袋式過(guò)濾器的濾袋截留過(guò)濾原理核心是利用濾袋的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)流體中的顆粒物進(jìn)行物理攔截與分離,其截留過(guò)程并非單一機(jī)制,而是多種作用協(xié)同的結(jié)果,最終實(shí)現(xiàn) “流體通過(guò)、顆粒物留存” 的過(guò)濾效果。
袋式過(guò)濾器的濾袋截留過(guò)濾原理核心是利用濾袋的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)流體中的顆粒物進(jìn)行物理攔截與分離,其截留過(guò)程并非單一機(jī)制,而是多種作用協(xié)同的結(jié)果,最終實(shí)現(xiàn) “流體通過(guò)、顆粒物留存” 的過(guò)濾效果。具體可從濾袋結(jié)構(gòu)特性和截留機(jī)制兩方面解析:
一、濾袋的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ):決定截留能力的核心
濾袋是過(guò)濾的核心元件,其材質(zhì)(如尼龍、聚丙烯、聚酯等)和織造工藝(如針刺、編織、熔噴)直接決定孔隙大小、分布及截留精度(通常以 “微米級(jí)” 標(biāo)注,如 1μm、5μm、10μm)。
孔隙梯度設(shè)計(jì):優(yōu)質(zhì)濾袋多采用 “表面致密、內(nèi)部疏松” 的梯度結(jié)構(gòu)(如深層過(guò)濾袋),表面孔徑較小(直接攔截細(xì)小顆粒),內(nèi)部孔隙較大(容納更多污染物,延長(zhǎng)使用壽命)。
表面特性:部分濾袋通過(guò)親水處理(如用于水過(guò)濾)或疏水涂層(如用于油過(guò)濾)優(yōu)化材質(zhì)與流體的兼容性,避免濾袋被流體浸潤(rùn)后孔隙堵塞(如親水濾袋可減少水中懸浮物在表面的黏附)。
二、核心截留機(jī)制:四種作用共同實(shí)現(xiàn)過(guò)濾
濾袋對(duì)顆粒物的截留并非簡(jiǎn)單的 “篩網(wǎng)過(guò)濾”,而是根據(jù)顆粒物粒徑與濾袋孔隙的相對(duì)大小,通過(guò)以下四種機(jī)制協(xié)同完成:
1. 篩分截留(最基礎(chǔ)的攔截作用)
當(dāng)流體流經(jīng)濾袋時(shí),粒徑大于濾袋表面孔隙的顆粒物會(huì)被直接阻擋在濾袋表面,無(wú)法通過(guò)孔隙進(jìn)入下游,如同 “篩子篩沙子”—— 大顆粒留在篩面,小顆粒通過(guò)篩孔。
適用場(chǎng)景:主要攔截較大顆粒物(如 5μm 以上的泥沙、纖維雜質(zhì))。例如:10μm 精度的濾袋可直接截留 10μm 及以上的顆粒,去除效率可達(dá) 95% 以上。
特點(diǎn):截留的顆粒物會(huì)在濾袋表面形成 “濾餅層”,隨著過(guò)濾進(jìn)行,濾餅層本身也會(huì)成為新的 “過(guò)濾介質(zhì)”(濾餅的孔隙可能比濾袋更細(xì)),進(jìn)一步提升對(duì)細(xì)小顆粒的截留能力(如原本 10μm 濾袋在形成濾餅后,可截留部分 5μm 左右的顆粒)。
2. 慣性碰撞(針對(duì)中速流動(dòng)中的顆粒物)
當(dāng)流體以一定速度流經(jīng)濾袋時(shí),粒徑較小但質(zhì)量較大的顆粒物(如 3-5μm 的金屬碎屑)因慣性作用難以隨流體流線(xiàn)彎曲繞過(guò)濾袋纖維,會(huì)直接碰撞到濾袋表面并被吸附截留。
關(guān)鍵影響因素:流體流速 —— 流速越快,慣性碰撞作用越強(qiáng)(流速過(guò)低時(shí),顆粒會(huì)隨流線(xiàn)繞過(guò)纖維,難以碰撞)。例如:在工業(yè)循環(huán)水過(guò)濾中,當(dāng)流速控制在 1-3m/s 時(shí),慣性碰撞對(duì) 5μm 顆粒的截留貢獻(xiàn)可達(dá) 30%-40%。
3. 吸附截留(針對(duì)微小顆粒的黏附作用)
對(duì)于粒徑遠(yuǎn)小于濾袋孔隙的顆粒物(如 1μm 以下的膠體、粉塵),雖然能通過(guò)濾袋表面孔隙進(jìn)入內(nèi)部,但會(huì)因以下兩種力被吸附在濾袋纖維上:
范德華力:濾袋纖維與顆粒物之間的分子引力(類(lèi)似灰塵黏附在衣物上);
靜電吸附(部分濾袋):若濾袋為化纖材質(zhì)(如聚丙烯),流體摩擦?xí)篂V袋帶電,可吸附帶相反電荷的顆粒物(如水中的膠體顆粒多帶負(fù)電,帶正電的濾袋可增強(qiáng)吸附)。
效果:對(duì) 0.1-1μm 的微小顆粒,吸附截留的貢獻(xiàn)可達(dá) 50% 以上(單純篩分截留難以作用于這類(lèi)顆粒)。例如:電子工業(yè)用水預(yù)處理中,0.2μm 精度的濾袋通過(guò)吸附作用,可將水中膠體硅的含量從 0.5mg/L 降至 0.1mg/L 以下。
4. 深層截留(利用濾袋內(nèi)部空間容納污染物)
對(duì)于 “深層過(guò)濾袋”(內(nèi)部為蓬松的纖維結(jié)構(gòu),而非致密的表面層),部分顆粒物(尤其是 1-5μm 的顆粒)會(huì)進(jìn)入濾袋內(nèi)部,被內(nèi)部交錯(cuò)的纖維攔截、纏繞,最終留在濾袋深層,而非僅堆積在表面。
優(yōu)勢(shì):避免表面快速形成濾餅層導(dǎo)致阻力驟增,延長(zhǎng)過(guò)濾周期。例如:普通表面過(guò)濾袋可能 1 小時(shí)就因表面堵塞需更換,而深層過(guò)濾袋可維持 4-6 小時(shí)的穩(wěn)定過(guò)濾。
三、過(guò)濾過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化:從 “高效” 到 “失效”
濾袋的截留效率并非一成不變,而是隨過(guò)濾時(shí)間動(dòng)態(tài)變化:
初始階段:濾袋干凈,主要通過(guò)篩分和慣性碰撞截留大顆粒,微小顆??赡苌倭看┩?,過(guò)濾效率隨截留顆粒增多逐漸提升(表面開(kāi)始形成濾餅)。
穩(wěn)定階段:濾袋表面形成穩(wěn)定濾餅層,孔隙進(jìn)一步細(xì)化,結(jié)合深層吸附作用,過(guò)濾效率達(dá)到最高(如濁度去除率從初始 70% 升至 90% 以上)。
失效階段:濾餅層過(guò)厚或深層孔隙被填滿(mǎn),流體阻力急劇增大(過(guò)濾器進(jìn)出口壓差超過(guò)設(shè)定值,如 0.1MPa),部分顆粒被高壓 “擠壓” 穿透濾袋,出水水質(zhì)惡化,此時(shí)需更換濾袋。