本發(fā)明屬于油固兩相顆粒過(guò)濾，具體涉及一種油-固兩相顆粒空氣過(guò)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(chē)間內(nèi)的遷移運(yùn)動(dòng)過(guò)程伴隨著復(fù)雜的顆粒碰撞、摻混過(guò)程，部分油霧還會(huì)以固體為凝聚核進(jìn)行凝結(jié)。最終，車(chē)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(guò)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(guò)濾式設(shè)備按照纖維材料類(lèi)型及孔隙率可分為初效、中效、中高效、亞高效和高效過(guò)濾器五種類(lèi)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(guò)濾器進(jìn)行凈化。然而，高效過(guò)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(guò)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(guò)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^(guò)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(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的在于提供一種油-固兩相顆?？諝膺^(guò)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-固兩相顆粒空氣過(guò)濾用改性玻璃纖維濾材，通過(guò)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(guò)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(wú)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?？諝膺^(guò)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(wú)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(wú)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(guò)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(guò)程如下：將改性納米二氧化硅溶解在無(wú)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(guò)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^(guò)濾用改性玻璃纖維濾材，通過(guò)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(guò)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(guò)濾過(guò)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^(guò)濾用改性玻璃纖維濾材，其特征在于：通過(guò)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^(guò)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?？諝膺^(guò)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(wú)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?？諝膺^(guò)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(guò)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-固兩相顆粒空氣過(guò)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(wú)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(wú)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^(guò)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(guò)程如下：將改性納米二氧化硅溶解在無(wú)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^(guò)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(guò)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(guò)濾技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種油?固兩相顆粒空氣過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾纖維上流動(dòng)能力，抑制油膜的形成，降低過(guò)濾過(guò)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