，过滤阻力。
科学性、先进性
- 本研究旨在解决空气过滤材料中的关键共性技术，即通过表面泡沫涂层技术解决传统空气过滤材料中存在的孔径大、过滤效率低等问题。 (1)采用PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制备发泡涂层乳液，并用发泡涂层技术制备泡沫涂层微孔膜，籍微孔对粉尘有效截留，提高滤料的过滤精度。 (2)设计一种精细表面过滤结构滤料，并采用短加工加工技术制备高精度环保滤料。本技术处国内领先水平。 发泡涂层微孔膜技术是一种共性技术，应用前景广阔： （1）适用领域：空气过滤、液体过滤材料； （2）基材选择：纺粘非织造布，针刺非织造布，机织滤布，玻纤滤布等滤料的精度提高。
获奖情况及鉴定结果
- 获得浙江理工大学大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 试生产阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品、图片
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1、使用说明：技术转让 2、本项目技术优势和特点： 操作简便、设备投资小：国产发生器15万元/台， 降低滤料原材料成本：与增加滤料克重方法比较，降低纤维材料成本；与覆膜滤料比较，覆聚四氟乙烯膜成本在20元左右，本项目滤料增加成本为1元/ m2，降低滤料成本。 高效在线生产；不存在助剂的环境污染问题，节能环保。 该技术是一种共性技术，为高精度悬浮物的截留过滤技术，适用于空气过滤，水过滤；基材可以是纺粘非织造布、针刺毡以及玻纤滤布等滤料的过滤精度提高。技术应用范围广阔。 3、适用性：可用于洁净车间，洁净厂房或电子机械通信设备等防尘过滤。以及钢铁、石化、医药、电子、食品等行业的除尘过滤处理。 4、市场分析：除尘行业总产值为65亿元，滤料产量约4000万m2，十二五国家对粉尘排放更加严格，现有滤料不能满足全国工业的需求，而高精度滤料优势凸显，初步估计市场份额将达到20亿元；5、产业化前景分析：生产技术上操作可行性强；（2）市场对高过滤精度滤料的需求巨大。
同类课题研究水平概述
- 目前国内外现有技术 表面除尘是非常有效的粉尘治理方式，是国内外发展的趋势。如十二五国家对发电厂、水泥厂的粉尘排放浓度的进一步降低，从十一五期间的50mg/m3降低到30mg/m3,原有的滤料已不在适用市场要求。从技术层面上讲，若提高滤料对粉尘的截留效率，需降低滤料的微孔孔径。鉴于此，出现了以下几种技术和形式： 1、增加滤料克重； 2、增加滤料后整理液中粘合剂的比例，以堵塞大微孔； 3、水刺毡作为迎尘面：该技术的可行性尚未得到证实，国外公司也没有使用； 4、覆膜滤料，籍薄膜的微孔提高截留效率。常用的薄膜是聚四氟乙烯微孔薄膜。国内主要生产商为南京玻璃纤维研究院，另外少量的制膜公司也有生产。覆膜滤料是国外先进技术，国内仅少数公司可以生产，但也没有完全掌握覆膜技术。 以上四种形式均存在大幅增加成本、提高了滤料阻力等缺陷。发展新型的技术势在必行。 本项目采用聚四氟乙烯PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制备发泡涂层乳液，并用发泡涂层技术制备泡沫涂层微孔膜；设计一种精细表面过滤结构滤料，并采用短加工加工技术制备高精度环保滤料。 其研制的高精度环保滤料其除尘效率达到65%（0.3微米 DOP），相当于ASHRAE比色法效率的90%-95%。过滤精度达到欧洲过滤标准EN779-93中的F8级和中国的高中效过滤器标准。为设计开发环保领域重大需求的过滤材料开辟了新途径。目前，国内外尚无此类泡沫涂层滤料产品及学术发表。
