【专业讲堂】为何碳纤维过滤器将会成为未来工业空气净化的发展趋势？
过滤器在环境技术中对于净化工业设施排放的废气至关重要。由于此类过滤器必须能够承受化学物质、热量和腐蚀，因此由高性能合成材料制成的传统的过滤器介质应用已达到了极限。由碳纤维制成的非织造增强材料成为一种潜在的解决方案。
过滤器是许多工业设施的重要组成部分。它们用于发电厂、水泥厂、化工厂及垃圾焚烧厂。所有这些设施都会产生细小的灰尘，不允许其逸入环境。过滤器有助于防止该问题，并清除废气中的飞灰、水泥粉尘和其他粉尘颗粒。然而，许多生产设施的新要求导致了两个问题，这对于由合成纤维制成的常规过滤介质而言越来越具有挑战性。
首先，合成材料并不总是具有足够的耐化学物质的能力，长时间暴露于酸性或碱性物质会损坏过滤器，然后必须更换过滤器。另一个困难是耐热性：高性能的合成材料通常不能长时间承受高于250ºC的温度，甚至超过此极限的短暂温度波动（称为峰值）也可能导致严重问题。
过滤器的耐热性非常重要的一个例子是在从工业设施的废气中回收能量的过程中。在该过程中会使用热交换器。为了防止它们堵塞，必须首先过滤流过它们的废气。但关键的挑战在于废气温度越高，能量回收就越有效，这意味着过滤介质必须能够承受更高的温度。许多传统的灰尘过滤器无法解决这个问题。因此，废气必须先冷却后才能过滤，然后再送入回收过程。这导致能源效率低下，因此成本居高不下。
由碳纤维制成的无纺布具有非常好的耐高温和耐化学性，因此特别适合过滤应用。基于氧化聚丙烯腈纤维（PANOX）可以通过合并两个或多个梳理纤维网来制造无纺布（如下图所示）。该过程使得增强结构能够整合到非织造织物中，例如通过结合碳纤维机织织物，将这些不同的材料结合在一起，可制成具有合适拉伸强度的混合纺织品，从而在不损失织物化学稳定性的情况下制造出具有优异透气性和温度稳定性的织物。这些特性使半成品适用于过滤器应用。通过改变制造工艺，如通过后续热处理，可以进一步提高化学稳定性、抗静电性能和最高应用温度。
使用碳纤维过滤器还可以承受高达400摄氏度的温度峰值这一事实。“与传统纺织品相比，这是一个巨大的优势，”位于德国梅廷根的SGL Carbon研发部门的高级经理Rainer Schmitt说。使用这些新型过滤器的设施操作员可以大大减少短暂的温度峰值所造成的损坏，从而延长其过滤系统的使用寿命。
碳纤维过滤介质的另一个优点是它们的耐化学性，尤其是在较高温度下。在废气中发现的酸（例如硫酸）和碱（例如氨）几乎不会损坏碳纤维过滤器，而由高性能合成纤维制成的过滤器则不会如此。