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过滤材料孔结构的定量电子显微学研究

过滤材料孔结构的定量电子显微学研究

作者：任荣荣山东理工大学

学位级别：硕士

过滤材料常见的表征方法有气体泡压法、压汞法和小角度x射线散射法等，这些方法只能间接测定孔径、孔径分布和孔隙度，且测量精度受孔的开闭及大小的影响较大;电子显微镜观察法一般只用作孔结构的定性观察。本文参照过滤材料的生产工艺... 详细信息

过滤材料常见的表征方法有气体泡压法、压汞法和小角度x射线散射法等，这些方法只能间接测定孔径、孔径分布和孔隙度，且测量精度受孔的开闭及大小的影响较大;电子显微镜观察法一般只用作孔结构的定性观察。本文参照过滤材料的生产工艺和孔形态将其分为颗粒溶出类过滤材料、颗粒堆积类过滤材料和纤维交织类过滤材料三种，并分别建立了电子显微图像分析定量表征孔结构的新方法，定义了孔径、有效孔径、孔壁厚度、孔面积、孔周长、孔密度、孔隙度、孔圆度、凹面度、伸长度等表征参数，通过编制宏程序，实现半自动化图像处理和测量。通过对过滤材料的定量电子显微学研究，实现了其孔结构的全方位定量表征。根据颗粒溶出类过滤材料的孔形状比较圆和大小比较均匀的特点，建立了相应的表征方法，并选择孔径、孔壁厚度、孔周长、孔密度、孔隙度和孔圆度作为表征参数。WT滤膜、AJL滤膜、XY-1滤膜及XY-2滤膜的孔径大小测定结果依次为0.38μm、0.5μm、0.27μm、0.55μm，孔壁厚度测定结果依次为1.0μm、2.0μm、0.98μm、1.4μm，孔圆度测定结果依次为0.85、0.86、0.89、0.86，孔径、孔壁厚度及孔圆度的相对标准偏差分别为2.3%、5.7%、3.5%。此类滤膜的孔径较小，孔径分布较窄，且呈正态分布，孔形状比较圆。基于颗粒堆积类过滤材料孔结构复杂的特点，在图像处理研究中加入图像修补过程。结合定性观察和定量研究认为，孔径、孔周长、孔密度、孔隙度和凹面度这五种参数更适合这类材料的表征研究。BL滤片、JD-1滤芯、JD-2滤芯及DQ滤芯的孔径大小测定结果依次为14μm、3.5μm、3.1μm、5.8μm，凹面度测定结果依次为0.13、0.09、0.12、0.11，孔径及凹面度的相对标准偏差分别为5.5%、5.9%。此类滤膜的孔径较大，孔径分布接近正态分布，且分布范围很宽，孔形状较复杂。纤维交织类过滤材料的表面呈层状结构，优化了景深，部分区域的图像仍不很清晰，因此对图像进行中值过滤处理。基于此类材料孔结构特点，选择了孔径、孔壁厚度、孔周长、孔密度、孔隙度和孔圆度作为表征参数。PL滤膜、WT滤膜、XY-1滤膜及XY-2滤膜的孔径大小测定结果依次为0.40μm、64μm、0.77μm、0.64μm，孔壁厚度测定结果依次为0.9μm、1.4μm、2.3μm、1.2μm，孔圆度测定结果依次为0.86、0.82、0.86、0.8，孔径、孔壁厚度及孔圆度的相对标准偏差分别为4.3%、5%、2.5%。此类滤膜的孔径较小且分布范围较宽，孔形状较为复杂。去合金化制备的纳米多孔金有希望成为一种新型超滤材料。在电子显微图像分析定量表征其孔结构的基础上，发现了一种孔结构的调控新方法。将多孔金分别经过NaCl、NaBr、NaI三种卤化盐溶液处理，发现其孔径由原始的11.3nm分别增长到25.4nm、13.7nm及50.1nm;孔壁厚度由原始的24.8nm分别增长到29.8nm、25.1nm及54.0nm;孔圆度则由原始的0.6分别减小到0.55、0.59及0.51。纳米多孔金在这三种溶液中孔结构的变化可能是基于纳米尺寸效应，使得纳米多孔金中残留的纳米银与溶液发生反应，而导致银原子在溶液中溶解、金原子扩散并自组装，最终导致孔结构的变化。

关键词：电子显微图像分析孔结构定量表征方法过滤材料纳米多孔金孔结构调控

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圆纬编双轴向过滤材料的制备及性能研究

针织工业 2021年第6期 1-5页

作者：田菲蒋高明高哲冒海文周濛濛江南大学针织技术教育部工程研究中心江苏无锡214122

为了开发出生产效率高、过滤性能好、使用寿命长的袋式除尘器滤袋过滤材料,以筒状无缝双轴向圆纬编针织物为基布,结合圆筒针刺制备一种新型圆纬编双轴向无缝针织过滤材料。对圆纬机的传动、成圈、送纱、牵拉卷取装置进行特殊化设计,实... 详细信息

为了开发出生产效率高、过滤性能好、使用寿命长的袋式除尘器滤袋过滤材料,以筒状无缝双轴向圆纬编针织物为基布,结合圆筒针刺制备一种新型圆纬编双轴向无缝针织过滤材料。对圆纬机的传动、成圈、送纱、牵拉卷取装置进行特殊化设计,实现基于双面圆纬机的衬经衬纬设备开发;对圆纬编双轴向无缝过滤材料的过滤效率、孔隙率、孔径等指标进行测试与表征,与工业滤袋材料进行对照。结果表明,在同等厚度2.30 mm下,圆纬编双轴向无缝过滤材料的平均孔径为19.71μm,孔隙率达到85.20%,在粒径≥10.0μm下的过滤效率高达93.76%,已超过同等测试情况下工厂滤袋滤料的性能指标。此研究开发了一种新型针织过滤材料,对袋式除尘器滤袋过滤材料的开发提供思路。

关键词：针织圆纬机双轴向织物无缝滤袋过滤性能过滤材料

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高性能改性熔喷材料的制备及其过滤性能

上海纺织科技 2021年第10期49卷 12-16页

作者：张星王玉晓靳向煜东华大学产业用纺织品教育部工程研究中心上海201620

系统优化了熔喷材料的成型,引入新型驻极技术,研究纤网结构,聚丙烯改性和驻极技术对熔喷材料过滤性能的影响。结果表明:交叠结构熔喷材料的过滤阻力比堆叠结构低14.5%;聚丙烯改性明显提高了纤维结晶度,使过滤效率提升了10.3%;经水驻极... 详细信息

系统优化了熔喷材料的成型,引入新型驻极技术,研究纤网结构,聚丙烯改性和驻极技术对熔喷材料过滤性能的影响。结果表明:交叠结构熔喷材料的过滤阻力比堆叠结构低14.5%;聚丙烯改性明显提高了纤维结晶度,使过滤效率提升了10.3%;经水驻极处理的熔喷材料的过滤效率比电晕驻极处理高8.9%。在测试流量85L/min的条件下,交叠结构改性熔喷材料对盐性颗粒物的过滤效率和过滤阻力分别为99.7%和81.0Pa,对油性颗粒物的过滤效率和过滤阻力分别为99.1%和80.9 Pa。

关键词：过滤材料聚丙烯改性熔喷材料过滤性能纤维结构

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LSZ-1型泥浆滤失量自动测量仪研制

钻探工程 2023年第2期50卷 128-134页

作者：王强朱恒银刘兵冯建宇冯聪聪孙亚军蔡正水安徽工业经济职业技术学院安徽合肥230051 安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 安徽省地质矿产勘查局313地质队安徽六安237010 北京六合伟业科技股份有限公司北京100160

目前,在野外钻探现场或泥浆实验室内测量泥浆滤失量都是以传统人工测量为主,测量程序繁琐,读数误差大,工作效率低。为此开展了泥浆滤失量自动测量技术的研制,从结构设计、软件开发、传感器优选、新型过滤材料研制等方面进行技术攻关,研... 详细信息

目前,在野外钻探现场或泥浆实验室内测量泥浆滤失量都是以传统人工测量为主,测量程序繁琐,读数误差大,工作效率低。为此开展了泥浆滤失量自动测量技术的研制,从结构设计、软件开发、传感器优选、新型过滤材料研制等方面进行技术攻关,研制了LSZ-1型中低压泥浆滤失量自动测量仪。通过实验室试验,实现了泥浆滤失量自动测量、数据储存与无线传输、装置自动清洗等关键技术突破。该仪器的研制成功,可为我国今后实施深钻工程智能化提供技术支撑,有效降低劳动强度,提高数据测量可靠性和工作效率,是钻探信息化、自动化的核心技术装备。

关键词：泥浆滤失量自动化测量过滤材料自动清洗钻探工程智能化

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静电纺制备PVDF纳米纤维膜的应用

现代纺织技术 2020年第3期28卷 12-16页

作者：贾思远孙光武李艳梅上海工程技术大学服装学院上海201620

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种新型高分子材料,通过静电纺丝法制备的PVDF纳米纤维膜具有压电系数高、生物相容性好、质轻柔软等优点,近年来在各领域得到广泛应用。为了充分认识PVDF纤维膜,简要对比了溶液流延法、静电纺丝法制作PVDF纤维膜的... 详细信息

聚偏氟乙烯(PVDF)是一种新型高分子材料,通过静电纺丝法制备的PVDF纳米纤维膜具有压电系数高、生物相容性好、质轻柔软等优点,近年来在各领域得到广泛应用。为了充分认识PVDF纤维膜,简要对比了溶液流延法、静电纺丝法制作PVDF纤维膜的优缺点,详细介绍了溶液静电纺丝法制备聚偏氟乙烯纳米纤维膜的工艺过程。重点分析了当前PVDF纳米纤维膜在压电传感器、生物医学、过滤材料、电池隔膜等领域的应用现状。探索了在生产和应用领域上存在的问题,并提出了PVDF纳米纤维膜的发展前景。

关键词：聚偏氟乙烯静电纺丝法压电传感器生物医学过滤材料

多晶硅用Fe基高温气体净化膜材料制备及性能研究

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粉末冶金技术 2016年第2期34卷 101-105页

作者：杨坤汤慧萍王建李烨杨保军陈金妹石英西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室西安710016

为满足多晶硅行业生产中高温含尘气体过滤的需求,本文开展了Fe基高温气体净化膜材料成形和烧结工艺研究,获得了支撑体以及微滤膜层的最佳制备工艺。结果表明:本实验选用的Fe基粉末采用气氛烧结的最佳烧结温度为1 280℃,在该温度下所获... 详细信息

为满足多晶硅行业生产中高温含尘气体过滤的需求,本文开展了Fe基高温气体净化膜材料成形和烧结工艺研究,获得了支撑体以及微滤膜层的最佳制备工艺。结果表明:本实验选用的Fe基粉末采用气氛烧结的最佳烧结温度为1 280℃,在该温度下所获样品的耐压强度为113.82 MPa,相对透气系数223.84 m3/m2·KPa·h,通过粉末湿法喷涂技术制备了金属微滤膜层,获得的Fe金属微滤膜元件对于1μm的气体粉尘过滤效率可达98%以上,完全满足了多晶硅等行业生产中高温含尘气体净化分离的需求。

关键词：高温含尘气体分离Fe基过滤材料过滤效率

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滤材结构参数对过滤器过滤效率的影响

流体机械 2018年第3期46卷 1-6页

作者：卜海鹏杨洪兴李宪莉王刚吕建崔斌焱天津城建大学天津300384 香港理工大学香港999077

采用聚丙烯为过滤材料,通过改变褶皱过滤器的褶深度和褶间距,对褶皱过滤器的过滤效率和阻力进行测试,研究褶皱过滤器的结构与其过滤效率和阻力之间的关系。试验结果表明,在褶皱过滤器褶深度一定的情况下,褶间距为3.5 mm的过滤效率均大... 详细信息

采用聚丙烯为过滤材料,通过改变褶皱过滤器的褶深度和褶间距,对褶皱过滤器的过滤效率和阻力进行测试,研究褶皱过滤器的结构与其过滤效率和阻力之间的关系。试验结果表明,在褶皱过滤器褶深度一定的情况下,褶间距为3.5 mm的过滤效率均大于褶间距为2和5 mm的过滤效率。当褶深度为46 mm时,过滤效率较高(大于0.5μm颗粒物的过滤效率均达到90%),其阻力比褶深为72 mm阻力低(最大阻力低32%)。因此,当褶皱过滤器选择褶间距为3.5 mm,褶深度为46 mm时,褶皱过滤器的过滤性能最佳。

关键词：褶深度褶间距过滤材料过滤阻力过滤性能

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异面织物基布复合过滤材料的制备及性能研究

武汉纺织大学学报 2023年第6期36卷 32-37页

作者：白梦强李洋朱立成武汉纺织大学先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室湖北武汉430200 武汉纺织大学纺织纤维及制品教育部重点实验室湖北武汉430200

基布作为过滤材料的支撑体,在不恶化过滤性能的前提下,还需具备良好的机械性能。本研究以异面织物作为滤料基布,制备了三种不同组织结构的基布复合过滤材料,并对复合过滤材料、基布与非织造布的力学性能、孔径和过滤性能进行了对比分析... 详细信息

基布作为过滤材料的支撑体,在不恶化过滤性能的前提下,还需具备良好的机械性能。本研究以异面织物作为滤料基布,制备了三种不同组织结构的基布复合过滤材料,并对复合过滤材料、基布与非织造布的力学性能、孔径和过滤性能进行了对比分析。结果表明:机织复合过滤材料的断裂强力较大,断裂伸长率较小,而异面复合过滤材料首次断裂的强力略低于机织复合过滤材料,但首次断裂后仍能保持材料结构的完整性,这是其它几种过滤材料不具备的;异面复合过滤材料的平均孔径和透气率较小,过滤效果较好。

关键词：异面织物过滤材料力学性能孔径过滤性能

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高性能聚苯硫醚过滤材料研究进展

化工新型材料 2019年第10期47卷 216-218,223页

作者：杨振生潘浩男李春利王志英河北工业大学化工学院

聚苯硫醚(PPS)过滤材料具有耐热、耐酸碱、对恶劣环境适应性强等特点,广泛应用于高温除尘及热化学品过滤,但其纤维韧性差、高含氧量环境下易氧化的缺点缩短了滤材的使用寿命。研发高性能PSS过滤材料可以降低过滤过程的费用,扩大其适用... 详细信息

聚苯硫醚(PPS)过滤材料具有耐热、耐酸碱、对恶劣环境适应性强等特点,广泛应用于高温除尘及热化学品过滤,但其纤维韧性差、高含氧量环境下易氧化的缺点缩短了滤材的使用寿命。研发高性能PSS过滤材料可以降低过滤过程的费用,扩大其适用范围。从提高过滤材料捕集效率、提高材料强度、延长过滤材料使用寿命的角度,介绍了高性能PPS过滤材料的制备方法及研究进展,并对其发展前景进行了展望。

关键词：聚苯硫醚过滤材料制备改性