浅析压缩空气过滤器的过滤材质

来自自然界的空气，经过压缩后变为具有动能的压缩空气，作为动力能源被广泛的运用。在空气的压缩过程，及压缩空气的输送过程中，各种大小尺寸的灰尘、杂质、油雾、水雾、微生物等污染物不可避免的夹杂其中，对压缩空气的品质造成影响。如果不进行很好的处理，将给用气端的用气设备、生产工艺、产品品质甚至是人体造成危害。这些伤害不仅包括设备损坏、产品报废，甚至威胁到人的生命。处理这些压缩空气中所含微粒杂质的重任就由压缩空气的过滤器来担当。那么，过滤器中选用什么样的过滤材质才能将这些杂质过滤掉呢？本文将进行简要分析。随着材料科学的发展与人们对过滤器研究的深入，可用来做压缩空气过滤器的材质很多，主要分为以下几类：1、纤维类滤材：如天然纤维中的棉花、羊毛、丝绸等，人造纤维中的玻璃纤维、化学合成纤维（涤纶、丙纶等）。在气动技术中，可以用来做滤材的纤维主要有三类，即天然纤维、化学纤维和人造纤维。天然纤维是自然形态的纤维，常用有羊毛、棉花及毕绸等。天然纤维的性能按品种及种植、储藏条件的不同而有较大差别。例如，棉花使用日久纤维会发脆、断裂和堵塞，使过滤效率下降、过滤阻力增大；脱脂纤维会因吸湿而降低过滤效果。化学纤维的种类很多，由于在纤维生产过程中用化学方法改变了原材料的性质，所以它的性质与原材料的化学性质是完全不同的。化学纤维具有许多天然纤维无可比拟的优点，而且便于大规模工业化生产，质量与成本都容易控制，因此是替代天然纤维的优先材质。化学纤维的强度高、耐腐蚀性好，耐温性及耐磨性均优于天然纤维，如锦纶、涤纶这类化学纤维已广泛用于各行业。人造纤维是用物理方法把纤维形态从原材料中分离出来的，或使原材料成型为纤维状，纤维制成后的化学性质不发生改变，玻璃纤维就是其中的一种。玻璃纤维制成的滤材具备高效率、高容尘量、低阻力、抗生物侵蚀、热稳定性和不可燃性等。2、滤纸类滤纸的一般有纤维素系滤纸、玻璃纤维系滤纸、合成纤维系滤纸。纤维素系滤纸一般是用植物素，例如短棉绒制成的滤纸。它的效率属中效至亚高效的范围，且随滤速增加而增大；过滤效率对被过滤粉尘的种类有较大的差异。其表面集法率比玻璃纤维略高，能达到60～70%。玻璃纤维系滤纸是利用质量较好的无碱玻璃，采用喷吹法制成直径很细的纤维（1～1.3μm），并采用造纸技术做成0.25～1mm厚的纤维滤纸，其密度为0.38/mm3，网格空隙比棉花小10～15倍，所以有很好的过滤效率。当空气流速为20cm/s时，对0.3μm DOP的微粒的过滤效率是99.995%，压力损失仅为3mm水柱。合成纤维素系滤纸是由合成化学材料制成的滤纸，由于合成材料具有较高的电阻率，可以携带较多的静电荷，是制造静电滤料的理想材料。其中丙纶纤维滤纸是性能较佳的一种，它的积尘性、憎水性、温度特性、强度特性、吸油特性等用于压缩空气过滤器俱佳。由于滤纸的厚度可以做的很薄，可制成折叠形滤芯，使过滤器在其有限的壳体容积内，过滤面积可比迎风面积大几十倍，从而大大降低阻力。3、粉末冶金材料：主要有烧结青铜、烧结不锈钢及蒙乃尔合金等几种。制造时这些材料的球形微粒粉末加压成型后，在低于熔点温度下将粉末表面熔融粘结，并要保持粒子间的空隙使之形成对空气具有过滤作用的微孔通道。滤材孔径大小决定于原始金属粉末的颗粒粗细。这类滤材具有强度高、使用寿命长、可再生、耐高温、耐高湿，对所过滤的空气没有预处理的要求，用于中效过滤比较好。如有些离心式压缩机油路系统系用40μm不锈钢粉末治金滤材，可以有效地防止固体微粒的侵入，离心机轴承的寿命可以提高到10～20年。4、过滤陶瓷类：主要有石英质、氧化铝质和硅藻土等几种，属于无机非金属固体材料。它具有硬度高、耐高温（300℃～900℃）、抗氧化和耐腐蚀性好，但质地脆弱，经不起敲打碰撞和瞬间高压气体的冲击，急冷急热性能较差。石英质过滤器可用来滤除压缩空气中的固体颗粒与水分；氧化铝质过滤陶瓷用于滤除压缩空气中的油雾粒子；硅藻土质过滤器可用于滤除压缩空气中的细微粉尘和细菌。活性炭类的吸附物质：活性炭是一种吸附剂，其毛细结构内的表面积可大到1000m2/g以上。在用于压缩空气净化时，主要是通过强大的表面活性所起的吸附作用，有效除去空气中多种有害物，如有机蒸汽、硫、氢气、二氧化炭及除油、脱臭等。污染性气流在通过活性炭过滤层时，污染物首先沿活性炭表面扩散，然后向活性炭颗粒表空的内表面扩散，并在内表面进行一系列的吸附、分解等分应。对于圆筒状的活性炭滤芯，气流从外圈到内圈运动，能收到更好的吸附效果，但流速不能太大。压缩空气的过滤效果很大程度上取决于过滤器滤材的材质，不同的应用场景、不同的需求必须选择配置相应滤材的过滤器。在亚高效及高效过滤器中，纤维类、滤纸类材质使用得较为普遍；粉末冶金类、过滤陶瓷类、活性炭类材质在粗效、中效过滤器及一些特殊行业中应用较多。