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·1206· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

为两者之和，总表面能越大，材质越亲水。由表 2
结果可知，3 种材质的亲水性大小顺序为聚丙烯＞
聚碳酸酯＞聚酰胺，对应的过水通量大小顺序也为
聚丙烯＞聚碳酸酯＞聚酰胺，证明材质的亲水性越
强，过水性能越好。相关研究 [15-18] 也得出一致结论，
材质的亲、疏水性，表面能以及溶质与过滤介质表
面分子之间的相互作用等因素会影响过水通量，亲
水性越强，过滤介质的过水通量越大、抗污染性越
强。因此，优选聚丙烯材质的滤布进行后续微观结

图 3 不同材质机织滤布的 FTIR 图 构对过水通量的影响分析。
Fig. 3 FTIR spectra of woven filter cloths of different
materials 表 2 不同材质机织滤布亲水性能表征
Table 2 Hydrophilic properties of woven filter cloths of
不同材质机织滤布的孔径及过水通量测量结果 different materials
如图 4 所示。从图中可以看出，由聚丙烯、聚碳酸 滤布 静态接 滚动角/() 极性分量 色散分量 总表面能
2
2
2
编号 触角/() /(J/m ) /(J/m ) /(J/m )
酯、聚酰胺原材料编织的机织滤布孔径相差不大，
沸腾泡点孔径均在 176~180 μm，最大泡点孔径在 1 56.91 26.57 18.78 29.18 47.96
2 66.06 21.96 11.90 43.89 43.89
190~195 μm，孔隙比（沸腾泡点孔径/最大泡点孔径）
3 78.62 5.66 5.18 33.86 39.04
均在 0.92 以上，说明该组机织滤布孔径大小分布均
[4]
匀、无明显变形。通过称重法 得出编号为 1、2、3
2.2 机织滤布微观结构对过水性能的影响
的滤布孔隙率分别为 46.13%、46.34%和 45.85%，
2.2.1 机织滤布表面形貌表征
对应 3 组滤布的过水通量分别为 6.34、5.75、
编号 4~12 滤布的 SEM 图如图 5 所示。编号 4~6
5.46 m/min。结合上述测试结果可看出，材质对纯水
滤布分别为平纹、斜纹和缎纹滤布，纱线种类均为
的过水通量具有一定的影响，过水性能大小顺序为
复丝，尽管这三种滤布的孔径相等，但孔的形状差
聚丙烯＞聚碳酸酯＞聚酰胺。 异明显。例如，4 号平纹编织的滤布孔隙主要是由

纤维间隙构成，5 号斜纹、6 号缎纹编织方式的滤布
可以明显看见孔均匀排布在经、纬线交叉处，孔主
要由纤维之间的间隙和织物疏密程度构成。因此，
当用不同编织方式的滤布截留颗粒物时，其过水通
量、截留精度将会产生很大差别。编号 7~9 的滤布
均为斜纹滤布，其中 8 号滤布为复丝结构，其他为
单丝滤布，编号 7、9 的滤布孔隙主要由织物疏密程
[2]
度决定，编号 8 滤布孔隙还受纤维间隙的影响 。
编号为 10~12 的滤布均为斜纹滤布，纱线种类为经

向单丝，纬向复丝，表面均有砑光处理。研究表明，
图 4 不同材质机织滤布对过水性能的影响 材料表面的粗糙度也会对过水通量产生影响，经过
Fig. 4 Effect of chemical structure on the water performance
砑光处理后的滤布，能降低滤布表面粗糙度，有利
[1]
为进一步探究是否是材质的亲水性强弱对过水 于滤布的再生清洗 。为更好观察孔径大小，将放
通量产生影响，对 3 种机织滤布进行了亲水性测试。 大倍数调为 50 倍，可看出编号 12 的滤布经向纱线
一般来说，材质的亲水性越好，静态接触角越小。 间的孔隙大于 11 号滤布和 10 号 滤布。
为完整地判断材质的亲水性，还需结合滚动角、表 2.2.2 编织方式的影响
面能进行分析，测试结果如表 2 所示。滚动角是指 编织方式的不同会改变孔径的大小和形状，从
水滴在倾斜表面滚动的临界角度 [14] ，可反映材质的 而对液体过滤的流态以及颗粒物的截留效果产生影
动态接触角，滚动角越大，材质的亲水性越强。表 响。图 6 为机织滤布编织方式对过水通量的影响。
面能测试中，极性分量反映的是范德华力中的极性 从图 6 可以看出，不同编织方式对过水通量的影响
部分，色散分量反映的是非极性部分，固体表面能 较大，4 号平纹滤布过水通量仅有 1.50 m/min，