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聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene,PTFE)纤维由于优异的特性,已广泛应用于垃圾焚烧的袋式除尘器中。目前世界范围内对污染物的治理已由单纯的除尘向废气分解方向逐步深化,虽然袋式除尘器在防治超细粉尘对大气污染方面获得极大的成功,但对垃圾焚烧中产生的二恶英不起作用。
本文针对这一问题,利用现已取得长足发展的废气催化分解技术,将能够催化分解二恶英的催化剂粒子与PTFE纤维有机结合,采用原料共混和双向拉伸制备含有催化剂粒子的PTFE微孔膜,之后裂膜方法制备纤维,为研制具有除尘/二恶英催化分解双效的袋式除尘器奠定基础。通过FTIR、SEM、EDS、XRD、DSC、TG、力学性能测试、孔径分析仪等系统研究了PTFE微孔膜和裂膜纤维的结构和性能,重点研究了影响袋式除尘器催化分解效率、使用寿命的三个关键因素:催化剂粒子的均匀分散、催化剂粒子与微孔膜或纤维的紧密结合、微孔膜或纤维的微孔结构控制等。
主要研究内容及结论如下:
(1.FTIR、SEM、EDS等研究表明,采用分散聚合的PTFE超浓缩乳液对粒子进行表面修饰以及超声辅助振荡方法,可使催化剂粒子均匀地分散到PTFE中。最佳的工艺条件为:催化剂粒子与PTFE乳液的重量比为1:5时,超声波强度为20kHz,时间为30min。
(2.DSC、TG、和粒子固着的模拟测试表明,采用分散聚合的PTFE超浓缩乳液对粒子进行表面修饰,以及控制PTFE微孔膜的热定型温度在PTFE乳液熔点(327℃)和PTFE树脂熔点(348℃)之间,大大提高了催化剂粒子在PTFE中的固着。
(3)催化剂粒子填充降低了PTFE基带的堆积密度,导致微孔膜平均孔径和孔隙率的增加,填充量越大,平均孔径和孔隙率越大,最终导致微孔膜透气性的提高。同时催化剂粒子的填加降低了微孔膜的断裂强度和断裂伸长率。
(4)裂膜过程中,降低PTFE微孔膜厚度、增大开纤辊转速及增加针密均可降低纤维细度。热定型不仅有助于开纤的顺利进行,而且还有助于降低纤维的热收缩性,热定型温度越高,制备的纤维收缩越小。
(5)二恶英的模拟试剂-邻二氯苯的分解测试表明,随着催化剂粒子的增加,纤维分解效率提高,当催化剂粒子用量为40%时,分解邻二氯苯的效率高达90~99%。