基本信息
- 項目名稱：
- 短加工流程高精度過濾材料研制
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目對涂層材料的選擇和配制、涂層工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能評價等進行系統(tǒng)研究，突破涂層的高精度濾料加工關(guān)鍵技術(shù)。具體研究內(nèi)容包括： （1）系列涂層材料的篩選和涂層劑的配制； （2）涂層工藝和微孔形成機制的研究，研究涂層劑配方、表面涂層工藝與形成的微孔間的內(nèi)在關(guān)系； （3）過濾材料的性能評價，包括微孔結(jié)構(gòu)和過濾性能。
- 詳細介紹：
- 1、項目的必要性、目的及意義 目前,我國已經(jīng)從工業(yè)化的初期階段進入到工業(yè)化的中期階段,經(jīng)濟增長推動了第二產(chǎn)業(yè)中的水泥、鋼 鐵、電解鋁、電力等工業(yè)的發(fā)展。第二產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的同時,也給環(huán)境帶來了巨大的負擔(dān)。據(jù)不完全統(tǒng)計 ,由于環(huán)境遭到破壞使我國經(jīng)濟付出的代價占了國內(nèi)生產(chǎn)總值中的5% -12%,環(huán)境污染已經(jīng)成為阻礙中國 崛起為世界經(jīng)濟強國的負面因素,而空氣污染是環(huán)境污染的一個重要方面,因此對空氣污染的控制非常 重要。開發(fā)和應(yīng)用高性能濾料,尤其是適合于以上工業(yè)生產(chǎn)高溫工況作業(yè)的耐高溫濾料是有效緩解這一 巨大環(huán)境壓力的重要措施。 2、項目的背景、主要內(nèi)容、技術(shù)水平及應(yīng)用范圍 背景 目前包括粉塵、細菌等在內(nèi)大氣污染己成為一個日益嚴重的全球性問題。國內(nèi)外多將多孔濾材用于空 氣凈化，主要包括無紡布、濾紙、覆膜濾料等。無紡布、濾紙普遍存在孔徑大、過濾精度低等問題。 于國家對排放濃度的進一步降低，原有的濾料已不在適用市場要求。從技術(shù)層面上講，若提高濾料對 粉塵的截留效率，需降低濾料的微孔孔徑。鑒于此，出現(xiàn)了以下幾種技術(shù)和形式： （1）增加濾料克重； （2）增加濾料后整理液中粘合劑的比例，以堵塞大微孔； （3）水刺氈作為迎塵面：國內(nèi)尚無法生產(chǎn)，且該技術(shù)的可行性尚未得到證實，國外公司也沒有使用； （4）覆膜濾料，籍薄膜的微孔提高截留效率。常用的薄膜是聚四氟乙烯微孔薄膜。覆膜濾料存在加工 流程廠的缺陷。 以上四種形式均存在增加成本、提高了濾料阻力等缺陷。發(fā)展新型的技術(shù)勢在必行。 本項目采用表面涂層方法研制高精度過濾材料，為設(shè)計開發(fā)環(huán)保領(lǐng)域有重大需求的過濾材料開辟新 途徑。 主要研究內(nèi)容：本項目擬對涂層材料的選擇和配制、涂層工藝、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能評價等進行系統(tǒng)研究，突破涂層的高精度濾料加工關(guān)鍵技術(shù)。 （1）系列涂層材料的篩選和涂層劑的配制； （2）涂層工藝和微孔形成機制的研究，研究涂層劑配方、表面涂層工藝與形成的微孔間的內(nèi)在關(guān)系； （3）過濾材料的性能評價，包括微孔結(jié)構(gòu)和過濾性能。 技術(shù)水平：本研究旨在解決空氣過濾材料中的關(guān)鍵共性技術(shù)，即通過表面泡沫涂層技術(shù)解決傳統(tǒng)空氣 過濾材料中存在的孔徑大、過濾效率低等問題。本技術(shù)處國內(nèi)領(lǐng)先水平。 應(yīng)用范圍：本研究技術(shù)可用于中常溫和高溫空氣過濾材料、水過濾材料等范圍。中常溫空氣過濾材料 用于空氣除塵、除菌等場合；高溫空氣過濾材料用于電廠、鋼廠、水泥廠、垃圾焚燒廠、冶煉廠等高 溫尾氣處理；水過濾材料可用于廢水過濾等。 3、優(yōu)勢 符合國家產(chǎn)業(yè)政策：我國提出了紡織工業(yè)調(diào)整和振興計劃，重點提到了加快產(chǎn)業(yè)用紡織品的開發(fā)和產(chǎn) 業(yè)化，加快推進針刺、水刺、紡粘等先進工藝和高性能纖維在環(huán)保過濾用紡織材料生產(chǎn)上的應(yīng)用，新 材料比重由20%提高到50%?，F(xiàn)階段，空氣過濾材料約占過濾材料市場的三分之一，是過濾材料領(lǐng)域中 增長速度最快的產(chǎn)品之一，其中一些非織造空氣過濾材料具有耐高溫和高效過濾的性能，廣泛應(yīng)用于 中常溫及高溫?zé)煔膺^濾領(lǐng)域。本技術(shù)為市場急需。 4、市場前景分析 隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，工業(yè)化水平不斷提高，人們的環(huán)保意識也逐漸加強，全世界對過濾材料的需求 逐年上升，對空氣凈化行業(yè)也提出了更高的要求，在空氣過濾領(lǐng)域非織造過濾材料已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng) 紡織過濾材料耐高溫空氣過濾材料迎來了迅速發(fā)展的時代。但是，我國耐高溫纖維的研制仍處于初級階段，國產(chǎn)的耐高溫合成纖維較少，多數(shù)依賴進口。在水泥、電力、鋼鐵、垃圾焚燒等行業(yè)除塵應(yīng)用的P84（聚酰亞胺）纖維全球只有奧地利的1家公司生產(chǎn)，價格昂貴。我國火電廠燃煤鍋爐煙塵最高允許排放限值由先前的50降至30 mg/m3。袋式除塵行業(yè)總產(chǎn)值為65億元，濾料產(chǎn)量約4000萬m2，同比增長21％。盡管增速較快，但仍不能滿足全國工業(yè)的需求。預(yù)計到2015年，我國鋼鐵行業(yè)如果50％用袋式除塵器，總計需要濾料3600萬m2，若按濾料2年使用壽命計算，每年更換所需濾料將有1030萬m2（計算）。鋼鐵工業(yè)袋式除塵需要2100萬平方米（計算），折算后每年需更換濾料600萬m2（計算）。還有，我國共計560條干法水泥生產(chǎn)線（包括新線和老線）需使用濾袋除塵設(shè)備。我國目前有1000多臺垃圾焚燒爐（包括醫(yī)療、生活和固體廢氣物等），國家強制性使用袋式除塵器。 十二五期間，國家將要建設(shè)600多臺300噸規(guī)模的垃圾焚燒爐。以每臺焚燒爐使用1500m2，按濾料2年使用壽命計算，每年所需濾料將有150萬m2。我國正大力提倡垃圾處理采用焚燒法，預(yù)計到2015年比例將由現(xiàn)在的5-6%提高到l5-25％。我國對濾料需求量巨大。
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作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 作品設(shè)計：濾料表面精細化技術(shù)（研制一種發(fā)泡涂層微孔膜及其涂覆技術(shù)，開發(fā)出高精度表面過濾結(jié)構(gòu)濾料）。 發(fā)明目的：為達到國家粉塵排放標準，解決目前濾料孔徑大，過濾精度的共性缺陷。 基本思路: 為提高濾料對微細粉塵的截留效率，發(fā)明了壓縮空氣泡沫涂層技術(shù)。將微泡轉(zhuǎn)移涂層到濾料表面，籍微泡破裂形成富含微孔的連續(xù)薄膜，提高截留效率。 創(chuàng)新點：(1)采用聚四氟乙烯PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制備發(fā)泡涂層乳液，并用發(fā)泡涂層技術(shù)制備泡沫涂層微孔膜。(2)設(shè)計一種精細表面過濾結(jié)構(gòu)濾料，并采用短加工加工技術(shù)制備高精度環(huán)保濾料。 技術(shù)關(guān)鍵：泡沫形態(tài)和穩(wěn)定性控制、防泡沫滲透等。 主要技術(shù)指標：過濾效率，過濾阻力。
科學(xué)性、先進性
- 本研究旨在解決空氣過濾材料中的關(guān)鍵共性技術(shù)，即通過表面泡沫涂層技術(shù)解決傳統(tǒng)空氣過濾材料中存在的孔徑大、過濾效率低等問題。 (1)采用PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制備發(fā)泡涂層乳液，并用發(fā)泡涂層技術(shù)制備泡沫涂層微孔膜，籍微孔對粉塵有效截留，提高濾料的過濾精度。 (2)設(shè)計一種精細表面過濾結(jié)構(gòu)濾料，并采用短加工加工技術(shù)制備高精度環(huán)保濾料。本技術(shù)處國內(nèi)領(lǐng)先水平。 發(fā)泡涂層微孔膜技術(shù)是一種共性技術(shù)，應(yīng)用前景廣闊： （1）適用領(lǐng)域：空氣過濾、液體過濾材料； （2）基材選擇：紡粘非織造布，針刺非織造布，機織濾布，玻纖濾布等濾料的精度提高。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 獲得浙江理工大學(xué)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽一等獎
作品所處階段
- 試生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 1、使用說明：技術(shù)轉(zhuǎn)讓 2、本項目技術(shù)優(yōu)勢和特點： 操作簡便、設(shè)備投資?。簢a(chǎn)發(fā)生器15萬元/臺， 降低濾料原材料成本：與增加濾料克重方法比較，降低纖維材料成本；與覆膜濾料比較，覆聚四氟乙烯膜成本在20元左右，本項目濾料增加成本為1元/ m2，降低濾料成本。 高效在線生產(chǎn)；不存在助劑的環(huán)境污染問題，節(jié)能環(huán)保。 該技術(shù)是一種共性技術(shù)，為高精度懸浮物的截留過濾技術(shù)，適用于空氣過濾，水過濾；基材可以是紡粘非織造布、針刺氈以及玻纖濾布等濾料的過濾精度提高。技術(shù)應(yīng)用范圍廣闊。 3、適用性：可用于潔凈車間，潔凈廠房或電子機械通信設(shè)備等防塵過濾。以及鋼鐵、石化、醫(yī)藥、電子、食品等行業(yè)的除塵過濾處理。 4、市場分析：除塵行業(yè)總產(chǎn)值為65億元，濾料產(chǎn)量約4000萬m2，十二五國家對粉塵排放更加嚴格，現(xiàn)有濾料不能滿足全國工業(yè)的需求，而高精度濾料優(yōu)勢凸顯，初步估計市場份額將達到20億元；5、產(chǎn)業(yè)化前景分析：生產(chǎn)技術(shù)上操作可行性強；（2）市場對高過濾精度濾料的需求巨大。
同類課題研究水平概述
- 目前國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù) 表面除塵是非常有效的粉塵治理方式，是國內(nèi)外發(fā)展的趨勢。如十二五國家對發(fā)電廠、水泥廠的粉塵排放濃度的進一步降低，從十一五期間的50mg/m3降低到30mg/m3,原有的濾料已不在適用市場要求。從技術(shù)層面上講，若提高濾料對粉塵的截留效率，需降低濾料的微孔孔徑。鑒于此，出現(xiàn)了以下幾種技術(shù)和形式： 1、增加濾料克重； 2、增加濾料后整理液中粘合劑的比例，以堵塞大微孔； 3、水刺氈作為迎塵面：該技術(shù)的可行性尚未得到證實，國外公司也沒有使用； 4、覆膜濾料，籍薄膜的微孔提高截留效率。常用的薄膜是聚四氟乙烯微孔薄膜。國內(nèi)主要生產(chǎn)商為南京玻璃纖維研究院，另外少量的制膜公司也有生產(chǎn)。覆膜濾料是國外先進技術(shù)，國內(nèi)僅少數(shù)公司可以生產(chǎn)，但也沒有完全掌握覆膜技術(shù)。 以上四種形式均存在大幅增加成本、提高了濾料阻力等缺陷。發(fā)展新型的技術(shù)勢在必行。 本項目采用聚四氟乙烯PTFE、丙烯酸酯等乳液共混制備發(fā)泡涂層乳液，并用發(fā)泡涂層技術(shù)制備泡沫涂層微孔膜；設(shè)計一種精細表面過濾結(jié)構(gòu)濾料，并采用短加工加工技術(shù)制備高精度環(huán)保濾料。 其研制的高精度環(huán)保濾料其除塵效率達到65%（0.3微米 DOP），相當(dāng)于ASHRAE比色法效率的90%-95%。過濾精度達到歐洲過濾標準EN779-93中的F8級和中國的高中效過濾器標準。為設(shè)計開發(fā)環(huán)保領(lǐng)域重大需求的過濾材料開辟了新途徑。目前，國內(nèi)外尚無此類泡沫涂層濾料產(chǎn)品及學(xué)術(shù)發(fā)表。
