本發(fā)明屬于油固兩相顆粒過濾，具體涉及一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在機(jī)械加工、金屬壓延等行業(yè)中，由于金屬加工液的蒸發(fā)冷凝以及工件碎屑的飛濺，常伴隨著大量的微細(xì)油-固兩相顆粒的產(chǎn)生，如圖1所示。油霧與固體顆粒在車間內(nèi)的遷移運(yùn)動(dòng)過程伴隨著復(fù)雜的顆粒碰撞、摻混過程，部分油霧還會(huì)以固體為凝聚核進(jìn)行凝結(jié)。最終，車間內(nèi)形成以油相為主，伴隨固相顆粒的油-固兩相顆粒分布系統(tǒng)。這些顆粒以其粒徑小、濃度高、化學(xué)成分復(fù)雜等特征，在吸入人體后，會(huì)沉積到人體呼吸道深處，并導(dǎo)致呼吸道感染、肺炎甚至癌癥等多種病癥，嚴(yán)重危害建筑室內(nèi)外人體健康及環(huán)境質(zhì)量。

2、現(xiàn)有研究中針對(duì)油霧顆粒的高效凈化最主要的手段是過濾式凈化設(shè)備，利用纖維材料的慣性攔截和顆粒的擴(kuò)散作用將氣流中的污染物捕獲，達(dá)到凈化廢氣的目的。過濾式設(shè)備按照纖維材料類型及孔隙率可分為初效、中效、中高效、亞高效和高效過濾器五種類型。針對(duì)機(jī)械加工等行業(yè)，由于顆粒粒徑小(一般小于2.5微米)，常采用高效過濾器進(jìn)行凈化。然而，高效過濾器較低的孔隙率導(dǎo)致凈化阻力大、能耗高。且在脫除油-固兩相顆粒物時(shí)，由于兩相顆?；旌蠈?dǎo)致其粘性增大，易在迎風(fēng)面粘連，從而導(dǎo)致過濾阻力顯著增大，更嚴(yán)重的甚至損壞濾材，導(dǎo)致能源與經(jīng)濟(jì)損失。

3、因此，為了有效的提高油-固兩相微細(xì)顆粒用高效凈化器效益，考慮采用表面改性的方法改善過濾材的潤(rùn)濕性能，提高濾材的輸油能力，抑制油液在迎風(fēng)表面聚集，從而達(dá)到降低運(yùn)行阻力、延長(zhǎng)使用壽命的目的。為國(guó)家節(jié)能減排、綠色生產(chǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)提供新的研究路徑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材的制備方法。

3、為此，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

4、一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材，通過浸漬法將改性納米二氧化硅溶液沉積在玻璃纖維濾材表面后得到；

5、其中，改性納米二氧化硅通過硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米二氧化硅改性后得到。

6、所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷或kh560。

7、所述改性納米二氧化硅溶液是將改性納米二氧化硅溶解在無水乙醇中得到。

8、所述改性納米二氧化硅溶液的質(zhì)量濃度為0.01-0.1％。

9、一種油-固兩相顆粒空氣過濾用改性玻璃纖維濾材的制備方法，包括以下步驟：

10、步驟1)制備改性納米二氧化硅粉末；

11、步驟2)制備改性納米二氧化硅溶液；

12、步驟3)制備改性玻璃纖維濾材。

13、步驟1)制備改性納米二氧化硅粉末的具體方法為：以粒徑15-30nm的納米二氧化硅為溶質(zhì)，無水乙醇和去離子水3-4：1為溶劑，制備1-3wt％的納米二氧化硅懸浮液，使用恒溫磁力攪拌器攪拌并加熱至65-75℃，用無水草酸調(diào)節(jié)ph值為3-4，滴加3-4vol％硅烷偶聯(lián)劑，65-75℃恒溫反應(yīng)5.5-6.5h，得到改性納米二氧化硅懸浮液；

14、將改性納米二氧化硅懸浮液自然晾干后，分次減壓過濾，并在100-120℃恒溫干燥箱干燥1.5-2h，得到固體改性納米二氧化硅；使用研缽粗磨固體改性納米二氧化硅后加入納米粉碎機(jī)，將其粉碎至15-30nm，得到改性納米二氧化硅。

15、步驟2)制備改性納米二氧化硅溶液的具體過程如下：將改性納米二氧化硅溶解在無水乙醇中，恒溫65-75℃攪拌0.3-0.5h后得到。

16、步驟3)制備改性玻璃纖維濾材的具體過程如下：先將玻璃纖維濾材在70-80℃且50vol％乙醇溶液中浸漬15-20min以洗滌濾材表面的粘結(jié)劑及灰塵，然后將洗滌后的玻璃纖維濾材100-120℃恒溫干燥1.5-2h；最后，置于改性納米二氧化硅溶液中浸漬20-30min，自然晾干24h，得到改性玻璃纖維纖維濾材。

17、本發(fā)明的有益效果是：

18、本發(fā)明提供的這種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材，通過硅烷在納米二氧化硅表面接枝具有親油性能的官能團(tuán)得到改性納米二氧化硅，再在濾材表面添加改性納米二氧化硅以改變?yōu)V材表面粗糙度，從兩方面共同改變?yōu)V材的潤(rùn)濕性能，增強(qiáng)油液在過濾纖維上流動(dòng)能力，抑制油膜的形成，達(dá)到降低濾材運(yùn)行阻力的目的。

19、本發(fā)明改性玻璃纖維濾材對(duì)油有優(yōu)良的擴(kuò)散性能，能實(shí)現(xiàn)濾材上沉積油和固體顆粒分離，將堆積在濾材表面的油液快速輸運(yùn)到濾材內(nèi)部，抑制液膜的形成，降低過濾過程中壓降的增長(zhǎng)速率。

技術(shù)特征：

1.一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材，其特征在于：通過浸漬法將改性納米二氧化硅溶液沉積在玻璃纖維濾材表面后得到；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材，其特征在于：所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、異丁基三乙氧基硅烷或kh560。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油-固兩相顆粒空氣過濾用改性玻璃纖維濾材，其特征在于：所述改性納米二氧化硅溶液是將改性納米二氧化硅溶解在無水乙醇中得到。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油-固兩相顆粒空氣過濾用改性玻璃纖維濾材，其特征在于：所述改性納米二氧化硅溶液的質(zhì)量濃度為0.01-0.1％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種油-固兩相顆粒空氣過濾用改性玻璃纖維濾材的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材的制備方法，其特征在于：步驟1)制備改性納米二氧化硅粉末的具體方法為：以粒徑15-30nm的納米二氧化硅為溶質(zhì)，無水乙醇和去離子水3-4：1為溶劑，制備1-3wt％的納米二氧化硅懸浮液，使用恒溫磁力攪拌器攪拌并加熱至65-75℃，用無水草酸調(diào)節(jié)ph值為3-4，滴加3-4vol％硅烷偶聯(lián)劑，65-75℃恒溫反應(yīng)5.5-6.5h，得到改性納米二氧化硅懸浮液；

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材的制備方法，其特征在于：步驟2)制備改性納米二氧化硅溶液的具體過程如下：將改性納米二氧化硅溶解在無水乙醇中，恒溫65-75℃攪拌0.3-0.5h后得到。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種油-固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材的制備方法，其特征在于：步驟3)制備改性玻璃纖維濾材的具體過程如下：先將玻璃纖維濾材在70-80℃且50vol％乙醇溶液中浸漬15-20min以洗滌濾材表面的粘結(jié)劑及灰塵，然后將洗滌后的玻璃纖維濾材100-120℃恒溫干燥1.5-2h；最后，置于改性納米二氧化硅溶液中浸漬20-30min，自然晾干24h，得到改性玻璃纖維纖維濾材。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于油固兩相顆粒過濾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油?固兩相顆?？諝膺^濾用改性玻璃纖維濾材及其制備方法。改性玻璃纖維濾材通過浸漬法將改性納米二氧化硅溶液沉積在玻璃纖維濾材表面后得到；其中，改性納米二氧化硅通過硅烷偶聯(lián)劑對(duì)納米二氧化硅改性后得到。本發(fā)明通過硅烷在納米二氧化硅表面接枝具有親油性能的官能團(tuán)得到改性納米二氧化硅，再在濾材表面添加改性納米二氧化硅以改變?yōu)V材表面粗糙度，從兩方面共同改變?yōu)V材的潤(rùn)濕性能，可以實(shí)現(xiàn)濾材上沉積油和固體顆粒分離，將堆積在濾材表面的油液快速輸運(yùn)到濾材內(nèi)部，增強(qiáng)油液在過濾纖維上流動(dòng)能力，抑制油膜的形成，降低過濾過程中壓降的增長(zhǎng)速率。

技術(shù)研發(fā)人員：楊洋,李思康,王怡,曹慶峰,崔勇,喬夢(mèng)丹
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安建筑科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9