静电增强纤维过滤技术的研究进展

综 述 与 专 论
Ｃ合ＨＩＮ成Ａ 纤 ＳＹＮ维 ＴＨＥ工ＴＩＣ 业Ｆ，Ｉ２ Ｂ０ Ｅ１ Ｒ６ ，３ＩＮ９Ｄ（Ｕ１Ｓ）Ｔ：Ｒ４Ｙ８
静 电 增 强 纤 维 过 滤 技 术 的 研 究 进 展
钱 幺，钱 晓明 ，邓 辉 ，徐志伟
（天津工业大学 纺织学 院 ，天津 ３００３８７）
摘 要 ：综述 了静电增强纤 维过滤技术 的发展历史以及 国内外研究进 展；介 绍了 Ａｐｉｔｒｏｎ静 电袋式 过滤器 、 ＴＲＩ棒 帷 电极 电场 增 强 袋 滤 器 、中 心 电 场 袋 式 除尘 器 、混 合 式 电袋 除 尘 器 、静 电 增 强 空 气 过 滤 器 的结 构 、特 点 及 其应 用 ；指 出静 电增 强 纤 维 过 滤 技 术 是 一 种 高效 低 阻 的过 滤 除 尘 方 式 ，但 在 处 理 高 浓 度 的工 业 烟 尘 时 ，粉 尘的积聚使静 电作用产生负效应 ，限制了该技术 的发展及应用 。建议通过提高静电增 强作用 ，提高过滤材料 的静电性 能和过滤性能 ，保持过滤材料高效的驻极状态 ，应用 高效清灰方式 ，来进 一步拓展静 电增 强纤维过 滤 技 术 的 应用 。 关 键 词 ：静电增强 纤维 过滤 预荷 电 静 电场 中图 分 类 号 ：ＴＱ３４２．８９ 文献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００１—００４１（２０１６）０１．００４８—０５
１９７４年 ，Ｅ．Ｒ．Ｆｒｅｄｅｒ ｉｃｋ 发 现 ，经 过 静 电增 强 的纤维 过滤 器 比同类未 静 电增强 的纤 维过 滤器
１ 静 电增 强纤维 过滤 技术 研究 进展 １．１ 国外 进展
静 电增 强纤 维过 滤技 术最早 由美 国人 开始 研 究 ，１９３０年 ，美 国的 Ｈａｎｓｅｎ首 次 使用 静 电来 提 高 纤维 过 滤 器 的过 滤性 能 ；１９４８年 ，美 国一 个 名 为 Ａｍｅｒｉｃａｎ Ａｉｒ Ｆｉｌｔｅｒ的组织 开始 在实 验室展 开此 类 研究 。１９５４年 ，美 国 的 Ｓｉｌｖｅｒｍａｎ在 一 次 实 验
中 ，将一 种玻 璃纤 维 滤 料 放 置在 高 压 电极 与接 地 极 之 间 ，产生 了一 种新 的装 置 ，该装 置 既可 以使粒 子 荷 电 ，又 能在纤 维滤料 问 加上 电场 ，过滤效 率 明 显 提高 。２０世 纪 ６Ｏ年代初 ，美 国 的 Ｅ．Ｒ．Ｆｒｅｄ． ｅｒｉｃｋ首次 提 出 了 “静 电 增 强 纤 维 除 尘 技 术 ” 。 ２０世 纪 ７０年 代 以后 ，静 电增 强 纤 维 过 滤 的 理论 与试验 研究 有 了较快发 展 Ｊ。１９７０年 ，Ａｐｉｔｒｏｎ静
静 电增 强 纤 维 过滤 （ＥＳＦＦ）技 术 综 合 了静 电 除尘 和纤 维过滤 除尘 的 特点 ¨ ，主要 利 用 粉 尘 预 荷 电或外 加静 电场 的方式 来增 强纤 维层 的过 滤效 果 。这种 除尘 技 术 对 细 微 粉 尘 具 有 很 高 的 过 滤效 率 ，同时 过 滤 阻 力 较 低 ，２Ｏ世 纪 曾引 起 了 国 内外 许 多学者 的广 泛兴趣 与 大量研 究 。在高 浓度 的工业 烟尘过 滤 中 ，纤 维滤 料 表 面 很 快被 粉 尘 层 所覆 盖 ，形 成 粉尘 初 层 ，并 起 主要 过 滤作 用 ，虽 然 静 电作 用在前 期 过 滤 中发 挥 重 要 的作 用 ，但 随着 粉 尘 的不断 积聚 ，静 电作 用将 产生 负效 应 ，轻 者改 变 滤袋 电学 性 能 ，引 起 “反 电晕 ”现 象 ，影 响过 滤 效 率 ，重 者 造 成 粉 尘 中 易 燃 成 分 的 爆 炸 ，损 伤 滤 袋 ，这在 很大 程度 上 限制 了其 应用 范 围 ，阻碍 了其 研 究与 发展 。 因此 ，在 当前严 峻 的大 气 污 染形 势 下 ，研究 符合 现有 环 保 要 求 的 过滤 材 料 以及 除尘 方 式具 有重 要 的意义 。静 电作用 是过 滤机理 中对 微 细颗 粒过 滤最 有 效 的 途径 ，也是 优 化 过 滤 性 能 的重要 方式 之 一 。充 分 利用 静 电 吸附 作用 ，以及 避免粉 尘荷 载引 起 的静 电负效应 是静 电增 强纤 维 过滤技 术应 ：２０１５－０９—１４；修 改 稿 收 到 日期 ：２０１５—１１—１６。 作 者 简 介 ：钱 幺 （１９９Ｏ一 ），男 ，研 究 生 ，从 事 非 织 造 过 滤 材 料 研 究 。 Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｂｑｙＯ９０５＠ １６３．ｃｏｍ。 基 金 项 目：天 津 市 应 用 基 础 及 前 沿 技 术 研 究 计 划 （１２ＪＣＺＤＪＣ２６７００）；天 津 市 应 用 基 础 及 前 沿 技 术 研 究 计 划 （１５ＪＣＺＤＪＣ３８５００ ）； 国 家 科 技 支 撑 计 划 课 题 （２０１４ＢＡＥ０９ＢＯ０）。
电增强 袋滤 器投 入 半 工业 试 验 ，这是 最 早 的 电袋 结合 除尘装 置 ，在 没加 高 电压 时 ，该装 置与传 统袋 滤器 相 同 ，当加 上 电压形 成 电晕 时 ，使 粉 尘 荷 电 ， 过滤 阻力 急剧下 降 ，并 随着 电压 的升 高 ，颗 粒荷 电 更加充 分 ，阻力持 续 降低 ，可 以达 到 ９９．９９％ 的除 尘效率 ，Ｄ．Ｊ．Ｈｅｌｆｒｉｔｃｈ预 言 静 电增 强纤 维 过 滤 技 术 将 会 具 有 广 阔 的 前 景 。 随 后 ，Ｊ．Ｄ．ＭｃＣａｉｎ 等 通 过大 量 的实 验 进 一 步评 价 了 Ａｐｉｔｒｏｎ除 尘 装置 对０．００１～０．５ ｍ 颗 粒 的捕 集 效 率 。到 ２０ 世纪 ８０年 代 ，也 只 有 Ａｐｉｔｒｏｎ静 电增 强 袋 滤 器 在 一 些 工业 领 域 投 入使 用 ，如 烧结 、高 炉 、电弧 厂 和 循环 通风 系统 等 ，但 使用 十分有 限 ’ 。