空气净化技术研究(1):纤维过滤

纤维过滤是目前使用最广泛的空气净化技术,主要滤材有无纺布、玻璃纤维、驻极体静电纤维、聚四氟乙烯(PTFE)膜和纳米纤维。本文比较了国内外主要空气过滤器标准中的效率规格,介绍了这5种纤维过滤器的特点,分析了国内外文献报道的这些过滤器的主要性能和优缺点。对3种空气过滤器,即用驻极体静电纤维、PTFE纤维和静电纺丝纳米纤维制造的空气过滤器进行了测试,其中静电纺丝纳米纤维和PTFE纤维空气过滤器虽然仍存在不足,但是已实现了高效低阻的目标。面对全球肆虐不断的各种流行性疾病,空气过滤器不但需要实现高效率、低阻力,更应具备杀灭细菌和灭活病毒的功能,新的、性能更优的纤维过滤材料和空气过滤器有待开发和应用。

耐辐照型纤维过滤器过滤性能的数值模拟

针对褶型金属纤维过滤器的过滤性能开展数值模拟研究,本文采用多孔介质模型,模拟金属纤维滤料内部复杂的堆积结构。根据纤维滤料的结构参数编写流动阻力和过滤效率计算程序,将该程序与FLUENT软件结合构成了金属纤维滤料过滤性能的数值模拟方法,并用实验数据验证了所建立模拟方法的准确性。利用此方法进一步研究了在不同进口流速下,大褶宽比矩形褶过滤器的过滤性能。结果表明:亚微米颗粒在低流速下通过高效过滤器,布朗扩散和拦截占主导作用,惯性碰撞可忽略不计;流量沿褶通道分配均匀,沿程阻力及局部阻力可忽略不计,总阻力等于介质阻力;相同褶宽条件下,随着进口流速的增加,最易穿透粒径逐渐减小。

高速纤维过滤技术在雨水径流污染治理中的实验探究

以某环境敏感区域的雨水径流为研究对象,通过优化系统运行参数,探究以高速纤维过滤技术为核心的就地快速处理工艺在雨水径流污染治理中的处理效果。结果表明:在添加适量混凝药剂条件下,试验采用的处理工艺对雨水径流中的总磷(TP)、化学需氧量(COD)和悬浮固体(SS)均有较好的去除效果,TP、COD、SS的平均去除率分别大于55%、65%和72%;系统试验选用聚合氯化铝(PAC)作为混凝药剂时处理效果较好;在混凝药剂量为12 mg/L、过滤滤速为16.67 m/h、过滤周期在6—8 h时,系统整体运行效率较稳定,综合效益较优。

PCF纤维过滤技术在地下卤水精制中的应用研究

描述了PCF纤维过滤技术应用于山东海化纯碱厂卤水精制项目,介绍了PCF作为超滤为预处理单元的应用及研究,通过纳滤浓水回用改造反洗水流程使PCF回收率接近100%,对PCF过滤系统进行有针对性化洗,实现了PCF过滤技术在复杂高盐卤水体系下的稳定运行。

纤维过滤技术的研究进展

比较系统地综述了纤维过滤技术的发展历程,纤维滤料在水处理系统应用以来,从纤维乱堆形式发展到现在的规格化纤维过滤材料,经历了一系列的过程,同样纤维过滤技术也随着纤维滤料的发展不断的有新的过滤器出现。在分析了滤料发展的基础上,综述了纤维过滤器技术的发展,并重点介绍了纤维过滤技术发展以来出现的各种纤维过滤器的结构,以及其运行特点。

气浮——纤维过滤法和微絮凝纤维过滤——膜滤法处理洗浴废水的研究

采用两套处理工艺对洗浴废水处理进行试验研究。流程一采用“气浮＋纤维过滤”，流程二采用“微絮凝纤维过滤＋膜滤”。试验表明，采用这两种工艺均能使出水达到国家生活杂用水水质标准，且具有占地面积小、操作简单、出水水质稳定等优点，是行之有效的处理方法。详细地介绍了这两套流程的试验情况。

DBAF纤维过滤工艺用于废水回用工程的特性研究

以下向流曝气生物滤池 (DBAF)为主体处理单元 ,结合纤维束过滤器 ,对某卷烟厂废水进行生产性回用处理 ,结果表明 :废水经DBAF 纤维过滤组合工艺处理后 ,出水达到了工厂的杂用水回用要求并已全部回用。组合工艺已稳定运行

多孔介质模型的纤维过滤器优化模拟

用CFD软件FLUENT对纤维过滤器内部流场进行数值模拟,以熔体静电纺丝纤维膜为原型,探究纤维过滤器出口位置对过滤效率的影响,从速度分布、过滤压降及颗粒分布等方面进行对比.结果表明:过滤器压降随速度的增大而增大,随孔隙率的增大而减小,且膜后压力随速度增大成减小趋势;对多种纤维膜对比模拟发现,侧出口模型具有死水区,且颗粒分布不均,降低了膜使用率,将出口置于容器底部可有效减缓这种缺点;下出口模型较侧出口模型更能发挥纤维多孔介质的优势.

纤维过滤技术特点及应用

论述了纤维过滤技术的发展过程,分析了几种代表性纤维过滤装置的技术原理、结构特征、工艺特点及应用前景。

纤维过滤器用于污水回用的研究

采用新型的纤维束过滤器对污水厂的二级出水进行了直接过滤和絮凝、过滤回用的研究.结果表明,过滤器在10～30 m/h的滤速下均能有效去除水中的SS和浊度,出水SS低于10 mg/L;对COD、BOD、TP和细菌总数的去除率分别为10%～80%、21%～50%、11%～81%和87%.采用硫酸铝作为絮凝剂与纤维过滤器联合处理技术能进一步提高出水的水质.通过单一水反冲洗和气水联合反冲洗的对比研究,发现气水联合反冲洗是适合恢复纤维束过滤器过滤效能的冲洗方式.在反冲洗水流量10～12 L/m2·s、水压0.1 MPa、空气流量60 L/m2·s、气压0.1 MPa的条件下,冲洗30 min能够有效地恢复纤维过滤器的过滤性能.

几种纤维过滤器的工作原理及特性

对纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器及自压式纤维过滤器的工作原理、结构特点及其存在的问题从理论到实践进行了深入剖析,证实纤维过滤器具有运行流速高、截污能力强和出水水质好的优势。

微絮凝直接纤维过滤去除低浊水中的腐殖质

通过批量和连续动态试验研究了微絮凝直接纤维过滤去除低浊饮用水中微量腐殖质的效能与条件．结果表明，富里酸（ Ｆ Ａ） 的去除率与纤维滤料的堆密度、絮凝剂的投加量、过滤速度、原水浊度等有关．对１０ Ｎ Ｔ Ｕ 以下的模拟低浊水，适宜的纤维堆密度为７４ ．４ｇ／ Ｌ，滤床高为１ ．２ ｍ ．在此条件下，当过滤速度为３０ ｍ ／ｈ 、原水浊度约９ Ｎ Ｔ Ｕ 、聚合氯化铝（ Ｐ Ａ Ｃ） 投加量１ ．７５ ｍ ｇ／ Ｌ 时，对水中２ ｍ ｇ／ Ｌ 的 Ｆ Ａ 平均去除率约７５ ％ ，工作周期（ 浊度小于０ ．３ Ｎ Ｔ Ｕ 、水头损失小于１ ．８ ｍ ） 在２４ ｈ 以上．

纤维过滤介质渗透率及压力损失数值模拟

针对纤维过滤介质纤维杂乱无章分布的特性,采用计算机模拟生产接近真实过滤介质的随机排列的三维纤维微观结构,对其内部流场进行数值模拟,得出纤维过滤介质内部流场三维压力及速度分布曲线图.通过大量计算及回归分析,获得随机排列纤维过滤介质无因次压降和渗透率拟合关联式.研究结果表明:随着迎面风速的增大,过滤介质压力损失线性增加;过滤介质压降随着填充密度的增大而非线性增加;随机排列纤维过滤介质无因次压降的计算结果与Davies及Jackson的计算结果非常吻合.

荷尘状态单纤维过滤压降数值计算与分析

采用Monte Carlo法和Kuwabara单元模型,模拟了单纤维表面粉尘树枝结构的生长过程。在此基础上,考虑邻近粒子对粉尘树枝中单粒子阻力的影响,给出了荷尘状态单纤维过滤压降模拟模型。结果指出,对所有过滤情形,荷尘单纤维过滤压降随沉积量变化呈现两个阶段性特征;过滤风速、粒子大小和粉尘树枝形态结构对荷尘单纤维过滤压降影响显著;而纤维直径对荷尘单纤维过滤压降影响不明显。在获得单纤维过滤压降随沉积量变化关系后,求解了粒子在模型过滤器中的质量分布,建立了荷尘纤维过滤器过滤压降预测模型,并将模型计算结果与实验结果作了对比。结果表明,过滤风速在0.01～0.3m.s-1范围内时,计算值与实验结果吻合较好,模型可适用于荷尘纤维过滤器的压降预测。

三维纤维过滤介质压力损失数值模拟

目前纤维过滤介质压力损失的研究大多基于纤维的二维规则排列及低速过滤状态,这与实际过滤介质构造及过滤运行状态存在一定的差异.基于VBA编程,创建三维随机排列纤维过滤介质模型,采用计算流体动力学(CFD)软件模拟计算其内部流场,研究低速及高速过滤状态下压力损失与速度的关系.研究结果表明:模型内部的流体流动呈现线性流区和非线性流区两种流动区域,且两种流动区域的雷诺数临界值为0.33;当流体平均速度大于0.3m/s时,压力损失与流体平均速度不再是简单的线性关系.通过对模拟数据的分析,提出了适合于线性流区及非线性流区的压力损失-流体平均速度关系表达式.

纤维过滤介质内部三维流场模拟

利用计算机技术创建了不同纤维排列方式下的纤维过滤介质三维模型,并对其内部的气相流场在不同填充率及过滤风速条件下进行数值模拟,得出3种纤维过滤介质结构的无因次压力损失表达式。模拟结果与Davies的实验关联式吻合较好。研究表明:过滤器压力损失随过滤风速呈现线性增加,随填充密度呈现非线性增加;3种纤维排列方式下纤维过滤介质的压力损失按大小排序依次为纤维交错排列、纤维对齐排列、纤维随机排列。

仿生自清洁金属纤维过滤材料

基于土壤生物体表的脱附特性和以荷叶为代表的生物体表的自清洁特性,通过化学涂镀的方法在金属纤维表面制备Ni-P合金镀层,对仿生金属纤维自清洁过滤材料进行了研究。应用X射线衍射仪(XRD)研究了镀层的晶体结构和晶粒尺寸,应用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察了镀层的表面结构和表面形貌特征,应用光学接触角测量仪(OCAM)测量了金属丝网表面的水接触角(WCA),并对纤维材料过滤效率和压降进行了讨论。实验结果表明,经过表面处理后的仿生金属丝网过滤材料表面润湿特性得到了明显的改善,压降没有大幅度的增加,过滤效率得到了一定程度的提高。

微絮凝-纤维过滤法去除二级出水中磷的试验研究

采用微絮凝纤维过滤法对二级出水进行深度处理,对影响磷去除效率的几种因素作了分析。研究结果表明,采用微絮凝-纤维过滤可对磷进行有效去除,能够满城市污水再生高级回用对磷指标的要求。

陶瓷纤维过滤材料的制备和性能

为制备一种低阻力、较高机械强度和耐一定温度的刚性过滤材料,分别将剪短的氧化铝纤维、硅酸铝纤维和高铝纤维通过机械搅拌均匀分散在水玻璃中制成浆料,然后真空吸滤成形、烘干、高温烧成过滤材料,测试三种滤材的过滤阻力和抗弯强度后发现,氧化铝纤维和高铝纤维滤材的性能较好。把氧化铝纤维和高铝纤维按不同比例混合,以相同的工艺制备过滤材料,通过对滤材的性能分析,确定当氧化铝纤维和高铝纤维的比例为9∶1,800℃烧成,可得到过滤阻力为41Pa/m/min,抗弯强度为6.9MPa,孔隙率为78%的过滤材料。

纤维过滤介质捕集效率数学模型的研究

针对纤维过滤介质建立数学模型,对其进行理论求解,得出纤维过滤介质总捕集效率计算的理论公式,传统过滤理论中捕集效率的计算结果,仅为此模型计算结果的一个特解,此理论计算结果既适用于稳态过滤,也适用于非稳态过滤。