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制實(shí)現顆粒物的收集。
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)現顆粒粒徑的控制,在過(guò)濾的機制下實(shí)現沉積,而在過(guò)濾作用發(fā)生效果的過(guò)程中,主要有四種機制實(shí)現顆粒物的收集:
01擴散作用
擴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的超細顆粒物質(zhì),且分散性較好。
擴撒機制沉積的顆??梢员WC良好的分散性
02 攔截作用
攔截作用貢獻了絕大部分較大的顆粒
攔截機制是顆粒在運動(dòng)的過(guò)程中,由于纖維的阻擋會(huì )使氣流偏移,而當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。對于較大的顆粒,攔截作用是主要的收集機制。
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
沖壓機制會(huì )將較大顆粒集中在纖維邊緣
當氣流流速較快時(shí),一部分質(zhì)量較大的顆?;驁F聚體具備較大的動(dòng)量。在于纖維接觸后,因為慣性的原因,大顆粒會(huì )來(lái)不及改變運動(dòng)方向,從而被纖維攔截。而當沉積的時(shí)間足夠久,通過(guò)沖壓沉積形成的顆粒會(huì )結合成類(lèi)似于蜘蛛網(wǎng)的結構,并且將孤立的纖維連接在一起。這種蜘蛛網(wǎng)結構保留了較多的氣孔,從而有利于氣體的擴散并暴露纖維本身的活性位點(diǎn)。
沖壓機制會(huì )將大部分微米級慣性攔截
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算:
Etot = 1-(1-ED)(1-ER)(1-EDR)(1-EI )≈ED +ER +EDR +EI
Etot:整體收集效率
ED:擴散收集效率
ER:攔截收集效率
EDR:擴散+攔截聯(lián)合收集效率
EI:沖壓收集效率
通過(guò)數據檢測,我們可以看出,絕大部分的納米級粒子都通過(guò)擴散機制吸附。而沖壓和攔截對于大顆粒都有明顯的收集效果。因此,可以利用擴散的方式將大部分的超細顆粒收集在纖維層中。
各種機制對于顆粒的捕捉效率
下一章我們介紹火花燒蝕技術(shù)的主要應用
傳真:
地址:上海市閔行區虹橋鎮申濱路 88 號上海虹橋麗寶廣場(chǎng) T5,705 室
版權所有 © 2018 復納科學(xué)儀器(上海)有限公司 備案號:滬ICP備12015467號-2 管理登陸 技術(shù)支持:化工儀器網(wǎng) GoogleSitemap