[发明专利]一种空气柱塞式自清洁除尘的过滤系统及其过滤方法

说明书

本发明公开了一种空气柱塞式自清洁除尘的过滤系统及其过滤方法，具体是通过静电纺丝技术将纳米纤维滤膜复合在HEPA滤网上，通过控制纳米纤维的尺寸、表面形态以及HEPA滤网的厚度使复合过滤材料的过滤阻力和过滤效果达到目标值。当复合过滤材料的过滤阻力下降至设定值时，通过反吹在过滤腔体内形成空气柱塞，当压力超过复合过滤材料的压降时，空气穿透复合过滤材料，附着于所述纳米纤维滤膜表层和浅层的颗粒物被吹离材料，复合过滤材料恢复过滤性能。本发明可实现过滤材料的自清洁再生的目的。

技术领域

本发明涉及气体流中固体颗粒材料的过滤技术领域，具体涉及一种空气柱塞式自清洁除尘的过滤系统及其过滤方法。

背景技术

HEPA滤网因工艺问题其纤维难以制造的更细，采用过滤拦截颗粒物的效果有限，主要依靠静电吸附原理过滤颗粒物，驻极效果会随着时间的延长或吸附污染物的增多呈快速下降趋势，导致材料失去静电吸附效能，静电消失的问题限制了其应用空间；同时也受到容尘量的限制，当吸附量达到一定值后，材料被堵塞，流体阻力上升，很难脱附再生；此外，为保证拦截效果，HEPA滤网需要一定的厚度，也造成其过滤阻力较大。

直径小于1000纳米的纤维称为纳米纤维材料，该材料因其孔径较小具有拦截效率高、阻力小的特点。但其本身强度较差，需其他材料支撑，才能在一定的风速下保证其材料的完整性。

将纳米纤维材料与HEPA滤网复合，实现性能互补，既可保证材料的强度，又可提高过滤效率和增加材料的使用寿命。然而，此种复合过滤材料随着过滤时间的延长其过滤阻力上升，过滤效率下降，现有技术中并无相应的解决方式以保证过滤效率或实现过滤材料的自清洁循环利用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种空气柱塞式自清洁除尘的过滤系统及其过滤方法，实现过滤材料的自清洁。由过滤理论可知，流体以一定的速度通过过滤材料时，其中所含的固体颗粒物由于拦截、惯性、扩散、重力、静电等作用被截留，停留在过滤材料表面或内部。纳米纤维孔径较小，可将绝大多数颗粒物拦截于纤维表面。由于颗粒物不进入孔隙内部，因此通过反吹的方法可将其去除，实现材料的再生。

为达成上述目的，本发明提供如下技术方案：一种空气柱塞式自清洁除尘的过滤系统，包括空气柱塞式反吹装置和复合过滤材料，其中：所述空气柱塞式反吹装置包括两端分别设有进风口和出风口的过滤腔体，所述过滤腔体侧面设有反吹进风口，所述出风口和反吹进风口上分别设有止回阀；所述复合过滤材料设置于过滤腔体内位于进风口和反吹进风口之间的位置，所述复合过滤材料包括HEPA滤网和设置在HEPA滤网表面的纳米纤维滤膜，设有纳米纤维滤膜的一面朝向进风口。

上述结构中，当所述复合过滤材料的过滤阻力下降至设定值时，停止过滤，从所述反吹进风口进入空气，所述出风口止回阀会自动关闭，防止空气从出风口泄出过滤腔体。从所述反吹进风口进入的空气在所述过滤腔体内形成空气柱塞，当压力超过空气通过复合过滤材料的压降时，空气穿透复合过滤材料，从所述进风口排出。在此过程中，附着于所述纳米纤维滤膜表层和浅层的颗粒物被吹离材料，复合材料恢复过滤性能。

作为优选，所述HEPA滤网采用驻极PP棉，厚度为0.5-5mm；当滤速为5.3cm/s时，过滤阻力为30-200Pa，PM0.3的过滤效率为80-99.9％。

作为优选，所述纳米纤维滤膜采用PAN、PVDF、PES中的一种超滤膜，所述纳米纤维滤膜的纤维直径为20-500nm；当滤速为5.3cm/s时，过滤阻力为30-150Pa，PM0.3的过滤效率为80-99.9％。

作为优选，所述纳米纤维滤膜采用电牵伸的方法纺丝在HEPA滤网的表面，通过控制纳米纤维的尺寸和表面形态使纳米纤维滤膜对PM0.3的过滤阻力和过滤效果达到目标值。

作为优选，当滤速为5.3cm/s时，所述复合过滤材料的过滤阻力为30-200Pa，PM0.3的过滤效率为75-99.9％。