纳米纤维复合结构空气过滤材料性能研究

为深入探究影响纳米纤维膜过滤机制以开发和应用高端空气过滤材料,分析了静电纺纳米纤维膜和聚四氟乙烯拉伸膜与非织造布复合的空气过滤材料结构与性能,分别对其形貌、热力学性能、透气性等进行了分析与评价。实验结果表明,过滤材料本身的结构和纤维直径以及表面电势对其过滤性能影响显著,纤维直径越细,膜孔径越小,纤维间的结构会相对紧密,从而导致透气性较差,过滤效率更好。其中表面电势是影响材料过滤效率的主要因素,表面电势越高,过滤效果越好。静电纺锦纶6纳米纤维膜/聚酯纤维非织造布(PA6/PET)复合空气过滤材料表面电势最高,达1.414 kV,其过滤效率最佳,达到99.57%。PA6/木浆纸复合过滤材料表面电势最小,为0.07 kV,过滤效果仅为22.28%。

基于随机算法的纤维材料过滤特性仿真分析

为分析纤维空气过滤材料的流场演变情况,综合过滤效率及颗粒流动轨迹,基于随机算法建立了纤维空气过滤材料的三维模型,并采用计算流体力学中的欧拉-拉格朗日离散相模型,在雷诺相似准则的基础上研究了微米纤维介质中的气固流动特性。结果表明:入口速度变化对流场压力与速度场分布有明显影响,随着入口速度增大,阻滞区域面积增加,流场空隙处更易形成高速流动与速度漩涡,同时流场整体速度差增大,压力损失与入口速度呈正相关;纤维模型对平均粒径为8~18 mm颗粒的过滤效率较为稳定,均在80.4%~84%,在入口速度为2 m/s工况下,过滤效率与粒径接近正比例关系。