前面我們介紹了在纖維表面沉積納米材料的多種方式,本文主要介紹四種機(jī)制實(shí)現(xiàn)顆粒物的收集。
火花燒蝕利用的是大氣壓等離子火花放電,從而將導(dǎo)電的靶材燒蝕產(chǎn)生納米氣溶膠。通過(guò)氣流的控制可以實(shí)現(xiàn)顆粒粒徑的控制,在過(guò)濾的機(jī)制下實(shí)現(xiàn)沉積,而在過(guò)濾作用發(fā)生效果的過(guò)程中,主要有四種機(jī)制實(shí)現(xiàn)顆粒物的收集:
01擴(kuò)散作用
擴(kuò)散沉積是大部分小顆粒收集的方式
氣溶膠顆粒在氣體介質(zhì)中會(huì)不斷地做布朗運(yùn)動(dòng),纖維材料有極大的概率收集偏離氣流中心的小顆粒。這一方式可以收集絕大多數(shù)的超細(xì)顆粒物質(zhì),且分散性較好。
擴(kuò)撒機(jī)制沉積的顆粒可以保證良好的分散性
02 攔截作用
攔截作用貢獻(xiàn)了絕大部分較大的顆粒
攔截機(jī)制是顆粒在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,由于纖維的阻擋會(huì)使氣流偏移,而當(dāng)顆粒中心之間的距離小于纖維直徑與顆粒的半徑之和,因此顆粒有較大概率會(huì)被纖維截留。對(duì)于較大的顆粒,攔截作用是主要的收集機(jī)制。
攔截作用會(huì)將一些稍大的顆粒攔截在纖維表面
03沖壓作用
沖壓機(jī)制會(huì)將較大顆粒集中在纖維邊緣
當(dāng)氣流流速較快時(shí),一部分質(zhì)量較大的顆粒或團(tuán)聚體具備較大的動(dòng)量。在于纖維接觸后,因?yàn)閼T性的原因,大顆粒會(huì)來(lái)不及改變運(yùn)動(dòng)方向,從而被纖維攔截。而當(dāng)沉積的時(shí)間足夠久,通過(guò)沖壓沉積形成的顆粒會(huì)結(jié)合成類(lèi)似于蜘蛛網(wǎng)的結(jié)構(gòu),并且將孤立的纖維連接在一起。這種蜘蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)保留了較多的氣孔,從而有利于氣體的擴(kuò)散并暴露纖維本身的活性位點(diǎn)。
沖壓機(jī)制會(huì)將大部分微米級(jí)慣性攔截
04 靜電吸附
如果基底纖維本身帶有一定的電荷,如紡絲材料,則可有效吸附帶電的氣溶膠顆粒。通過(guò)火花燒蝕產(chǎn)生的部分顆粒會(huì)帶有一定量的電荷,通過(guò)靜電吸附可將這一部分顆粒有效收集。
整體而言,通過(guò)過(guò)濾的方式可以保證均勻且高效的顆粒收集,其收集效率可用以下公式計(jì)算:
Etot = 1-(1-ED)(1-ER)(1-EDR)(1-EI )≈ED +ER +EDR +EI
Etot:整體收集效率
ED:擴(kuò)散收集效率
ER:攔截收集效率
EDR:擴(kuò)散+攔截聯(lián)合收集效率
EI:沖壓收集效率
通過(guò)數(shù)據(jù)檢測(cè),我們可以看出,絕大部分的納米級(jí)粒子都通過(guò)擴(kuò)散機(jī)制吸附。而沖壓和攔截對(duì)于大顆粒都有明顯的收集效果。因此,可以利用擴(kuò)散的方式將大部分的超細(xì)顆粒收集在纖維層中。
各種機(jī)制對(duì)于顆粒的捕捉效率
下一章我們介紹火花燒蝕技術(shù)的主要應(yīng)用
傳真:
地址:上海市閔行區(qū)虹橋鎮(zhèn)申濱路 88 號(hào)上海虹橋麗寶廣場(chǎng) T5,705 室
版權(quán)所有 © 2018 復(fù)納科學(xué)儀器(上海)有限公司 備案號(hào):滬ICP備12015467號(hào)-2 管理登陸 技術(shù)支持:化工儀器網(wǎng) GoogleSitemap