К фильтровальным материалам, применяющимся для очистки аспирационного воздуха и технологических газов промышленных производств, предъявляются определенные требования. Независимо от конструкции фильтра, в котором устанавливается фильтровальный материал, от свойств очищаемой среды и улавливаемой пыли, фильтровальные материалы должны иметь высокую пылеемкость в процессе фильтрации и способность удерживать после регенерации такое количество пыли, которого достаточно для обеспечения высокой эффективности очистки газов.
В процессе эксплуатации в течение длительного периода времени (обычно 2-3 года) фильтровальный материал должен сохранять высокую воздухопроницаемость в запыленном состоянии. Для обеспечения длительной работы в условиях действия регенерирующих устройств фильтроматериалы должны иметь высокую прочность на разрыв и перегибы. Обязательным требованием, предъявляемым к фильтроматериалу, является способность к легкому удалению пыли, накопленной внутри пор и на поверхности. В необходимых случаях они должны обладать термостойкостью, кислотостойкостью, стойкостью к щелочам. Стоимость фильтроматериала не должна быть высокой.
Все фильтровальные материалы можно подразделить на четыре основных типа (табл.3.7.), различающиеся тем, что они изготовлены из:
- натуральных волокон животного и растительного происхождения (шерстяные, льняные, хлопчатобумажные, шелковые),
- ненатуральных органических волокон (лавсан, нитрон, капрон, хлорин, оксалон и др.),
- натуральных минеральных волокон (асбест, базальт и др.)
- ненатуральных неорганических волокон (стеклоткань, металлоткань и др.)
Во всех волокнах растительного происхождения основным веществом, определяющим их свойства, является целлюлоза.
Таблица 3.7. Классификация волокон
Хлопковое волокно, так же как и целлюлоза, подвержено значительным изменениям под действием кислот, щелочей и окислителей. Однако, растворы едкой щелочи, с концентрацией от 0,5 до 5% при комнатной температуре, не изменяют состава и свойств хлопкового волокна. Растворы уксусной кислоты слабой концентрации не оказывают заметного действия на хлопковые волокна при любой температуре. Под действием растворов солей Al2(SO4)3, MgCl2 хлопковое волокно разрушается. Аммиачные растворы гидроокисей меди, никеля, кобальта, цинка растворяют целлюлозу. Ткани из хлопковых волокон выдерживают температуру до 800 С.
Льняные волокна относятся к наиболее прочным из группы натуральных волокон растительного происхождения. Химическая стойкость их примерно одинакова с волокнами хлопка. Льняные ткани находят ограниченное применение для фильтрации.
Шерстяные волокна относятся к группе натуральных волокон животного происхождения и состоят, главным образом, из белковых веществ. Шерстяные волокна характеризуются, наличием на поверхности чешуйчатого слоя. В отличие от целлюлозы белковые вещества относительно стойки к действию кислот, щелочи, равно как и газообразный аммиак, быстро разрушают белковые вещества волокон шерсти. Шерстяные ткани могут быть применены при фильтрации газа с температурой не более 900С. Для увеличения прочностных характеристик шерстяных тканей в них добавляют волокна капрона, лавсана или других синтетических материалов. Ткани из шерстяных волокон при высокой температуре имеют большую усадку.
Шелковые волокна относятся к группе натуральных волокон животного происхождения и в основном состоят из белковых веществ. Стойкость к щелочам у шелка несколько лучшая, чем у шерсти, но хуже, чем у хлопка. Шелк стоек к слабокислой среде. В практике шелковые ткани применяются очень редко.
Асбестовое волокно относится к группе натуральных волокон минерального происхождения. Основными достоинствами волокон асбеста являются высокая термостойкость, неподверженность гнилостным процессам, стойкость в щелочных и кислых средах. Прочностные свойства асбестовых волокон невысокие.
Стеклянное волокно отличается высокой, термостойкостью, выдерживает значительные разрывные нагрузки, химостойко. Основным сырьем для получения стеклянных волокон для фильтровальных тканей является алюмоборосиликатное стекло. Ткани из алюмоборосиликатного безщелочного стекла применяются для очистки газов, имеющих в составе щелочи. Алюмомагнезиальные стеклоткани могут быть применены для фильтрации кислых сред. Стеклянное волокно может быть изготовлено как непрерывной длины, так и штапельное. В последнее время освоено производство стеклотканей из высокообъемной (текстурированной) пряжи. Недостатком всех стеклянных волокон является их низкая стойкоость к перегибам и истиранию. Фильтровальные ткани из стеклянных волокон применяются для очистки газов с температурой до 2500 С.. Температура размягчения стеклянных волокон находится в пределах 500-6000 С.
Лавсановое волокно эластично, устойчиво к истиранию, слипанию, изгибу. В кислых средах стойкость лавсановых волокон относительно высокая, в щелочных средах прочность лавсана значительно снижается, лавсановые волокна устойчивы к воздействию микроорганизмов, ткани из них не плесневеют, устойчивы к действию света, но очень чувствительны к резким колебаниям влажности. Лавсановые фильтровальные ткани при длительной эксплуатации выдерживает температуру 1300 С.
Нитроновое волокно - продукт полимеризации акрил нитрила, сырьем для которого служат ацетилен и синильная кислота. Отличительной особенностью нитроновых волокон является их сходство по внешнему виду с волокнами натуральной шерсти. Стойкость к кислым средам нитрона высокая, он удовлетворительно выдерживает воздействие щелочных сред. Нитрон не чувствителен к резким колебаниям влажности. Термостойкость фильтровальных тканей из нитрона определяется пределом 120-1300 С.
Хлориновое волокно имеет высокую химическую стойкость, устойчиво к действию микроорганизмов и плесени. Выдерживает температуру до 700 С.. При повышении температуры более 700 С хлориновые волокна размягчаются, ткань теряет эластичность и быстро выходит из строя. При длительном воздействии света прочность хлориновых волокон значительно снижается. При колебаниях влажности хлориновые ткани не дают заметной усадки.
Капроновое волокно характеризуется высокой устойчивостью к истиранию и воздействию знакопеременных нагрузок "растяжение-сжатие". Устойчивость в щелочных средах хорошая. В концентрированных кислотах капрон растворяется. Ткани из капрона длительно выдерживают температуру 900 С.
Оксалоновые волокна имеют высокую термостойкость. Ткани из оксалоновых волокон способны длительно работать при температуре 160-2000 С, устойчивы в кислых средах.
Тефлоновые волокна отличаются высокой химической стойкостью, превосходящей все известные материалы, устойчивы к изгибу и трению. Под действием больших механических нагрузок фильтроматериал из тефлона вытягивается, "течет". Тефлоновые ткани могут выдерживать температуру до 2300 С.
По структуре фильтровальные материалы подразделяются на тканые и нетканые. Тканые фильтровальные материалы, в свою очередь, подразделяются в зависимости от способа переплетения на полотняные, саржевые, сатиновые, а в зависимости от вида волокон в нити - штапельные, филаментные, текстурированные, в зависимости от обработки поверхности - ворсованные, гладкие. Нетканые фильтровальные материалы по способу закрепления волокон подразделяется на иглопробивные, холстопрошивные, клееные.