滤纸微纳结构对品质因子的影响

蔡晓堑 唐敏 梁云 胡健

摘要：本研究制备了以亚微米级玻璃棉为主体的微纳结构滤纸，探究了不同粒径过滤颗粒对滤纸过滤性能的影响。结果表明，粗纤维（平均直径0.69μm）滤纸在特定粒径过滤颗粒下表现出优于细纤维（平均直径0.24μm）滤纸的过滤性能。当过滤颗粒粒径≤100 nm 时，粗纤维滤纸对80 nm 和100 nm 颗粒过滤的品质因子最大，过滤性能更好;当过滤颗粒粒径>100 nm 时，滤纸对150、200和300 nm 颗粒过滤的品质因子接近，此时粗纤维和细纤维滤纸的过滤性能接近。关键词：玻璃棉;直径分布;最易穿透粒径;品质因子

中图分类号：TS722   文献标识码：A    DOI：10.11980/j. issn.0254-508X.2021.12.001

Influence of Filter Paper Micro-nano Structure on Quality Factor

CAI Xiaoqian  TANG Min*   LIANG Yun  HU Jian

（School ofLight Industry and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou，Guangdong Province，510640）

（*E-mail ：tangminde@163. com）

Abstract ：A micro-nano structure filter paper with submicron glass wool was prepared，and the influence of different particle diameter filter particles on the filtration performance of filter paper was explored . The results showed that the filter paper with crude fiber （ average diameter of 0.69μm） had better filtration performance than the filter paper with fine fiber （average diameter of 0.24μm） under a specific particle size. When the filter particle size was less than or equal to 100 nm，the filter paper with crude fiber had the largest quality factor for 80 nm and 100 nm particles，and the filtration performance was better. When the filter particle size was greater than 100 nm，the filter paper had a similar quality factor for 150 nm，200 nm and 300 nm particles，and the filtration performance of filter paper with crude fiber and filter paper with fine fiber was similar.

Key words ：glass wool;diameter distribution;most penetrating particle size;quality factor

隨着工业化和城市化进程的不断加快，我国空气污染问题不断加剧[1]。高效空气滤纸能有效去除悬浮在空气中的细小微粒，在超大规模集成电路、原子能发电站、放射性医疗、食品加工、制药及精密制造等工业领域具有广泛的应用[2]。品质因子是滤纸穿透率的对数值与过滤阻力的比值，是评价滤纸优劣的关键指标[3]，穿透率和过滤阻力越小则品质因子越高，品质因子越高，说明滤纸的过滤性能越好[4]。纤维直径是影响空气滤纸结构和性能的重要因素[5-7]，经典过滤理论认为，纤维直径越小，滤纸的过滤性能越好[8-9]。更高过滤效率、更低过滤阻力的高效空气滤纸是未来的发展趋势。空气滤纸主要由微米纤维和纳米纤维组成，是一种典型的微纳结构，其中，高效空气滤纸以亚微米级纤维（100～1000 nm）为主体，然而，目前对于亚微米级纤维占主体滤纸的研究较少，研究者们主要集中在微米级纤维占主体滤纸的结构和性能的研究[10-12]。