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基本信息

項目名稱:
短加工流程高精度過濾材料研制
小類:
能源化工
簡介:
本項目對涂層材料的選擇和配制、涂層工藝、產品結構和性能評價等進行系統研究,突破涂層的高精度濾料加工關鍵技術。具體研究內容包括: (1)系列涂層材料的篩選和涂層劑的配制; (2)涂層工藝和微孔形成機制的研究,研究涂層劑配方、表面涂層工藝與形成的微孔間的內在關系; (3)過濾材料的性能評價,包括微孔結構和過濾性能。
詳細介紹:
1、項目的必要性、目的及意義 目前,我國已經從工業化的初期階段進入到工業化的中期階段,經濟增長推動了第二產業中的水泥、鋼 鐵、電解鋁、電力等工業的發展。第二產業在發展的同時,也給環境帶來了巨大的負擔。據不完全統計 ,由于環境遭到破壞使我國經濟付出的代價占了國內生產總值中的5% -12%,環境污染已經成為阻礙中國 崛起為世界經濟強國的負面因素,而空氣污染是環境污染的一個重要方面,因此對空氣污染的控制非常 重要。開發和應用高性能濾料,尤其是適合于以上工業生產高溫工況作業的耐高溫濾料是有效緩解這一 巨大環境壓力的重要措施。 2、項目的背景、主要內容、技術水平及應用范圍 背景 目前包括粉塵、細菌等在內大氣污染己成為一個日益嚴重的全球性問題。國內外多將多孔濾材用于空 氣凈化,主要包括無紡布、濾紙、覆膜濾料等。無紡布、濾紙普遍存在孔徑大、過濾精度低等問題。 于國家對排放濃度的進一步降低,原有的濾料已不在適用市場要求。從技術層面上講,若提高濾料對 粉塵的截留效率,需降低濾料的微孔孔徑。鑒于此,出現了以下幾種技術和形式: (1)增加濾料克重; (2)增加濾料后整理液中粘合劑的比例,以堵塞大微孔; (3)水刺氈作為迎塵面:國內尚無法生產,且該技術的可行性尚未得到證實,國外公司也沒有使用; (4)覆膜濾料,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。覆膜濾料存在加工 流程廠的缺陷。 以上四種形式均存在增加成本、提高了濾料阻力等缺陷。發展新型的技術勢在必行。 本項目采用表面涂層方法研制高精度過濾材料,為設計開發環保領域有重大需求的過濾材料開辟新 途徑。 主要研究內容:本項目擬對涂層材料的選擇和配制、涂層工藝、產品結構和性能評價等進行系統研究,突破涂層的高精度濾料加工關鍵技術。 (1)系列涂層材料的篩選和涂層劑的配制; (2)涂層工藝和微孔形成機制的研究,研究涂層劑配方、表面涂層工藝與形成的微孔間的內在關系; (3)過濾材料的性能評價,包括微孔結構和過濾性能。 技術水平:本研究旨在解決空氣過濾材料中的關鍵共性技術,即通過表面泡沫涂層技術解決傳統空氣 過濾材料中存在的孔徑大、過濾效率低等問題。本技術處國內領先水平。 應用范圍:本研究技術可用于中常溫和高溫空氣過濾材料、水過濾材料等范圍。中常溫空氣過濾材料 用于空氣除塵、除菌等場合;高溫空氣過濾材料用于電廠、鋼廠、水泥廠、垃圾焚燒廠、冶煉廠等高 溫尾氣處理;水過濾材料可用于廢水過濾等。 3、優勢 符合國家產業政策:我國提出了紡織工業調整和振興計劃,重點提到了加快產業用紡織品的開發和產 業化,加快推進針刺、水刺、紡粘等先進工藝和高性能纖維在環保過濾用紡織材料生產上的應用,新 材料比重由20%提高到50%?,F階段,空氣過濾材料約占過濾材料市場的三分之一,是過濾材料領域中 增長速度最快的產品之一,其中一些非織造空氣過濾材料具有耐高溫和高效過濾的性能,廣泛應用于 中常溫及高溫煙氣過濾領域。本技術為市場急需。 4、市場前景分析 隨著現代科技的發展,工業化水平不斷提高,人們的環保意識也逐漸加強,全世界對過濾材料的需求 逐年上升,對空氣凈化行業也提出了更高的要求,在空氣過濾領域非織造過濾材料已經逐漸取代傳統 紡織過濾材料耐高溫空氣過濾材料迎來了迅速發展的時代。但是,我國耐高溫纖維的研制仍處于初級階段,國產的耐高溫合成纖維較少,多數依賴進口。在水泥、電力、鋼鐵、垃圾焚燒等行業除塵應用的P84(聚酰亞胺)纖維全球只有奧地利的1家公司生產,價格昂貴。我國火電廠燃煤鍋爐煙塵最高允許排放限值由先前的50降至30 mg/m3。袋式除塵行業總產值為65億元,濾料產量約4000萬m2,同比增長21%。盡管增速較快,但仍不能滿足全國工業的需求。預計到2015年,我國鋼鐵行業如果50%用袋式除塵器,總計需要濾料3600萬m2,若按濾料2年使用壽命計算,每年更換所需濾料將有1030萬m2(計算)。鋼鐵工業袋式除塵需要2100萬平方米(計算),折算后每年需更換濾料600萬m2(計算)。還有,我國共計560條干法水泥生產線(包括新線和老線)需使用濾袋除塵設備。我國目前有1000多臺垃圾焚燒爐(包括醫療、生活和固體廢氣物等),國家強制性使用袋式除塵器。 十二五期間,國家將要建設600多臺300噸規模的垃圾焚燒爐。以每臺焚燒爐使用1500m2,按濾料2年使用壽命計算,每年所需濾料將有150萬m2。我國正大力提倡垃圾處理采用焚燒法,預計到2015年比例將由現在的5-6%提高到l5-25%。我國對濾料需求量巨大。

作品圖片

  • 短加工流程高精度過濾材料研制
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作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

作品設計:濾料表面精細化技術(研制一種發泡涂層微孔膜及其涂覆技術,開發出高精度表面過濾結構濾料)。 發明目的:為達到國家粉塵排放標準,解決目前濾料孔徑大,過濾精度的共性缺陷。 基本思路: 為提高濾料對微細粉塵的截留效率,發明了壓縮空氣泡沫涂層技術。將微泡轉移涂層到濾料表面,籍微泡破裂形成富含微孔的連續薄膜,提高截留效率。 創新點:(1)采用聚四氟乙烯PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制備發泡涂層乳液,并用發泡涂層技術制備泡沫涂層微孔膜。(2)設計一種精細表面過濾結構濾料,并采用短加工加工技術制備高精度環保濾料。 技術關鍵:泡沫形態和穩定性控制、防泡沫滲透等。 主要技術指標:過濾效率,過濾阻力。

科學性、先進性

本研究旨在解決空氣過濾材料中的關鍵共性技術,即通過表面泡沫涂層技術解決傳統空氣過濾材料中存在的孔徑大、過濾效率低等問題。 (1)采用PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制備發泡涂層乳液,并用發泡涂層技術制備泡沫涂層微孔膜,籍微孔對粉塵有效截留,提高濾料的過濾精度。 (2)設計一種精細表面過濾結構濾料,并采用短加工加工技術制備高精度環保濾料。本技術處國內領先水平。 發泡涂層微孔膜技術是一種共性技術,應用前景廣闊: (1)適用領域:空氣過濾、液體過濾材料; (2)基材選擇:紡粘非織造布,針刺非織造布,機織濾布,玻纖濾布等濾料的精度提高。

獲獎情況及鑒定結果

獲得浙江理工大學大學生課外學術科技作品競賽一等獎

作品所處階段

試生產階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

實物、產品、圖片

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

1、使用說明:技術轉讓 2、本項目技術優勢和特點: 操作簡便、設備投資?。簢a發生器15萬元/臺, 降低濾料原材料成本:與增加濾料克重方法比較,降低纖維材料成本;與覆膜濾料比較,覆聚四氟乙烯膜成本在20元左右,本項目濾料增加成本為1元/ m2,降低濾料成本。 高效在線生產;不存在助劑的環境污染問題,節能環保。 該技術是一種共性技術,為高精度懸浮物的截留過濾技術,適用于空氣過濾,水過濾;基材可以是紡粘非織造布、針刺氈以及玻纖濾布等濾料的過濾精度提高。技術應用范圍廣闊。 3、適用性:可用于潔凈車間,潔凈廠房或電子機械通信設備等防塵過濾。以及鋼鐵、石化、醫藥、電子、食品等行業的除塵過濾處理。 4、市場分析:除塵行業總產值為65億元,濾料產量約4000萬m2,十二五國家對粉塵排放更加嚴格,現有濾料不能滿足全國工業的需求,而高精度濾料優勢凸顯,初步估計市場份額將達到20億元;5、產業化前景分析:生產技術上操作可行性強;(2)市場對高過濾精度濾料的需求巨大。

同類課題研究水平概述

目前國內外現有技術 表面除塵是非常有效的粉塵治理方式,是國內外發展的趨勢。如十二五國家對發電廠、水泥廠的粉塵排放濃度的進一步降低,從十一五期間的50mg/m3降低到30mg/m3,原有的濾料已不在適用市場要求。從技術層面上講,若提高濾料對粉塵的截留效率,需降低濾料的微孔孔徑。鑒于此,出現了以下幾種技術和形式: 1、增加濾料克重; 2、增加濾料后整理液中粘合劑的比例,以堵塞大微孔; 3、水刺氈作為迎塵面:該技術的可行性尚未得到證實,國外公司也沒有使用; 4、覆膜濾料,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。國內主要生產商為南京玻璃纖維研究院,另外少量的制膜公司也有生產。覆膜濾料是國外先進技術,國內僅少數公司可以生產,但也沒有完全掌握覆膜技術。 以上四種形式均存在大幅增加成本、提高了濾料阻力等缺陷。發展新型的技術勢在必行。 本項目采用聚四氟乙烯PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制備發泡涂層乳液,并用發泡涂層技術制備泡沫涂層微孔膜;設計一種精細表面過濾結構濾料,并采用短加工加工技術制備高精度環保濾料。 其研制的高精度環保濾料其除塵效率達到65%(0.3微米 DOP),相當于ASHRAE比色法效率的90%-95%。過濾精度達到歐洲過濾標準EN779-93中的F8級和中國的高中效過濾器標準。為設計開發環保領域重大需求的過濾材料開辟了新途徑。目前,國內外尚無此類泡沫涂層濾料產品及學術發表。
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