高温滤料用P84纤维耐H2SO4蒸汽水解性能探究

吴延捷+付式鹏

摘 要：为探究P84滤料耐H2SO4蒸汽水解性能，设计了一套实验装置，并对P84纤维做了水解实验，通过对比实验前后P84纤维力学性能的变化，验证了H2SO4蒸汽能加快P84纤维的水解。当反应时间5h时，P84在10 % H2SO4蒸汽水解下的强力保持率为72.09 %，当反应时间由2h转为3h时，P84纤维的力学性能会有短暂的恢复，为实际工业生产中的除尘工作提供了参考。

关键词：P84；滤料；水解；H2SO4

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.008

1 引言

因除尘效率可以达到99%以上，袋式除尘在工业除尘领域得到了广泛的应用。在燃煤电厂、垃圾焚烧厂、水泥厂等需要过滤高温烟气的场所，为满足新的环保要求，袋式除尘已逐渐替换以往的旧式的除尘过滤方法[1-3]。在袋式过滤的机件中，除尘滤袋里的滤料是核心，滤料的性能决定了除尘效率和滤袋的使用寿命。因此，研究滤料的性能，对做好工业除尘、防治雾霾具有深远的意义。

P84滤料是一种高性能的滤料，它具有高的玻璃化转变温度，没有熔点，常用于高温过滤。其耐瞬时高温可达300 ℃，在260 ℃以下长期使用也不会受到热损伤。因为纤维截面是叶片型，增加了过滤面积，P84滤料的过滤性能比其它滤料都好。但P84滤料在高温下耐碱、耐酸性较差，有一定的水解性[4-6]。为了充分探究P84滤料高温下耐酸性能，本文设计了一套实验方法，测试了P84纤维耐H2SO4蒸汽的性能。

2 实验方法

2.1 实验原理

制备好不同溶度的H2SO4溶液，通过加热，使H2SO4蒸汽穿透P84纤维，反应一段时间后，取下纤维，比较纤维反应前后的物理机械性能，对H2SO4蒸汽给P84纤维造成的损伤做评估，探究P84纤维的耐H2SO4蒸汽水解的性能。

实验装置如圖1所示。

玻璃容器3中的H2SO4溶液收到电热源5的加热，产生的H2SO4蒸汽透过金属支架2的底网，冲击底网上的P84纤维，H2SO4蒸汽透过P84纤维后遇到密封罩1的阻挡，又回流下来，周而复始，同时模拟了高温烟气过滤中的酸结露过程，对P84纤维造成水解损伤。

通过对比不同溶度H2SO4蒸汽对P84纤维造成的强力损伤，可对纤维耐H2SO4蒸汽水解性能做初步探究。

2.2 实验步骤

（1）计算、配置不同浓度的H2SO4溶液，体积分数分别为10%、20%、30%，放入储液瓶中并编好号备用。

（2）分组水解实验。

（3）强力测试。按照《纤维强力测试标准GB/T14337-2008》，在等速伸长单纤维拉伸仪（CPE）上测试P84纤维实验前后强力，计算纤维强力保持率。

3 数据分析

经测试，未经水解实验的P84纤维对照样单纤断裂拉伸强力为9.53cN、伸长率为15.35%、强力变异系数为13.47%、伸长变异系数为15.38%。整理不同溶度H2SO4溶液的蒸汽对P84纤维损伤后的强力值，将力学性能保持率归纳于表。

从表2-表5中可以看出，酸环境加速了P84纤维的水解，不论哪一组实验，H2SO4蒸汽对P84纤维的损伤都大于水蒸气。但是，并不是反应时间越长，酸对P84纤维的损伤越大，两者间并未呈现严格的线性关系。其中反应3h后，P84纤维的整体力学性能甚至比反应2h的还要好，只是伸长率有所降低。原因是随着水解反应的进行，纤维分子非结晶区含量增大，纤维结晶度下降，纤维强力下降；但纤维受水解作用，细度降低，增加了纺丝成网制得的P84纤维的缠结，表现为伸长率的降低。但反应至5h时，P84纤维的力学性能全线下降，在10% H2SO4蒸汽水解下的强力保持率为72.09%，已接近失效。

4 结论

通过设计一套实验装置，模拟了工况下H2SO4蒸汽对P84滤料纤维的水解作用，验证了H2SO4蒸汽能加速P84纤维的水解，当反应至5h时，P84在10% H2SO4蒸汽水解下的强力保持率仅为72.09 %。但当反应由2h进入3h时，P84纤维的力学性能会有所提高。在实际的除尘工作中，可尽量将连续的高温反应控制在5h以内，3h以内为最佳，此时滤料的物理机械性能保持良好，这为工况下的实际操作提供了参考。

参考文献：

[1]刘美玲，姚玉平，王勇.袋式除尘器滤料过滤性能研究[J].电力科技与环保，2012，28（02）：23-25.

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[3]李昱昊.高温工业烟（粉）尘治理与滤料产业的发展现状及对策[J].纺织导报，2014（01）：88-90.

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作者简介：吴延捷（1991-），男，湖北荆州人，硕士研究生，助教，主要从事高性能非织造过滤材料开发与性能测试研究。endprint