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·1208· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

会导致孔隙的长度增加，因此，流体经过孔隙时受
到的阻力更大。
2.2.4 孔径的影响
图 8 为不同孔径的斜纹聚丙烯机织滤布透水速
率结果。用泡点孔径法测得的沸腾泡点孔径分别为
33.81、50.60、74.30 μm，最大泡点孔径分别为 38.31、
60.90、84.12 μm，对应的孔径比是 0.883、0.831 和
0.883。10~12 号滤布中的孔隙率差别不大，分别为
36.66%、37.48%和 38.28%。滤布的过水通量随着孔

径的增加而增加，且过水通量的增长曲线与孔径增 图 9 半经验模型拟合结果及误差
长曲线呈明显的正相关关系。这是因为滤布的孔径 Fig. 9 Semi-empirical model fitting results and errors

越大，孔隙处积累的剩余表面能越小，清水经过孔
隙时受阻力影响越小，且水中溶解的气体越不易在 3 结论
孔隙内析出形成气泡 [21-22] 。因此，孔径越大的滤布
对应的过水通量越大。 （1）不同材质机织滤布的过水通量大小顺序为：
聚丙烯＞聚碳酸酯＞聚酰胺，过水通量与材质的亲
水性有关，亲水性越强、表面能越高，对应的过水
通量越大、透水阻力越小。
（2）微观结构中，编织方式对过水通量影响较
大，过水通量大小顺序为：缎纹滤布>斜纹滤布>平
纹滤布，与国内外已有研究得出的结论相一致；滤
布的厚度与过水通量呈负相关，因为厚度增加一定
程度上导致孔隙的长度增加，增大流体的阻力；孔
径与过水通量呈明显的正相关关系，孔径越大，在孔
隙处积累的剩余表面能越小，因此透水阻力小，过水

通量大。
图 8 孔径对过水通量的影响 （3）对滤布的材质、结构进行优选可以在一定
Fig. 8 Effect of pore diameter on the water flux
程度上提高滤布的过滤效率，但由于材质、结构的
2.2.5 滤布微观结构与过水通量的模型拟合 改变同时会影响滤布的耐酸碱性、机械性能，因此，
开发机械强度高、耐酸碱性能好，过滤性能优异的
根据表面形貌表征结果，将编号为 4~12 的滤布
滤布是未来研究的重点之一。
分为单丝滤布和复丝滤布两组，其中编号为 4~6 和
8 的滤布为复丝滤布，其余为单丝滤布。利用实验 参考文献：
测得的丝径、沸腾泡点孔径、孔隙率、厚度的微观 [1] Rushton A, Ward A S, Holdich R G. Solid-liquid filtration and
结构参数以及过水通量实验值，代入前文推导出的 separation technology[M]. Weinheim: Wiley-VCH, 2000.
单、复丝滤布过水通量的理论模型，采用最小二乘 [2] Wang Weiyi (王维一). Filtration medium and its selection [M].
Beijing: China Textile Press (中国纺织出版社), 2008.
法求解出的最优 k 1 、k 2 值为 2.43 和 2.42（保留两位
[3] Tan Wei (谭蔚), Liu Liyan (刘丽艳), Wei Chuansheng (魏传胜), et
有效数字），相对误差值30%~30%，如图 9 所示。 al. Production and use of woven filter cloth[J]. Chemical Industry
模拟结果说明：对于单丝滤布来说，孔道长度 L 和 and Engineering Progress (化工进展), 2002, 21(6): 420-424.
[4] Du Lihong (都丽红), Zhu Qixin (朱企新), Wang Shiyong (王士勇).
滤布的厚度 L t 比值为 2.43,复丝滤布 L/L t 约为 2.42，
Study on permeability and interception accuracy of precision
半经验模型拟合效果较好。综上，单、复丝滤布的 monofilament filter cloth[J]. Chemical Engineering (化学工程),
过水通量与微观结构的关系为： 2010, 38(8): 44-47.
2
 d  p [5] Chen L, Zhong Z L, Zhang H J, et al. The influence of heat setting on
bp
单丝滤布： v  59.14K  L t （9） polypropylene woven filter cloth[J]. Advanced Materials Research,
t
2011, 332-334: 771-774.
0
23
 pd  [6] Lu W M, Tung K L. Fluid flow through basic weaves of
复丝滤布： v  y （10） monofilament filter cloth[J]. Textile Research Journal, 1996, 66(5):
t
93.92K  L t (1  ) 2 311-323.

0