纳米纤维滤膜过滤的过程主要依赖于其独特的纳米级结构和材料特性。
一、纳米纤维滤膜的结构特性
纳米级孔径:纳米纤维滤膜由纳米尺寸的纤维构成,这些纤维之间的孔隙大小通常在纳米级别,这种微小的孔径可以有效地阻挡和分离微小的颗粒物。
高比表面积:纳米纤维滤膜的比表面积远大于传统滤膜,这意味着它能提供更多的吸附和反应位点,有利于污染物的去除。
材料多样性:纳米纤维滤膜可以由多种材料制成,如聚合物、陶瓷、纤维素等,这些材料各有其独特的物理和化学性质,适用于不同的过滤需求。
二、过滤原理
物理拦截:当流体(如气体或液体)通过纳米纤维滤膜时,大于滤膜孔径的颗粒物会被直接拦截在膜的表面或膜孔内。
电荷作用:部分纳米纤维滤膜带有电荷,可以通过静电吸引作用捕获带有相反电荷的颗粒物,这种机制在空气过滤中尤为显著,如N95级纳米口罩就是利用静电场梯度捕获PM2.5颗粒。
吸附作用:纳米纤维滤膜的高比表面积和特定的材料性质使其具有很强的吸附能力,可以吸附流体中的重金属离子等污染物。
三、过滤过程
流体引入:待过滤的流体(如污水、空气)被引入纳米纤维滤膜系统。
均匀分布:流体在滤膜系统中被均匀分布,以确保滤膜各部分的过滤负荷均匀。
过滤分离:流体通过纳米纤维滤膜的孔隙时,污染物被拦截或吸附在滤膜上,而纯净的流体则通过滤膜流出。
反冲洗或更换:随着过滤的进行,滤膜上的污染物逐渐积累,当达到一定程度时,需要进行反冲洗以污染物或更换滤膜以维持过滤效率。
四、应用领域
纳米纤维滤膜因其优异的过滤性能而广泛应用于水处理、空气净化、生物医药、食品工业等领域。在水处理中,它可以去除水中的悬浮物、胶体、等污染物;在空气净化中,它可以有效捕获空气中的PM2.5、病毒等有害物质;在生物医药领域,它可用于分离、纯化等工艺过程。