酸碱因素对滤料水解特性的影响

引言

滤料能够有效去除工业烟气中的颗粒物，使工业烟气达到排放标准，广泛应用于化工、水泥、铸造、沥青、垃圾焚烧、金属冶炼等行业。工业烟气中通常还含有氢氧化钠、硫氧化物、氮氧化物等各种酸碱性物质和水蒸汽，滤料在该环境下长期使用易发生水解。水解是指物质与水分子反应生成两种或两种以  上新物质的反应，水解后滤料表面有明显水痕，机械强度显著下降，严重水解后滤料会发生破损失效或透滤失效。

目前国内外主要对涤纶滤料、聚酰亚胺纤维滤料进行了酸碱性水解实验研究，实验方法主要分为溶液浸泡法和蒸汽实验法。1959年Pitat等人注册碱性水解的专利，在含高浓度氢氧化钠的水环境中研究涤纶的水解；1982年Pusztaszeri申请涤纶水解专利，用硫酸对涤纶进行水解。2004年至今，国内先后对聚酯纤维滤料和聚酰亚胺纤维滤料进行了酸碱溶液浸泡法水解实验，随后改进实验方法使用高温水蒸汽和硫酸蒸汽对P 84滤料进行水解实验，研究滤料水解后机械强度、官能团的变化。2016年Shogo Kumagai等人研究了聚酰亚胺薄膜蒸汽热解过程中的热解及水解行为，2018年FlorenceDubelley等人研究聚对苯二甲酸乙二醇酯材料水解的动力学规律。

涤纶滤料具有良好的耐酸性和耐磨性，除尘效率高，适用于过滤粘土、水泥熟料等磨损性强的粉尘。亚克力滤料对氧化剂、无机酸及有机酸具有较强的抵抗力，耐水解性能较好，常使用于垃圾焚烧、沥青、煤磨、电厂等的烟气收尘。

目前对于滤料水解的实验研究较少且未有标准的滤料耐水解测试方法，本文以涤纶和亚克力滤料为研究对象，在0.14 MPa、125℃不同酸碱性环境下对滤料进行水解实验，测量滤料水解后长度、机械强度和官能团的变化，研究不同酸碱环境、不同水解时间对涤纶和亚克力滤料水解的影响并对比两种滤料的耐水解性能，期望能够为预测滤料使用寿命提供参考，促进滤料标准体系的完善。

结论

(1)高压、酸性或碱性环境能够加速滤料的水解。涤纶滤料在碱性环境下最易发生水解，酸性环境下发生轻微水解；亚克力滤料耐水解性能优于涤纶滤料，只有在氢氧化钠存在的碱性环境下才会发生严重水解。

(2)在酸碱性环境下涤纶和亚克力滤料水解后长度明显缩短，亚克力滤料颜色加深。随着水解时间的延长两种滤料收缩率先急剧增加后趋于平缓，其中亚克力滤料经向尺寸稳定性最差。

(3)水解后滤料机械强度急剧下降。氢氧化钠碱性环境下，随着水解时间的增加涤纶和亚克力滤料断裂强力急剧下降；氨水碱性环境或稀硫酸酸性环境下，涤纶滤料强度有所下降。

(4)涤纶和亚克力滤料水解后，面层和基布的红外光谱图中出现水的O-H振动，亚克力滤料出现了旧峰的消失和新峰的出现，说明滤料发生了水解反应。水解后涤纶滤料酯基数量减少；亚克力滤料-C=N基团的吸收峰减弱，氢氧化钠环境下水解后吸收峰完全消失，在2025.9cm-1处出现新的-C=N伸缩振动峰。