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黑龙江大学自然科学学报Vol.20No.4过滤式厨房油烟净化器过滤材料的研究马承愚姜安玺李丽‘2，相会强3（1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院，'黑龙江哈尔滨150090；2.黑龙江大学化学化工学院，黑龙江哈尔滨150080；3.石家庄铁路工程职业技术学院建筑系，河北石家庄050641）电子显微镜对过滤材质上油烟颗粒进行了观察，对过滤式油烟净化器净化机理进行了研究。
随着人民生活水平的不断提高，餐厅就餐人数日益增加，这给人们创造了极为方便的生活条件。但在烹饪过程中，产生大量厌恶的油烟，若直接排放无疑会对周围环境造成严重影响。据环境监测数据显示，10年来，我国大城市空气中油烟成分含量增加了近一倍。2000年4月通过的《中华人民共和国大气污染防治法》第四十四条中对餐饮业油烟污染做出了明确规定：“城市餐饮服务业的经营者，必须采取措施，防止油烟对附近居民的居住环境造成污染”。同时，国家于当年7月1日颁布了《餐饮业油烟排放标准》（GWPB5-2000，现为GB18483-2001），规定了油烟测试的统一方法。
由于国家对餐饮业油烟污染治理工作力度的加大，促进了厨房油烟净化设备的快速发展。目前，国内厨房油烟净化器主要为惯性分离式、静电沉积式、液体吸收式111和过滤吸附式四大类|2！。惯性分离式是含油烟气流在篼速旋转时，由于油烟颗粒的比重较大被抛向边壁，达到分离目的的，该类型油烟净化器净化效率低，一般只有30%左右，只能用于初级净化；静电沉积设备是在油烟颗粒荷电后，利用静电引力使油烟颗粒沉积到集油极上，此类油烟净化器净化效率较高，可以达到90%以上，但投资和运行费用较大，维护工作量也大，一般餐厅无法承受；液体吸收式油烟净化器是利用液体（一般为碱液）与油烟颗粒接触时，油烟颗粒进人液相，进而从气体中分离达到净化目的，此类净化器净化效率为70 ~80%，该设备工作时也吸收一些异味，但吸收液处理不好会造成二次污染，设备易腐蚀，另外，在冬季，室外设备也会结冰；过滤式油烟净化器是含油气流通过过滤材料（布）时，过滤材料对油烟颗粒的拦截、吸附、分子间力等作用，而使油烟颗粒被截留下来，该类型设备的净化效率随过滤材料孔径大小、吸附性能等而定，可达到90%以上，但净化效率越高，其阻力也越大，该设备管理方便，过滤材料吸附饱和后，高温焚烧处理，无二次污染，尤其适合于北方寒冷地区使用。为此，笔者采用新颁布的《饮食业油烟排放标准》（GB18483-2001）规定的测试方法，通过对多种滤料试验，筛选出认为经济适用的材质，并且对滤料的微观结构进行了分析。
1试验方法和测试方法U试验方法试验装置安置在某餐厅顶层，由油烟集气罩、烟气管道、油烟净化器、风机及调节阀组合而成，烟气管道为250mmx250mm截面铁制矩形管道，直接与厨房炉灶集烟罩相连接，净化装置前后长度均为1500mm，并在规定的位置留有监测孔；烟气管道安装有调节阀，用于调整管道中的流量；烟气管道末端安装有风机，风机型号~5（，转速：14517111，电机功率：1.丨|.净化装置前安装有防火网（由数层40目钢板网制成，防止火焰进人试验装置焚烧滤料）和滤料层，试验流程图见图丨。
过滤式厨房油烟净化器试验示意。2.1油烟浓度测试按照《餐饮业油烟排放标准》制定的油烟测试方法，将油烟采样器从来样孔伸人烟气管道内，将油烟采样器与XH60B型全自动烟尘测试仪连接，用等速采样法抽取油烟气体，将油烟吸附在金属丝制成的油烟采样滤蕊内，按规定时间（10min）采样后，将收集了油烟的滤蕊放置于带盖的聚四氟乙烯套筒中，拿回实验室后用四氯化碳作溶剂进行超声清洗，移人比色管中定容（25ml），用红外分光法测定溶液中油烟的含量，从而折算出烟气中油烟的浓度。
红外分光光度法分析的波数分别为2930cm*（CH2基团中C*H键的伸缩振动）、2960cm*（CH，基团中C-H键的伸缩振动）和3030oiTM：芳香环中C*H键的伸缩振动）谱带的吸光度ASM、A、Aww.通过计算确定油烟的浓度。
1.2.2阻力、流量、温度和湿度的测定滤料阻力的测定，采用两台XH60B型全自动烟尘测试仪连接皮托管，测试净化装置前后全压差值，扣除金属网、净化设备的阻力即为滤料阻力。
流量测定，将管道截面积数据输人XH60B型全自动烟尘测试仪，通过皮托管测定压力时，仪器通过数据处理能自动显示出流量及流速。
温度测定，皮托管前段安装有温度传感器，通过电信号传至XH60B型全自动烟尘测试仪，在该仪器上显示出烟气的温度。
烟气湿度的测定，采样前，将含湿量传感器与XH60B型全自动烟尘测试仪相连接，通过传感器输出的电信号反馈到该烟尘测试仪上，在该仪器上显示出烟气的含湿量。
1.2.3采样结果处理每次测试采样数量为五个，在分析五次测试结果时，其中任何一个数据与*大值比较，若该数据小于*大值的四分之一，则该数据为无效值，不能参与平均值计算，则重新采样。
2试验方法及结果2.1净化器滤料的试验研究2.1.1油烟净化器滤料的选择过滤式油烟净化器中滤料应满足以下要求：（）油烟过滤后的排放油烟浓度必须达到国家规定的排放标准；（2）滤料对油烟有较篼的去除效率；（3）滤料阻力应尽可能的低；（4）滤料价格要求低廉；（5）滤料燃烧时不产生有毒有害成分（不含有商素元素及表1各种滤料油烟净化效果及阻力分），便于焚烧处理。
材料种类净化效率/%单层阻力/Pa油烟排放平均浓度/mg*nT3 2.1.2过滤材料阻力的测试与选取太空棉类试验过程中，选用了多种材料进行涤纶绒布甲试验，包括棉纤维类、化学纤维类及滤涤纶绒布乙纸类等，通过目视和测试方法首先对滤无纺布甲料的净化效果及阻力进行比较，其中几无纺布乙种材料测试结果见表。
滤纸类从试验结果来看，太空棉类和无纺布乙滤料过滤油烟气体后的气体油烟浓度不能达到国家规定的排放标准，不能选用。涤纶绒布类对油烟气体有较高的去除效率，净化后的烟气排放浓度<2.0mg *m3，均能达到国家规定的排放标准，但涤纶绒布乙阻力较小；滤纸类虽然也能满足油烟净化的要求，但阻力较大，不宜选用。综合分析，过滤材料选用涤纶绒布乙和无纺布甲。
涤纶绒布乙分子式：对苯二甲酸乙二酯，结构式如下：无纺布甲分子式：聚乙烯醇缩甲醛，结构式如下：2.1.3过滤速度与滤料阻力的关系过滤层油烟净化器的总阻力与过滤速度可用下式表示：AC―净化器外壳的阻力（Pa）。
滤料的阻力一般可按下式推算：一气体粘度，Pa-s；v*过滤速度，m*s'由上述两式可以看出，净化器的总阻力随烟气通过速度的增加而增加，同时考虑到降低噪声，因此首先应对不同速度下的阻力进行测试。
通过调节试验装置调节阀调节烟气管道中的流量，改变通过滤料的滤速，选用涤纶绒布乙和无纺布甲进行试验，阻力与速度关系见。
由可见，随着流量的增大，其系统阻力也随着增加，当通过涤纶绒布乙的滤速为0.02反渗透装置1 ~0.039ms*时，其滤布阻力为454~506Pa；通过无纺布甲的滤速为0.021时，其滤布阻力为362~415Pa. 2.1.4滤料阻力与过滤时间的关系I一采用无纺布甲滤布进行试验，累计运行时间为154天，通过设备烟气量与过滤时间相互关系见，设备阻力与过滤时间相互关系见。
由可见，随着运行时间的增加，通过油烟净化器的烟气量逐渐下降，当运行150天时，烟气量由3913m3.h*1下降到3310m'h'另外，运行150天后，油烟净化装置阻力由442Pa加大到516Pa，油烟净化效率由76.2%提高到79.7%，由于厨房间油烟排出量锐减，影响厨房排烟，因此需要更换滤料。拆卸下来的滤料送垃圾处理厂、焚烧处理，对环境无二次污染。
3油烟过滤材料镜检分析试验过程中，用手术剪刀裁剪一小块25mmx 25mm滤布（无纺布甲），并用胶布粘贴补上。将该滤布做电镜检测，电子显微镜为B―3500N型。及为单层滤膜过滤后电镜照片。
3.1滤料对油烟颗粒的吸附作用从中可以看到，油烟（图中白点）以气溶胶形式通过纤维，由于油烟与纤维滤料同为极性分子材料，因此两者之间存在着较强的范德华力，纤维表面吸附大量细小的油烟颗粒，有些为气溶胶“单体”凝聚而成；同时也可以看到，油烟颗粒存在的表面张力增大了它与纤维的接触面积，从而增加了油烟的净化效率。
3.2油烟颗粒在纤缝隙间的吸附现象由可见，油烟以气溶胶形式通过纤维时，不仅在纤维表面存在吸附现象，而且在纤维缝隙间同样存在吸附现象。由于纤维缝隙吸附油烟颗粒现象的存在，一方面，可使气溶胶通过纤维缝隙时吸附更多的油烟，同时，由于纤维缝隙的减小，会使已经形成较大的油烟颗粒筛分或拦截在滤料表面；同时降低油烟通过滤布的流量，加大系统阻力。
4结论通过过滤材料实验研究，得出如下结论：4.1无纺布滤料对油烟进行过滤处理，其油烟净化效率可达到76%以上，阻力相对较小，运行稳定，净化后的油烟排放浓度符合国家规定的排放标准（GB18483-2001）。
4.2通过对无纺布油烟净化镜检分析来看，反渗透设备无纺布净化油烟主要是物理吸附作用，另外还存在着筛分、惯性碰撞、拦截及静电作用。油烟不仅吸附在滤料的表面、也吸附在滤料的缝隙中。
4.3采用无纺布过滤法净化厨房油烟，可避免使用湿法处理北方冬季结冰问题，更换下来的滤料可焚烧处理、无二次污染。
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