第一节 纤维原材料
一、纳米纤维原材料
纳米纤维介质多以复合结构形式使用，先进的设计理念实现了最佳的精密过滤效果，因此也成为了新一代高效率过滤与分离介质材料。滤材通常由三个功能层构成，即：其一为介质功能层，该层承接初过滤功能，并具有很高的容垢能力，可防止过滤操作中可能出现的堵塞现象；其二为纳米纤维层，承担精细过滤角色，具备较高的过滤效率和较低的压力降；其三即支撑层，保护纳米纤维层，提供刚性支撑，赋予介质良好的挠性，保证介质的耐折叠性和耐用性。
（一）过滤/分离用纳米纤维
纳米材料独特的尺寸效应，为开发新一代纤维基过滤与分离介质提供了可能。一般来说，纳米材料的尺寸效应与其比表面积有关，高的比表面积可赋予纤维高反应性能和吸附性能。纳米纤维的孔隙率、孔隙尺寸、独特的力学特性以及通过改性可赋予介质新的化学和物理功能的特征，展现了其在使用性能和成本效率上的优势。
纳米纤维滤材具有很高的初始效率和运行效率，且压力降很低。以杜邦公司克重为10g/m2的HMT纳米纤维过滤介质试样为例，与同类型常规滤材进行比较。前者的过滤效率达99%，流量300～350mL/（min·cm2），容垢能力1.6g，初始压力降0.4psi；而后者的过滤效率仅为91%～92%，流量10mL/（min·cm2），容垢能力1.1g，初始压力降1.6～1.8psi。从中可以清晰地看出纳米纤维滤材性能上的优势。
纳米纤维介质过滤系统的污垢颗粒物多集中在纳米纤维层的表面，易清洗，能耗低。而常规滤材操作中，污垢颗粒物同时进入基布层，清洗量大，能耗高。表4-1为筒式过滤器年运转期限中的能耗数据对比。
表4-1 纳米纤维滤材的1年生命周期成本（30组过滤器）
单位：美元
与传统过滤介质相比，纳米纤维滤材由于过滤效率和滤材表面负荷等特点，其使用寿命相对更长。
纳米纤维滤材结构的配置可以选用多种基布，可形成结构不同、使用性能各异的滤材。目前使用的基层材料主要包括合成短纤维梳理型非织造布、纺粘非织造布和熔喷非织造布。支撑层基布的改性处理可以赋予滤材新的功能，如抗静电性、耐热性和抗湿热性等。
非织造布被广泛用于过滤/分离操作中，可作为深度过滤介质的表面层。如熔喷非织造网材多使用PP、PET或PA为原料，在粗预过滤操作中，这些介质的孔尺寸控制在1～10μm，实际使用时其范围可宽达1～200μm，孔隙率达40%～95%，基重在0.5～300g/m2。
滤材用纺粘非织造布多系PET、PP或PA产品，主要充当复合结构过滤介质的支撑层，而与其匹配的纳米纤维网的单丝直径为5～1000nm，孔隙尺寸为50～300μm。在微细预过滤操作中，纳米纤维网介质的使用性能与膜材料的表面过滤（孔隙＜1μm）相似，具有非常低的水力阻力和良好的结构特性。表4-2为几种常用滤材介质的结构特性比较。
表4-2 常用滤材介质的结构特性比较
为优化滤材纤维网单丝细度的分布，研究人员在纺熔非织造布成形方面也有许多尝试。如图4-1（彩图2）所示，微细旦纤维与纳米纤维进行复合，复合结构的滤材可省略后序的黏合处理工序。
图4-1 新型微米—纳米纤维滤材成形装置
（二）过滤/分离用纳米纤维生产工艺的发展
纳米纤维的使用可以追溯到第二次世界大战时期。截至目前，已实现规模化生产纳米纤维的主要有静电纺丝、熔喷非织造工艺和双组分纺丝工艺。近十几年间，纳米纤维技术呈多样化发展趋势，已商业化并投入使用的纳米纤维生产工艺不少于10种，诸如强力纺、离心纺以及原纤化技术等都取得了实质性进展。其中美国H&V公司开发的新一代纳米纤维涂敷工艺即“Nanoweb”工艺已投放市场多年，在工业水处理中取得了非常好的市场口碑。
1.静电纺纳米纤维的加工 传统静电纺丝工艺不适宜规模化生产的要求，Elmarco公司开发的“Nanospider”技术是无针静电纺丝工艺，在效率、成本、成形组件及纤网品质均一性方面具有一定的优势。使用中，其纺丝压力降为169Pa，波动变异6Pa，变异系数4%，在生产单位面积质量（克重）低至0.063g/m2的产品时，变异系数可控制在5%以内。
“Nanospider”对原料的适应性较强，可以加工高聚物、生物聚合物以及氧化铝、二氧化钛等无机材料。目前，在过滤领域已投入试验和使用的纳米聚合物纤维品种较多，表4-3为部分纳米纤维过滤介质常用的聚合物及其溶剂类型。
表4-3 部分纳米纤维过滤介质常用的聚合物及其溶剂类型
静电纺丝设备可以依据产品特点，以模块化设计供给用户，目前市场上可提供的专用纳米纤维生产线有空气过滤介质生产线、吸音材料生产线以及锂离子电池隔膜生产线等。近年来，专为过滤材料配置的纳米纤维生产装置采用了熔法成形工艺，具有十分好的成本优势，受到用户青睐。
目前，静电纺纳米纤维已广泛应用于过滤与分离操作，主要包括水净化和重金属污水的处理、离子交换法工业污水处理、饮用水的处理以及油品和燃油过滤系统等。表4-4为静电纺丝生产工艺特征。
表4-4 静电纺丝生产工艺特征
2.熔喷工艺制纳米纤维 熔喷法纳米纤维技术已实现了规模化生产。美国Arthur公司纳米熔喷非织造布设备的挤压机使用压力为1500psi，单头幅宽300mm，纺丝头孔密度为64孔/英寸，纳米纤网单丝直径为400nm。
Hills（希尔斯）公司在亚微米—纳米熔喷非织造布技术开发方面取得了重大进展。在熔喷纳米纤维网的生产中，其螺杆挤压机通常配置4个加热区，并附水冷区，以降低聚合物加工过程中可能出现的降解现象。使用熔融指数（MFI）为1800的Exxon-6936聚丙烯（PP）树脂进行加工，新型纺丝组件的长径比达200，表4-5为熔喷纳米纤维纺丝组件的技术特征。
表4-5 熔喷纳米纤维纺丝组件的技术特征
加工熔喷纳米纤维网时，当产品克重为2.5、5.0或10g/m2时，生产效率通常为0.0125～0.1g/（孔·min），加工速度为14.85m/min；当产品克重为20g/m2时，生产效率为0.214g/（孔·min），加工速度为15.6m/min；当生产克重为0.22、0.33、0.50或1.5g/m2的产品时，生产效率为0.002～0.0055g/（孔·min），加工速度为14.5～33m/min。
目前，幅宽1600mm的熔喷法PA纳米非织造布生产中，纤维网单丝直径主要分布在300～1500nm范围。如以年运转时间4000h、产品克重2.5g/m2、纳米纤维单丝直径在330nm左右计算，则其年生产能力可达26750kg，相当于40个静电纺丝成形单元的产能。
熔喷非织造技术的进步使得生产接近纳米级的熔喷纤维成为可能，加之低成本、高效率、无溶剂、工艺流程简单等优势，使其产品成为高效过滤市场最具竞争力的材料之一。与纺粘和针刺、湿法非织造过滤介质相比，熔喷非织造过滤介质蓬松性更好，具有良好的控污能力，尤其在高效率精细过滤领域应用广泛。目前，熔喷非织造过滤介质已经渗透到液体和空气过滤的各个应用领域，在未来市场有望迎来快速增长。据GVR的预测，未来几年熔喷技术增长速度最快，2015～2024年，全球熔喷非织造过滤介质市场规模将由11.66亿美元增长至25.76亿美元，年均复合增长率将达到8.3%（图4-2）。
图4-2 2010～2024年全球不同工艺非织造过滤介质的市场估值及预测
3.混合膜—新型纳米纤维过滤介质 杜邦公司开发的HMT混合膜技术，作为过滤介质兼具非织造布和膜材料的结构特征，纤维网主体单丝直径为400nm，是采用全新的纺丝工艺生产的纳米纤维滤材。
当用作液态物料过滤时，HMT可以在135℃条件下使用，过滤效率为熔喷过滤介质的2～3倍。与传统滤材不同，HMT混合膜具有过滤效率高、纤网均匀等优点，孔尺寸为0.5～0.6μm，在过滤过程中显示出了非常好的耐用性。
HMT混合膜采用100%的PA 66树脂，纤网克重1.0g/m2，单丝直径分布为100～1000nm。与常规过滤介质相比，其过滤效率（对直径为1μm的颗粒物）比常规滤材的高92%，达99%；初始压力降低于普通滤材的1.75psi，为0.4psi；容污能力高于普通滤材的1.1g，达1.6g；流量高于普通介质的98mL/（min·cm2），达340mL/（min·cm2）。
据悉，HMT混合膜已在膜系统的预过滤、燃油过滤、生物制药以及食品饮料等工业领域使用，常用混合膜的克重为16～32g/m2。
4.吸附分离用纳米碳纤维与碳纳米管 碳纳米管纤维（CNF）单丝直径一般为70～200nm，长度为50～100μm，目前已实现商业化生产。CNT的结构、尺度、制造工艺和成本与碳纤维不同。目前全球CNT的生产能力达4600t/a，可确认产量约为2300t/a。CNT具有高流量、高选择性、高热稳定性特点，具备在良好的低温下运转的条件，被视为新型吸附材料，尤其是在水处理和净化领域，市场潜力较大。CNT材料的高吸附能力，使其可有效地从污水和地表水中吸附分离重金属或放射性物质，但同时也面临着技术、成本、潜在的环境影响等问题。观察CCVD—PFR或CCVD—PBR碳纳米管的制作工艺，CNT的生产效率达595kg/h，加工成本在25～38美元/kg，而商业化制造成本高达80美元/kg，实现大规模工业化生产的成本应在1200美元/t左右（纯度＞97%）。表4-6为碳纳米纤维与碳纳米管的技术特征。
表4-6 碳纳米纤维与碳纳米管的技术特征
（三）纳米纤维在过滤与分离作业中的应用
1.纳米纤维在水过滤中的应用 纳米纤维的开发和使用，为快速开发新一代水系统提供了机遇，也为建设高效率、模块化、多功能的高端可用水和废水处理系统、经济利用非常规水资源、扩大水供给提供了崭新的开发空间。
相关试验结果显示，利用瓶级PET切片做原料的纳米纤维滤材更适宜用作微滤操作中的预过滤。研究人员还发现表面改性可以有效改善回收PET滤材的过滤性能。
含菌污水的净化是世界性课题，目前使用的化学杀菌方法，即氯气或紫外（UV）杀菌方式存在着诸多弊端，杀菌过程会产生新的危害，且存在着高成本的困扰。
PU纳米纤维与微细旦PP或聚酯纤维网片作为支撑层的过滤介质，可以有效地对含菌污水进行净化处理。PU纳米纤维过滤介质系复合结构，其中PU纳米纤维网的克重为0.3g/m2、0.5g/m2、1.9g/m2或3.8g/m2。纳米纤维制备使用Nanospider设备，纺丝液配置选用DMF溶剂，PU浓度控制在13.5%，其纤网的单丝直径在80～250nm，孔尺寸控制在50～430nm。
PU纳米纤维过滤介质的过滤效率试验数据显示，使用克重为3.8g/m2的纳米纤维滤材，细菌的去除和净化效果均优于常规使用的微滤膜。
捷克国家科学院与Elmarco公司合作开发了苯乙烯纳米纤维基离子交换剂，用于快速水处理过程。苯乙烯纳米纤维基离子交换剂的制备主要包括两个部分：一是苯乙烯纳米纤维制备，即采用回收再利用的苯乙烯树脂为原料，以芳香族溶剂和极性惰性溶剂混合体配置纺丝液，在Nanospider静电纺丝装置上成功得到单丝直径为90～350nm的纤维网，整个苯乙烯纳米纤维成形过程具有环境友好特征；二是在苯乙烯纳米纤维的改性处理中，经过磺酸化完成交联的苯乙烯纳米纤维，单丝直径将从350nm增长到500nm，重量增加150%。
试验结果显示，在不计离子交换树脂床层高度因素下，苯乙烯纳米纤维基离子交换剂在深度水净化处理中的吸附能力明显提升。从吸附半衰期观察，纳米纤维离子交换剂相比于传统颗粒离子交换树脂而言明显加快。试验数据表明，纳米纤维离子交换剂的交换能力和速度要远高于传统颗粒状的离子交换树脂。目前在苯乙烯纳米纤维基离子交换剂的研究中，功能基团RSO 4的离子交换能力达到5.2meq/g（干态）。
与其他微孔结构的吸附剂不同，CNT高长径比和高比表面积特征，使其对大分子、生物分子和微生物具有十分高的去除能力，可以有效地从水中屏蔽掉细菌、天然微生物（NOM）和革兰氏细菌的毒性。表4-7为用作饮用水净化的CNT的类型及其结构特征。
高浓度含铬地表水具有极高的毒性和致癌性，给公共安全和人类生存造成了直接威胁。含铬工业污水的浓度通常为0.2～0.5mg/L，主要源于污水处理厂、机械设备加工工业以及农用加工企业等。这类废水的吸附剂常采用活性炭外包覆碳纳米管。吸附分离处理过程为间歇方式分批次处理。吸附条件为：pH为2，反应时间60～240min，吸附设备所配置搅拌翼的搅拌速率为100～200r/min，吸附效率（即每克吸附剂对铬的吸附量）达9.0mg/g。
表4-7 水处理用CNT的类型与技术特征
大量的研究实践表明，CNT对重金属如铜、铅、镉、锌等离子有很强的吸附能力。CNT的功能性基团是靠静电引力和化学黏合力吸附金属离子的，表面氧化处理可以强化CNT的吸附能力。
宇宙飞船上的水被视为无价，需要回收再利用。通常在低地球轨道运行的航天器上使用的水，成本约为8.3万美元/加仑。宇航员的汗水及尿液亦并入水回收系统，通过纳米纤维介质施以净化处理，以去除不纯物，包括霉菌、病毒、有机碎片、寄生物以及溶解性金属如铁和铅成分等。
美国奥斯龙公司立足于Argonide公司（印度）的铝纳米纤维技术，完成了商品名为“Disruptor”的纳米铝纤维介质材料的商业化生产。期间该项技术得到了美国国家航空航天局（NASA）的支持，目的是开发适应航天器工作条件的水循环和净化系统。
Disruptor技术采用湿法成形工艺，铝纳米纤维的单丝直径仅为2nm，长度为250～300nm，比表面积为350～500m2/g。过滤介质的结构为氧化铝纳米纤维复合在直径为9.65mm的玻璃纤维上，介质的孔尺寸为2μm。由于铝纳米纤维过滤介质的巨大表面积和盐基电荷原因，单层结构的Disruptor介质对直径为0.025μm的颗粒物的去除率可达98%，两层结构滤材的去除效率则高达99.98%，3层复合结构滤材的污垢去除率可控制在99.9999%左右。航天器中饮用水净化及循环系统使用的Disruptor过滤介质由3层组分构成（图4-3），包括：芯层，为铝纳米纤维层或反应层，由直径为2nm的铝纳米纤维、颗粒状活性炭及抗霉菌剂组成；2个表面层或支撑层，采用PET纺粘非织造布制成。
图4-3 Disruptor过滤介质结构
目前厚度为0.8mm、基础克重为200g/m2的Disruptor过滤介质具有十分好的离子交换功能、吸附能力以及有效去除病毒的功能。该饮用水净化技术也已大量进入民用市场，产品的部分技术经济指标见表4-8。
表4-8 Disruptor纳米纤维过滤/分离介质与其他过滤介质的技术经济性对比
2.纳米纤维在食品加工和饮料工业过滤中的应用 意大利Bea公司开发了商品名为“Vinotrak”的滤材。这是一种将PP纳米纤维与单丝直径为0.5～0.8μm的硼硅酸微细纤维织物作为支撑底布的复合滤材，目前，其已在食品及饮料工业上得到应用。作为一种复合介质，Vinotrak滤材的上下表层为支撑层，中心芯层和外层均为PP纤维网垫，系一热熔结构产品。该滤材具有去除微生物功能，容垢能力高，易清理，可消毒处理，介质无毒，已取得FDA的相关认证。H&V公司开发的新一代纳米纤维滤材NanoWeb也已广泛用于食品加工和饮料工业，其纳米纤维涂层滤材与传统静电纺丝介质的性能对比见表4-9。
与传统静电纺纳米纤维介质相比，新型纳米纤维涂层介质生产产品的弹性高，耐用性更优，成本也更具竞争优势。Nanoweb介质采用的纤网单丝直径为300～500nm，网的厚度为15～30μm。通常支持层基布使用纤维素纤维湿法非织造布、合成纤维梳理型非织造布、玻璃纤维以及纺熔非织造布，滤材介质的厚度为100～200μm。纳米纤维涂层介质质地柔软，可折叠性好，不存在滤材复合结构的剥离或脱落缺陷。滤材生产过程不使用溶剂，因而不存在溶剂浸出问题，具备食品饮料加工和生物医学等领域的应用条件。
表4-9 纳米纤维涂层滤材与传统静电纺丝介质的性能对比
3.纳米纤维在汽车燃油过滤中的应用 保持燃油系统的润滑、冷却和洁净状态是汽车或轻型卡车引擎正常运转的基本要求。一款性能优良的过滤介质可以有效提高乘用车燃油系统的效率，改善引擎磨损状况，增加汽车运行里程，延长使用寿命。20世纪50年代以来，汽车引擎喷油嘴的使用压力从20000psi提高到40000psi。压力增加的条件下，即使最小的污垢颗粒物对喷嘴的磨损亦是致命的。因此，提供高性能的过滤介质，保持燃油循环系统的清洁有明显的技术经济意义。表4-10为采用纳米纤维过滤介质和纤维素滤材的燃油过滤系统的经济效能对比。
表4-10 纳米纤维过滤介质与纤维素滤材燃油过滤系统的经济效能对比
商品名为“Nanonet”纳米纤维用作汽车燃油系统的过滤介质也取得了明显的经济效益。其高速公路行车里程实验结果表明，采用它后汽车的行车时间可从30000h（229万英里）提高到71000h。
新型纳米纤维介质多为复合结构滤材，目前可提供的主要有两种产品系列：一为4层复合过滤介质，由支撑层、熔喷非织造布层、纳米纤维网和熔喷非织造布构成，如图4-4（彩图3）所示；另一品种采用5层复合形式，包括顶部支撑层、流量层、功效层、纳米纤维网及纺粘非织造网支撑强化层。
图4-4 Nanonet燃油过滤介质的结构图
Nanonet过滤介质已广泛用于轿车和轻型卡车（图4-5）。在针对其过滤性能进行的试验，即对直径为4μm污垢粒子的阻隔测试中，纳米纤维过滤介质的过滤效率可达99.9%，而传统滤材为98.7%。
图4-5 采用Nanonet过滤介质的车用燃油系统过滤器
国内东华大学的研究人员在高性能乘用车引擎油过滤介质的研究中，使用PVA原料，采用静电纺丝方法制得纳米纤维网材，单丝直径控制在760～997nm。选择聚酯非织造布、玻纤非织造布和棉浆滤纸为基布。
4.纳米纤维在生物过滤中的应用 生物制药产业是高度依赖过滤与分离技术的行业。2016～2020年，全球生物医药过滤介质市场的年增长率达10.2%。生物制药视产品不同配置相应的加工工艺以达到严格的品质要求，通常涉及净化操作、病毒去除和无菌过滤等过程。
美国Zeus公司开发的商品名称为“Filtriq”的过滤介质，使用PTFE膜与纳米纤维材料复合，滤材具有三维结构，可用于高纯度制药工业的液体物料的过滤操作。介质独特的结构赋予其轻薄以及良好的耐热性和耐化学性，可在260℃条件下使用，并显示出高流量。
此外，该公司开发了Bioweb系列滤材，即采用静电纺工艺制得的PTFE纳米纤维，纤网单丝直径分布在微米—纳米范围。滤材具有优良的耐化学性，可用作医用和工业生物制品的特种过滤操作。
相比膜材料，纳米纤维易于实现规模化生产，价格低廉，是改善肾衰竭病人临床治疗状况的重要方法。日本国家材料科学研究所（NIMS）的研究人员将纳米纤维网用于血液净化系统，可以替代传统的透析装置。该血液净化介质取材于与血液相容性优良的聚合物，即聚乙烯—乙烯醇（EVOH）与沸石的混合体。纳米纤维制备采用静电纺丝方法。图4-6为使用沸石—聚合物纳米纤维介质材料的可穿戴医疗器械，为肾功能衰竭病人带来福音。
我国的相关研究人员使用静电纺丝方法制得聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）纳米纤维网，与熔喷非织造布材料复合后制得了过滤介质，用作血液过滤。天津工业大学的研究团队以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）为原料，采用静电纺丝方法制得了纤维网，然后选用熔喷和纺粘非织造布为基布形成了复合结构的过滤介质。该项研究利用单针头静电纺丝实验台，纺丝液浓度为12%，溶剂使用三氯甲烷/异丙醇（组分比70/30），添加0.1%～1.0%的氯化铝，纤维网单丝直径分布在1585～2125nm。PBS复合结构介质可用于血液过滤，过滤效率达99.99%。
二、合成纤维原材料
（一）PP纤维
PP纤维是用途广泛的过滤介质材料，具有优良的耐酸耐碱及耐溶剂性能。目前，PP纤维制品占据着纺丝成网非织造产品80%的市场份额。PP单丝、复丝机织物、熔喷法非织造布（MB）、纺粘非织造布（SB）、空气黏合织物以及喷纺纱（Sprayspun）等广泛用于冷态过滤、油漆喷涂间、喷雾过滤、螺旋成型滤芯、脱水输送带以及专门用途的MB织物真空清洁袋。
图4-6 配置纳米纤维介质的肾功能衰竭病人用可穿戴医疗器械
德国Reimotec公司Φ0.15～1.0mm，Φ1.0～2.0mm单丝机织物，意大利Sima公司商品名“Technofil”PP167-1100dtex单丝织物已广泛用于过滤操作。
PP短纤维湿法非织造布作为膜材基布，用在可清洗RO/UF膜螺旋成型组件。PP短纤维织物也是广泛使用在HVAC空气过滤器的重要介质材料。MB产品可以制作各种细度的过滤介质。在液相过滤中，已在饮料和食品加工过滤、废水过滤、化学加工过滤以及油漆及乳胶过滤等方面使用，主要用于面罩、过滤栅板、空调系统和车间净化。
MB过滤介质可以加工成袋状、栅板状或过滤柱芯型。通常MB网材要与其他材料复合，如与PP纺粘非织造布，形成多层结构的过滤制品，复合滤材具有更好的使用性能。在空气过滤操作中，MB过滤介质性能受MB成型条件的影响，即PP树脂的MFI规格选择，MB成型工艺，复合层材料的选择及复合结构等，都会影响PP过滤介质的空气透过效率和孔隙尺寸。
（二）PET纤维
PET单丝机织物用于市政污水设施脱水处理。Sefar过滤设备公司提供的PET单丝织物，可用于血液过滤。日本帝人公司滤料用PET单丝，直径为0.2～0.9mm，其919R为高模低收缩型单丝，在采矿业、食品工业的废水处理中使用。帝人公司的Elas-Ter单丝具有自洁功能。
聚酯与共聚酯纤维的湿法非织造布，用作RO/UF膜材的支撑材料，也可作为黏合纤维组分，用于制取玻璃纤维或纤维素纤维的黏合织物，在特定的过滤工艺中使用。PET非织造布已用于泳池过滤，并已广泛用作折叠型分离装置和液态物料微孔过滤膜的支撑材料。
美国南卡州立大学采用海岛型双组分纺粘法制得微细旦纤维网，经水刺黏合处理，产品主要用于液相精密过滤。德国Saxonian纺织研究所采用裂片型双组分纺粘法制得微细旦纤维网，裂片数16，单丝纤度达0.1dtex，纤维网具有十分大的比表面积，可用作精密过滤介质。
在空气过滤方面，PET纤维针刺非织造毡占据着极为重要的位置。集尘和灰尘捕集装置在粮仓、水泥生产、高岭土加工、铸造车间以及磨削加工工业方面有很大的市场。Donaldson公司使用美国PGI公司聚酯纺粘非织造网材，经过水刺工艺处理的产品即“Du-rolife”用于空气过滤。西班牙Logrotex公司的“Legiotex”非织造工业毡是专门用于过滤的抗霉菌过滤材料。该产品由多种纤维材料组合，对人健康无伤害，并可依据产品要求改变产品的孔隙尺寸。使用中具有阻止生物膜形成的功能，对水、温度和化学制剂稳定。“Legiotex”非织造布过滤毡有两个基本规格，即水过滤系列和空气过滤系列，已广泛用在过滤伐、板式过滤器、冷却塔、空调系统、加湿器、喷雾器、气溶胶工作间、浇灌系统以及卫生循环用水系统等。
欧洲最大的聚酯企业之一的Advansa公司使用聚酯短切纤维，湿法成型非织造布产品用在过滤操作。使用的1.7dtex短切纤维，强力为4.5～5.2cN/dtex，伸长率为18%～40%，192℃热空气下干热收缩2%～7%。目前PET短切纤维纤度趋于细旦化，规格为0.35～0.5dtex的已在实验中。
（三）含氟聚合物纤维
在过滤工业领域，含氟聚合物纤维的使用量增长最快，并展现出十分好的应用前景。这主要是基于含氟聚合物具有的化学惰性和耐高温性能。含氟聚合物纤维材料是电子工业使用最多的过滤介质之一。用于酸和腐蚀性化学制剂处理，诸如酸洗设备的压垫和微型芯垫等。
E-CTFE聚合物（三氟氯乙烯—乙烯共聚物）的熔喷非织造布作为过滤介质具有特别性能，即过滤操作中，可以携带某种难于反应的液体，使其能够经受住超纯水的臭氧化处理，进而制得医疗用非蛋白结合水。
过滤介质组装经常使用PTFE和PVDF微孔膜和PFA为支撑织物。PVDF超级过滤膜，可用于分离化学凝聚体。奥地利Lenzing公司开发的PTFE纤维，商品名“Profilen”，其中短纤维和机织纱作为过滤介质已广泛用于过滤与分离操作。“Profilen”针刺过滤毡十分易于清洗，制品不易变形，具有高过滤效率和极高的性价比。
100%的Profilen过滤毡多使用针刺后处理工艺，而采用水刺工艺的过滤毡产品，其过滤效率即净化空气的灰尘含量明显下降，屏蔽灰尘颗粒尺寸也有明显变化。实验结果显示，采用水刺处理的Profilen过滤毡，净化灰尘含量，由针刺毡的4mg/m3降至0.5mg/m3。表4-11为PTFE毡制得的过滤袋的使用性能。
表4-11 奥地利Lenzing公司PTFE毡过滤袋的使用性能
Profilen产品规格主要有织造用纱、缝线、短纤维、裂膜纤维及细旦纱，前三种产品主要用于过滤与分离操作。作为过滤介质材料，“Profilen”可在280℃的条件下连续运转，瞬时温度可达300℃。PTFE纤维呈自然白色，密度为2.17g/cm3，平均纤度为2.7dtex，一般纤度范围为0.5～5dtex。
比利时Luxlon公司开发的商品名为“FluoroLarbons”的单丝系列，使用PVDF, ECT-FE, ETFE（四氟乙烯—乙烯共聚物）为原料，纺制过滤用单丝，具有优良的耐化学性，抗UV性能，其正常的使用温度条件为180～220℃。近年来，PVDF纤维的独特的耐化学药品性能，压电和热电性能，引起了产业用纺织品厂家关注。PVDF纤维有十分低的降解性能，目前使用PVDF为原料，制得的单丝、中空纤维以及熔喷法非织造布产品，在过滤与分离工业操作中得以使用。特别是PVDF静电纺非织造布产品，大大提升PVDF过滤介质的品质。
（四）高性能聚合物纤维
德国Ticona公司认为，高性能工程聚合物具有比较宽的熔融黏度范围，可以加工成各种各样产品，诸如复丝、单丝、短纤维、纺粘及熔喷法非织造布等。这些产品在建筑、医用纺织品等领域有巨大的应用空间，而在过滤分离工业中的应用最为引人关注，部分高性能聚合物纤维滤材见表4-12。
表4-12 部分过滤介质用聚合物纤维材料使用性能比较
PES（聚醚砜）聚合物，具有替代纤维素醋酸酯、PA或在一定程度上替代PVDF作为RO/UF膜材聚合物。业内人士十分看好PES在水过滤、折叠形式分离器、过滤介质芯及分离用途的输送带领域的应用前景。近年来，PPS与间位芳香聚酰胺纤维都用于袋式过滤器，其优良的耐热性能已经取得了市场的普遍认可。Doilen公司使用Ticona公司的PPS树脂，开发了高性能PPS长丝系列，其商品名为“Diofort”，产品即D100T和D200T系列，规格为1100dtex/550f。产品广泛用于垃圾焚烧工厂，钢铁企业和水利装备制造企业的粉尘过滤。
德国Nexis公司生产的专门用于过滤介质的PPS短纤维，其商品名为“Nexylene”，有S902型产品系列，纤密度/切断长度为1.3dtex/60mm、2.0dtex/60mm，强度为38cN/tex、伸长为40%，卷曲度为14%～16%，卷曲数为9～10个/25cm、热空气收缩率为5%。“Nexylene”产品主要以短纤维梳理型非织造布形式使用。
PPS具有良好的热稳定性，长期耐温190℃，热变形温度在260℃，200℃以下热收缩率为5%～7%，熔点为285℃，是一种耐高温、耐酸碱、抗水解性能极好的滤料，可抵抗多种酸、碱和氧化剂的化学腐蚀，具有较好的耐水解能力，特别适合在高湿的烟气中使用，典型用途是用于城市垃圾焚烧炉、燃煤锅炉、热电联产锅炉上的脉冲袋式过滤器中，满足耐热性能好、耐化学腐蚀和耐水解等要求。但在实际的工况条件下，烟气中往往含SO2、SO3、NO、NO2等酸性气体。
PPS针刺过滤材料要承受高温、高湿以及酸性气体的腐蚀，PPS纤维是由苯撑结构单元组成的，具有结晶度高，经固化交联，具有很好的耐化学腐蚀性和水解性，在170℃以下不溶于溶剂，190℃以上溶于氯代芳香烃溶剂及杂环化合物中，在常温下能经受多种酸碱盐及化工介质的腐蚀，其耐腐蚀性仅次于PTFE纤维。但是它的耐氧化性差，在王水、硝酸等溶液中易氧化，使得苯环发生取代，硫原子受到氧化或是碳硫键遭到破坏。
“Nexylene”在高温气体过滤操作中，显示出优良的使用性能。当在180℃工作条件下，历经50天连续运转后，过滤介质的强度保持率在82%～84%。同样运转时间时，在200℃工作条件下强度保持率在70%～71%。于220℃工作条件下，强度保持率在50%，比间位芳香聚酰胺纤维滤材要优越。
其他的工程聚合物中诸如PEI（聚醚酰亚胺）、PEEK（聚醚醚酮）和液晶聚合物（LCP）纤维材料，在过滤与分离领域也取得了消费者认可。
如Zyex公司生产的PEEK是一种耐高温聚合物，其使用温度为-65～260℃。直径为0.15mm PEEK单丝机织网材，用于航空与汽车燃油系统过滤。直径为0.15mm，0.30mm PEEK单丝滤袋用于制药工业，粉末浆液脱水或热黏合介质过滤。随着生物技术的进步，生物聚合物将会在过滤工业领域占有非常重要位置。目前PLA纤维作为可持续利用，或可焚烧的过滤介质材料正进入消费市场。
德国STFI研究所使用回用PLA-R和Nature Works公司树脂PLA-NW，成功纺制90～250g/m2（针刺工艺），33～107g/m2（水刺工艺）纺粘非织造布纤维网。于3000m/min成网速度下，制得的产品具有良好的机械性能。产品主要用于产业用纺织品，如过滤材料。
美国Tennessee大学使用生物聚合物混合原料：75%PLA/25%PP，25%PLA/75%PP，50%PLA/50%PP，在Reicofil熔喷设备上，实现了双组分MB纺丝成网。纤维网单丝直径为2μm，产品专门用作微滤介质材料。
德国AMI公司与STFI纺织技术研究所合作开发的蜜胺（Melamine）改性熔喷法非织造产品，商品名为“Hipefibers”。产品适宜制作过滤与分离介质，其技术特征如下。
（1）MB纤维网单丝直径为1μm。
（2）MB纤维网具有自黏合性能，微孔结构。
（3）有非常高的比表面积。
（4）阻燃性能好，LOI达32。热分解温度为400℃，使用温度为200℃。处于火焰条件下，纤维不收缩，不熔融，不熔滴。
（5）良好的热尺寸稳定性。
（6）无毒，无刺激味。
用作过滤介质材料的“Hipefibers”面密度为35～250g/m2。后处理工艺视产品需要采用针刺或水刺工艺。通常，过滤介质为多层复合结构，即由Hipefiber/针刺非织造布/Scrim结构疏散织物/针刺非织造布四层构成。“Hipefibers”已广泛用于高温气体过滤，灰尘/空气过滤以及动力机械和小型机装备的过滤部件。