NO和SO2对PPS滤料的影响

毛宁，常德强，柳静献，孙熙

（东北大学，沈阳 110004）

NO和SO2对PPS滤料的影响

毛宁，常德强，柳静献，孙熙

（东北大学，沈阳 110004）

研究PPS滤料的劣化性能具有十分重要的意义。建立了一种新的滤料劣化测试方法，用来测试滤料在腐蚀性气体的气氛下的劣化性能。将PPS滤料分别置于200℃1000ppmNO和200℃1000ppmSO2的气氛条件下进行测试。结果表明，在NO的气氛条件下，PPS滤料的经向和纬向强度均出现先增加后降低的趋势，经向和纬向伸长率出现缓慢下降的趋势；在SO2的气氛条件下，PPS滤料的经向和纬向强度均出现先增加后降低的趋势，经向和纬向伸长率出现缓慢下降的趋势。

PPS;滤料劣化测试方法;NO;SO2

引言

工业生产是大气污染的一个重要来源。工业生产排放到大气中的污染种类繁多，包括烟尘、硫氧化物、氮氧化物、有机化合物、卤化物、碳化合物等。大气污染物会对人的健康产生严重的危害，造成呼吸道疾病与生理机能障碍，以及使眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病[1]。当大气中污染物的浓度很高时，会造成急性污染中毒，在几天内夺去人的生命。即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。大气污染物还会对天气和气候产生显著的影响，如减少到达地面的太阳辐射量、增加大气降水量、形成酸雨、提高大气温度等[2]。

袋式除尘技术作为一种主要的除尘手段，广泛应用于冶金、铸造、建材、电力等行业。由于袋式除尘器具有除尘效率高、能够满足极其严格排放标准的特点，因而受到发达国家的普遍重视[3]。但据统计，袋式除尘器运行中出现的问题有一半以上与滤料有关，所以袋式除尘器性能的优劣主要取决于滤料。全面掌握滤料性能及其选择方法，对研究、设计和使用袋式除尘器，具有十分重要的意义。

聚苯硫醚（简称PPS）纤维是耐化学药品性良好的纤维，熔点327℃，瞬间耐温可达到300℃。PPS纤维具有良好的耐摩擦性、难燃烧性、绝缘性和隔热性，可承受各种强氧化物的氧化腐蚀，不会发生水解。PPS纤维大量应用于垃圾焚烧和燃烧高硫煤除尘的工况条件下。PPS过滤材料具有较高的过滤效率和良好的清灰性能，即使在温度较高的情况下，表面也只黏附少量的灰尘。

各种工业过程中产生的烟气环境大多十分恶劣，如电厂锅炉的烟气温度在160℃～200℃之间，其除了含有烟尘、N2、CO2外，还有O2、SOx、NOx等腐蚀性气体；垃圾焚烧尾气的温度在200℃左右，组分有SOx、HCl、NOx、粉尘、剧毒物质二英和重金属等，而且烟气湿度大[4]。由于烟气环境的特殊性，目前使用的聚苯硫醚纤维滤料寿命通常不到2年，而且成本很高。因此，对聚苯硫醚纤维滤料劣化机理的研究也是十分迫切和必要的。从研究其劣化机理出发，有效改善其加工和后处理工艺，可延长其使用寿命[5]。

1 实验装置

滤料劣化实验装置如图1所示。该装置主要由三部分组成，即实验单元、控制单元和气体供应单元。其中最重要的单元是实验单元，它实际上是一个置于恒温箱中的密闭实验容器，被测试的滤料将悬挂于该容器中，容器中的气氛条件将模拟滤料在实际应用中的条件。容器内的温度和压力将由控制单元进行调整。气体供应单元则按照规定的实验条件，将各种不同的腐蚀性气体输入密闭容器中。

图1 滤料劣化实验装置

本研究中将PPS滤料分别置于200℃1000ppmNO和200℃1000ppmSO2的气氛条件放置不同时间，并分别测定PPS滤料在实验前后的强度特性，从而研究其在酸性腐蚀性气体条件下的劣化性能。

2 实验结果和讨论

2.1 NO气氛下的实验结果

图2 时间对PPS滤料强度的影响（1000ppmNO，200℃）

图3 时间对PPS滤料伸长率的影响（1000ppmNO，200℃）

在200℃温度下，将PPS滤料置于200℃1000ppmNO气氛中，经过不同的劣化时间后，测定其强度特性的变化，其结果如图2、图3所示。

从图2和3可以看出，在温度为200℃、NO浓度为1000ppm的条件下，随着时间的延长，PPS滤料的经向和纬向强度出现先增后减的趋势，其初始经向强度为548.8N，纬向强度为1426.1N；200小时后，经向强度为435.8N，纬向强度为916.1N。随着时间的延长，PPS滤料的经向和纬向伸长率出现下降的趋势，其初始经向伸长率为19.4%，纬向伸长率47.2%；200小时后，经向伸长率为11.5%，纬向伸长率21.8%。

2.2 SO2气氛下的实验结果

在200℃温度下，将PPS滤料置于SO2浓度为1000ppm的气氛中老化，经过不同的劣化时间后，测定其强度特性的变化，其结果如图4、图5所示。

图4 时间对PPS滤料强度的影响（1000ppmSO2，200℃）

图5 时间对PPS滤料伸长率的影响（1000ppm SO2，200℃）

从图4和5可以看出，在温度为200℃，SO2浓度1000ppm的条件下，随着时间的延长，PPS滤料的经向和纬向强度出现先增后减的趋势，其初始经向强度为347.1N，纬向强度为843.1N；200小时后，经向强度为401.2N，纬向强度为903.9N。随着时间的延长，PPS滤料的经向伸长率未见明显变化，纬向伸长率出现下降的趋势。

3 结论

通过对PPS滤料在酸性气体下的劣化实验研究表明：

（1）在200℃1000ppmNO的气氛条件下，随着时间的增加，PPS滤料的经向和纬向强度出现先升后降的趋势，PPS滤料的经向和纬向伸长率出现缓慢下降的趋势；

（2）在200℃1000ppmSO2的气氛的条件下，随着时间的增加，PPS滤料的经向和纬向强度出现缓慢增加的趋势，PPS滤料的纬向伸长率出现缓慢下降的趋势。

[1] 陈仁杰，陈秉衡，阚海东.我国113个城市大气颗粒物污染的健康经济学评价[J].中国环境科学，2010（03）.

[2] 邓伟，刘荣花，熊杰伟，陈海波，田宏伟，杜子璇.当前国内酸雨研究进展[J].气象与环境科学，2009（01）.

[3] N.Mao，Y.P.Yao，M.Hata，M. Wada，and C.Kanaoka，Comparison of filter cleaning performance between VDI and JIS testing rigs for cleanable fabric filter[J]，Powder Technology，2008，180：109-114.

[4] N.Mao，Y.P.Yao and C.Kanaoka，Comparison of filtration performances of cleanable fabric filters measured by VDI and JIS testing rigs，Advanced Powder Technology，2006，17（1）：85-97.

[5] N.Mao，Y.Otani，Y.P.Yao and C.Kanaoka，Modeling the filtration process with a flat-type fabric filter，Advanced Powder Technology，2006，17 （3）：237-256.

Impact of NO and SO2on PPS Filtering Materials

MAO Ning, CHANG De-qiang, LIU Jing-xian, SUN Xi
(Northeastern University, Shenyang 110004, China)

The study on inferior capacity of PPS filtering materials bears an important significance. Set up a new inferior testing method of filtering material to test the inferior capacity of filtering material under the atmosphere of causticity gas. Put PPS filtering materials under the atmosphere condition of 200℃1000ppmNO and 200℃1000ppmSO2and make the test. The result shows that under the atmosphere condition of NO and SO2separately, the longitude direction and latitude direction intensity of PPS filtering materials appear the increasing trend at the beginning and the decreasing trend afterward, the elongation rate of longitude direction and latitude direction appear the decreasing trend slowly.

PPS; inferior testing method of filtering material; NO; SO2

X701

A

1006-5377（2014）01-0025-03

注：本项目由基金项目国家高技术研究发展计划项目（2013AA065101）和江苏省科技成果转化专项（BA2012021）资助完成。