广州化学试剂厂
摘要：主要探讨了普通工况和特种工况条件下的过滤材料开发研究，尤其从工艺、性能等方面进行了阐述，说明了所研制的高效过滤材料能够满足市场的需要。
关键词：耐高温：环保：过滤材料：发展方向
引言
高温环保过滤材料是针对钢铁、电力、水泥、垃圾焚烧等行业所产生的环境问题应运而生，主要的作用是清除垃圾焚烧炉灰尘、清除电力燃煤炉灰尘，进行钢铁高炉煤气净化以及水泥新型干法生产线的除尘。袋式除尘器所配用的高温环保过滤材料有效地对工业设备进行清洁，同时对环境问题起了很大的缓解作用。
一、高温环保过滤材料的开发和研制的必要性
经济的发展的大部分成就都是靠工业带动的，但是当经济的发展主要靠以消耗资源、能源为主的重工业来带动的时候，对环境是极具伤害性的，每年由于环境污染问题所造成的经济损失不计其数。重工业排放的气体主要是高温烟气，其组成的部分就是烟尘颗粒物，而袋式除尘技术的出现使得烟尘排放问题得到有效的缓解，袋式除尘技术可以使烟气出口的烟尘浓度小于30mg/m3，这对环境的改善起了极大的推动作用，同时这也决定了要对构成袋式除尘器的高温环保过滤材料进行开发的必要性。最早的过滤技术源于中国古代的纺织技术，后来随着西方工业技术的发展，西方国家将化学和物理技术融入过滤技术的开发之中，使得过滤材料的耐热性，耐腐蚀性，透气性等多种性能都有了不同程度的提高，而且生产成本更加的低廉，产品品种更加多元化在市场推广过程中深受行业的欢迎。我国在20世纪70年代对玻璃纤维进行了开发。在80年代，又开发出了合成纤维针刺毡和芳矾纶针刺毡滤料，这是我国过滤材料开发过程中的质的飞跃。20世纪80年代欧美国家也在研制过滤性材料方面有了突破性的进展，聚四氟乙烯覆膜滤料能够有效地过滤亚微米粒子。在90年代，我国紧跟先进国家的步伐，生产出了聚四氟乙烯微孔覆膜滤料，能够更好地满足各种企业对除尘的需求。我国在某些过滤材料的开发上可以与国外技术相持平，但是依然存在很多层面的问题。我国耐高温的过滤纤维只是处于发展的初级阶段，很多在制造中所需的原材料都需要从国外进口，我国的企业可以对耐高温的过滤材料进行生产但是生产成本较高，许多企业为了降低生产成本并不会引进这种新型材料，针对问题的存在，说明我国生产的高温环保过滤材料需要向着高性能、低成本的方向进行进一步的研究。
二、高温滤料的技术发展特点
1.高性能纤维的开发
随着应用领域要求的日益严格，高温滤料将继续向耐高温、耐高腐蚀、耐久性，低运行阻力、低能耗以及功能性方向发展。
在高温滤料的成本中，原材料占了很大的比重。目前应用较多的新型高性能纤维包括PPS、芳纶、PTFE和P84等。其中，前3种纤维自成功国产化后，价位有较大下降，高温滤料价格也有大幅度下降，性能基本保持相对稳定，有利于大范围推广。
虽然如此，高端滤料市场不管是火电厂用的PPS滤料，还是水泥厂用的P84滤料、玻纤覆膜滤料，垃圾焚烧炉用的PTFE滤料、玻纤覆膜滤料等附加值比较高的滤料，主要还是被美国和欧洲一些国家的滤料公司所垄断，在新建的大型项目上更是如此。
2.设备及工艺进步
我国滤料制造行业从最初的国产化到目前年产值超30亿元，产业发展的一个明显特征是企业装备水平不断提高，一些老式梳理、针刺设备已被淘汰，新型梳理机、针刺机得到推广应用。
在开松、梳理和铺网工序上，由老式的机械棉箱改进为气压棉箱，并采用大毛仓，梳理机由单锡林单道夫改进为双锡林双道夫，并有少数企业采用带有自动称重和不匀度自动调整系统的梳理机械。由于梳理设备的进步，纤网不均匀度已可达到1%左右。针刺机的针刺频率已达到1500次/min，布针密度达到5000针/m，针板已采用重量更轻的铝合金材料，整机由单针板改进为双针板。针刺机的技术进步提高了生产速度和滤料的制造质量，降低了能耗、占地面积及噪声。
在ITMAASIA+CITME2010上，由恒天重工股份有限公司研制的我国第一台四针板对刺针刺机首次亮相，其针刺频率可达1600次/min，比之前的针刺机效率提高了25%，针板上下运动采用扇形齿轮握持型，避免了漏油：四板对刺提高了针刺效率，减少了工艺配台数量，节约了设备投入，且对刺动作在一台机器上完成，避免了对针刺布的意外牵伸，保证了针眼位置的准确性，提高了针刺布的质量。这种针刺非织造布适用于合成革基布、土工布、过滤材料等。
后处理已由过去的分单元进行烧毛、热定形、轧光、浸渍、涂层、干燥等处理改造为连续进行各种后处理工艺的一条龙后处理生产线，不仅提高了生产效率，更重要的是提高了后处理的品质。
后处理的烧毛机由单火口发展为双火口，可以更好地调整烧毛的温度、速度，控制烧毛的强度。轧光机由原来的双辊轧机发展到三辊轧机，轧辊表面温度达到300℃，不均匀度小于1℃。
热定形设备由蒸汽加热变为燃气加热，有的还辅以红外加热，热定形温度普遍可达到300℃，定形机内温度不均匀度小于5℃。
滤袋缝制在20世纪80年代仅有晶花产业用布厂采用三针缝纫机三线同时缝制。现在所有制袋企业基本采用三针缝制。国内有实力的企业已采用自动缝合（热合）生产线缝合滤袋，缝合速度达到15m/min。标准化的滤袋缝制车间也已经有好几家建成。
高温环保材料开发和研制的发展方向
高温环保过滤材料的开发研制属于高新科技领域，现在己有固定的材料可供使用，但是各种材料自身所具备的性质并不够完善，需要进一步围绕高温环保过滤材料的组成结构，表面处理，性质优化等方面进行再优化工作。
首先，要使高温环保过滤材料在现有的基础上不断进行完善，覆膜过滤技术是在过滤材料的表面覆盖一层具有孔隙的物质，这层孔隙的孔径的大小根据国家有关规定和实际情况来进行制定，经过这层孔隙可以有效的阻挡灰尘向大气中的排放，覆膜过滤技术更有效的对灰尘进行控制，而且这层具有空隙的膜态物质具有稳定的化学性质，良好的耐热性，透气性，这就极大的提高了过滤的效率。根据对新材料开发研究的要求，高温环保过滤材料在保持优良险能的同时要不断开拓适用领域，用高端的科技技术不断完成对材料的完善。
其次，要不断推动过滤材料的多样化发展，这样让不仅能够让材料能在不同的情况下使用而且也可以让厂家找到更适合工厂实际情况的材料。第一，纤维材料复合是指将玻璃材料和化学材料进行复合，再加上用化学进行处理，这样就可以使新型材料能够继承玻璃材料耐高温的优点，克服容易磨损的缺点，也能继承化学材料耐磨的优点，克服不耐高温的缺点。新型材料具有进行复合的材料的优点，这是在高温环保过滤材料研制过程的进步，使得材料能够符合市场的要求，满足工厂实际需要，使得使用情况可以更加多元化。第二，对渐进式过滤材料的研制也是根据不同的市场需要而进行的一项先进研究，渐进式过滤材料是指过滤材料经过一定处理后使得各种过滤材料具有不同的密度梯度，直接与灰尘接触的超细纤维层起到主要的过滤作用。大部分的颗粒都会被超细纤维层阻挡，极少数穿过超细纤维层的颗粒也会被阻挡在过滤的更深层次。渐进式过滤材料的研制使得过滤材料对灰尘的过滤效果在原有基础上上升一个档次，实现真正的高效率尘的效果。第三，在高温环保过滤材料发挥作用之前可以在有高温过滤袋所构成的过滤袋的内部涂上用特殊工艺加工而成的粉剂，这样就预先使得过滤袋在使用之前具有了稳定的粉尘初层，因而对高效率的除尘起到助推作用。预先涂抹粉剂工作是在人工控制下完成的，比自然形成的粉尘层更加稳定，自然而然加快除尘速度。
三、高温环保过滤材料的开发和研制状况
目前常见的高温环保过滤材料有芳纶滤料，即PPS滤料，P84滤料、复合滤料、PTFE滤料五个滤料品种对于这几种滤料的研究开发是处于比较成熟的阶段，对于这些滤料的研究开发将极大地促进工业的转型。
PPs（聚苯硫醚）材料是目前应用最为广泛的高温环保过滤材料，这种材料具有较为稳定的化学性能，具有较强的阻燃性，耐腐蚀性，而且具有优异的耐热性，PPs可以连续的暴露在高温环境中工作而保持良好的性能。PPs与酸、碱、盐等化学试剂也极少发生反应，所以PPs材料以其极佳的稳定性，赢得了在工作中的突出表现，但是任何材料都有不完美之处，PPS材料也不能幸免，虽然PPs的稳定性极佳，但是存在容易氧化的问题，所以在使用PPs从材料的时候应该控制含氧量在14%之内，以保证PPs材料良好的工作性能。
PTFE（聚四氟乙烯）覆膜滤料也是一项生产技术较为成熟的高温环保过滤材料，是由美国戈尔公司在20世纪80年代开发出来的新型复合滤料，比PPs材料的耐热性更加优异，利于持续的高温作业，并且具有稳定的化学性质。PTFE材料与其他高温环保过滤材料的不同在于其本身摩擦系数较小，这样使得PTFE材料不易沾染灰尘，具有较强的清灰能力，有效地防止过滤袋中的结垢现象。PTFE覆膜滤料的孔径绩效极小，具有优异的捕尘能力。PTFE覆膜滤料是一种先进的高温环保过滤材料，具有许多优秀的性能。
芳矾纶（简称PsA）是我国自行研制的一种高温环保过滤材料，拥有自主知识产权。芳矾纶材料是我国运用尖端的科技技术所制成新型过滤材料，只有国际上几个发达国家可以进行类似材料的生产，这象征着我国高温环保过滤材料的研制己处于世界领先水平，这是我国科技领域进步和综合国力提升的表现，使得我国的科技发展水平更加得到国际的认可。芳矾纶材料最大的突破点是在耐热性上的突破，我国先前生产的过滤材料没有良好的耐热性能，但是芳矾纶可以在250℃高温环境中持续工作，再加上芳矾纶的阻燃性、热稳定性、电绝缘性能等性质都较为稳定，使其在工作中具有使用时间长，不易损坏的特点。
8P4（聚酞亚胺）一般应用于需要处理大量的粉尘的工厂，P84纤维材料的截面形状较为特殊，呈现叶片状，这种特殊的截面形状增加了表面积，表面积的增大使得P84材料具有更加强大的阻挡尘土的能力，极大提高过滤效率。P84材料同样具有其自身的弱点，这样纤维材料容易受到腐蚀，化学性能不稳定，所以再用P84材料进行除尘的时候应该注意要对废气进行脱硫处理，要控制含硫化合物和氮氧化合物的含量，还要对含氧量和含水量进行有力地控制，这样对延长P84材料的使用期和发挥P84材料的应有效果起到极大的积极作用。
结束语
经济的发展固然重要，但是同时要关注环境状况，经济可以时刻进行再发展，但是环境一旦破坏是难以恢复的，只有保持良好的环境状况才能为经济发展创造良好的大环境。高温环保过滤材料的研究则是充当了气体清洁工的作用，保证排到大气的气体的安全性，为人们努力创造着自由呼吸的空间。
参考文献：
[1]中国环境保护产业协会袋式除尘委员会.我国袋式除尘行业2007年发展综述.中国环保产业，2015
[2]中国环保产业协会袋式除尘委员会.袋式除尘器滤料及配件手册.沈阳：东北大学出版社，2017.
[3]宋景郊.高温除尘技术发展和耐高温滤材的市场前景.化工装备技术，2015