摘 要

生活中粉尘无处不在，长期接触粉尘不仅容易危害人们的身体健康，粉尘浓度过高甚至有可能会造成粉尘爆炸，危及人们的生命安全，因此如何净化含粉尘气体受到越来越多的关注。目前，过滤除尘技术是比较成熟的一种除尘技术，这种技术具有除尘效率高、适应性强、操作稳定以及维护简单等优点，可以分离捕集不同性质的粉尘。

膜分离技术是目前饱受关注的一项技术，其中聚四氟乙烯膜（即PTFE膜）具有疏水性好、孔隙率高、耐高温以及耐酸耐碱等优点，将之应用于袋式除尘器，在过滤净化含粉尘气体方面具有巨大的发展前景。

本课题以规格分别为5nm和500nm的Al₂O₃粉末作为实验对象，并对三种不同孔径的膜进行粉尘实验的测试。实验将考察不同厚度、不同孔径和不同温度对渗透速度的影响，以及过滤速率对压降的影响情况，通过膜前后粉尘浓度的对比来判断膜截留率的好坏。实验结果表明：孔径越小、厚度越薄的膜材料更有利于粉尘的分离净化，能截留住几乎全部的粉尘。

关键词：粉尘 PTFE膜 膜分离 氧化铝

Study on the filtration performance and theoretical model of polytetrafluoroethylene membrane

Abstract

There have lots of dust in our life. Long-term exposure to dust is not only easy to harm people's health, but also when the the dust concentration reaches the explosion limit, it may even cause dust explosion, endangering people's lives. So how to clean dust-containing gas is more and more attention. At present, filtration technology is a kind of dust removal technology which is relatively mature in lots of removal technologies. This technology has high efficiency, strong adaptability, stable operation, simple maintenance etc. The advantages of stable operation and simple maintenance, can separate the dust capture different properties.

High membrane separation technology as a new separation technique, it takes more and more research attention.Among them, PTFE film has the advantages of good hydrophobic, good air permeability, high porosity and high temperature resistance. It can not only resist acid and alkali and various organic solvents, but also hardly dissolve all the solvents. It is applied to the bag type dust collector, has great prospects for development in the purification of gas containing dust filtration.

In this paper, Al₂O₃ powder with specifications of 5nm and 500nm was used as the experimental object, and the dust experiment of three different pore diameters was tested. The effects of temperature, membrane pore size and film thickness on the permeation rate and the effect of filtration rate on the filtration pressure were investigated. The rejection rate of the membrane was determined by comparing the inlet and outlet concentrations. The experimental results show that the smaller pore size, the thinner and the thickness of the membrane material is more conducive to the separation and purification of dust.It can retain almost all of the dust.

Key Words: Dust; PTFE Membrane; Membrane Separation; Al₂O₃

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 文献综述 1

1.1引言 1

1.2 粉尘的危害 1

1.3 研究现状 2

1.3.1机械式除尘技术 2

1.3 .2电除尘技术 4

1.3 .3湿式除尘技术 4

1.3.4 过滤除尘技术 5

1.4 本课题研究方向 6

第二章 实验方法及过程 7

2.1 实验原料及仪器 7

2.1.1 实验材料 7

2.1.2实验仪器 7

2.2 实验过程 8

2.1.1 实验装置及流程图 8

2.1.2 实验方案及流程 9

第三章 结果与讨论 10

3.1计算模型的构建 10

3.2 实验结果与讨论 11

3.2.1 K-C方程拟合与实验结果比较 11

3.2.2 数据处理结果分析 14

第四章 结论与展望 18

参考文献 18

致谢 20

第一章 文献综述

1.1引言

随着我国经济的迅猛发展以及城市化的不断推进，产业结构不断优化，农业、工业以及其他各个领域的发展规模也日趋增大，在短短的几十年间，中国的工业已发生了翻天覆地地变化。我国陶瓷、医药和电子机械等行业的迅猛发展的同时，也带来了不少的环境问题，粉尘危害就是其一。

生活中粉尘无处不在，很大一部分粉尘是工业发展和交通运输的进步造成的，如工厂排放的废气或是汽车尾气，面粉厂引起的粉尘等。这些生产性粉尘会诱发多种疾病，对人们的生命安全造成很大的威胁，因此粉尘净化问题成为工业发展中需要解决的一大问题。现在使用传统的除尘器很难达到排放的标准，不符合经济要求，因此需要我们去探寻新的除尘方法。

1.2 粉尘的危害

粉尘的危害主要有两个方面，一是生产安全方面，二是人体健康方面。

对生产安全来说，粉尘的危害主要表现为爆炸危害。在生产过程中，由于粉尘大量堆积而造成粉尘爆炸的事故并不少见。美国化学品安全与危害调查委员会（CSB）已经发布了有关数次意外事故的详细报告，其中包括2003年发生的三起致命的粉尘爆炸事件，以及格鲁吉亚皇家糖业制造厂的灾难，这场事故中其中14名工人失去了生命；堪萨斯州立大学的“Robert W. Schoeff农业粉尘爆炸研究收藏”是美国农业粉尘爆炸事件的宝贵资料来源^[1]。在中国粉尘爆炸的事故也屡见不鲜，1949-2007年期间中国煤矿发生过106次粉尘爆炸事故如2005年的黑龙江的特大煤尘爆炸事故等^[2]。

对人体健康来说，长期与粉尘接触可能会引起一些疾病，比较常见的是耳鼻喉方面的疾病如咽喉炎，皮肤长期接触粉尘也会因此长出粉刺等，更严重一点，可能会引起一些肺部疾病如尘肺，或者由有机粉尘引起肺部病变等。

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