静电纺纳米纤维的液体过滤机制

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2018-04-11环球过滤分离技术网


过滤过程理论上主要分为两个阶段：稳态阶段和非稳态阶段。稳态阶段中，根据经典过滤理论可知，纳米纤维材料对液体的过滤机制主要有5种。

拦截效应

微粒在运动过程中与纤维发生相互碰撞，而纳米纤维完全贯通的网状结构和优异的孔隙连通性使微粒与其碰撞的机会增加，可以阻挡微粒的继续运动，进而将其捕捉于纳米纤维膜表面。

惯性效应

在纳米纤维材料吸附微粒的过程中，因为纤维的存在，微粒的正向运动发生了阻碍，由于惯性，微粒会反方向进行运动，但在其反向运动过程中，由于其他正向运动的微粒及阻力的影响，无法保持继续运动，就会沉积于纤维表面。

静电吸附

微粒在与纳米纤维接触的过程中，由于摩擦起静电作用，微粒与纳米纤维带有正负相反电荷而产生吸引，最终微粒被吸附在纤维上。

重力效应

微粒由于自身的重力作用，当重力作用大于阻力作用时，微粒沉积于纤维表面。

扩散效应

当微粒在运动过程中，基于纳米纤维的孔隙，微粒会发生浓度迁移运动，在液体中通过纳米纤维的孔隙进而迁移到纳米纤维表面，发生沉积。

稳态阶段中，五种机制相互作用、协同作用，将微粒吸附于材料表面。尽管对稳态阶段的研究已渐成熟，但是在此阶段微粒并不会达到100%被吸附。由于在吸附过程中，沉积的粒子附着在纤维表面，而继续沉积的粒子会继续沉积在已沉积的粒子上，继而就出现了非稳态阶段。在此阶段，粒子的不断沉积致使纤维的孔径、孔隙发生相应的变化，会堵塞孔隙，进而使吸附率降低。但是随着吸附的继续，孔隙的堵塞以及吸附率并不是呈规律性变化，所以此阶段的机制相对复杂，相对研究较少。基于目前的研究无法进行进一步的解释，需要更深
入研究，目前国内外学者已致力于此过程的建模研究。

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