摘要: 为了解决在煤矿高浓度粉尘环境下，针对传统防尘面罩用滤膜孔隙率小、容尘量低、呼吸阻力随使用时间快速增加等问题，提出了一种兼具高容尘量和及时清灰功能的多级过滤组件。该组件一级过滤采用轻质的聚苯乙烯(PS)发泡颗粒层，二级精滤采用纳米纤维滤膜。在自建的实验平台上对多级过滤组件的空载过滤特性、动态加载特性、清灰性能以及过滤参数进行了研究。研究结果表明：在过滤风速为0.15 m/s时，泡沫层的过滤阻力为17.8 Pa,是纯纤维滤料的18%，多级过滤组件的过滤阻力略微小于各级单独过滤阻力之和。在初始加载过程中，多级过滤组件过滤阻力的增加速率仅为纯纤维滤料的54.3%，说明泡沫颗粒层的加入明显地提高了过滤组件的容尘量;在风速为0.6 m/s的反吹风清灰后，其过滤阻力增加速率进一步降为纯纤维滤料的28.5%，实现了PS泡沫颗粒层的及时清灰功能。扫描电镜显示，纯纤维滤膜中，滤膜空隙中存在粒径为6.12 μm的粉尘，对滤膜造成严重堵塞;而多级过滤组件中，纤维滤膜中只存在粒径最大为2.57 μm的粉尘。PS泡沫颗粒层的厚度为2 cm时，其过滤效率能达到84.2%;随着过滤风速的增加，泡沫颗粒层的过滤效率降低。