本发明涉及分离领域，具体涉及一种复合型梯级过滤材料及其成型方法与应用。
背景技术：
随着人们对于清洁环境的需求日益提升，具有高效过滤效率、低空气阻力的过滤设备具有广阔的市场前景。而为了实现空气或水的高度净化，目前市场上多采用设备复杂、庞大的二级以上的多级净化的过滤设备，成本高昂。为了延长高效过滤设备的使用寿命，过滤体系通常按照初效、初中效、高效过滤器等多个过滤器分级过滤的方式形成，按照这种方式制得的过滤设备的体积大、成本高、售价高。
为了克服多级过滤的缺陷，也有将不同孔径尺度的过滤材料进行复合形成梯度过滤材料，例如中国专利CN201220360483.2公开了一种多层梯度过滤复合织物，由微孔中空PPS单丝滤布和至少两层耐高温聚合物单丝滤布按单丝直径依次减小的顺序复合而成。中国专利CN20163214U公开了一种梯度过滤复合熔喷滤芯，包括同轴等高并从外到内依次套装的低密度粗孔熔喷滤芯、中密度细孔熔喷滤芯和高密度微孔熔喷滤芯，低密度粗孔熔喷滤芯、中密度细孔熔喷滤芯和高密度微孔熔喷滤芯均为中空的圆柱体，高密度微孔熔喷滤芯的芯孔内表面上设有若干条均匀分布的环形凹槽，不同孔径的熔喷滤芯粘接组合成圆柱状的内紧外疏的复合熔喷滤芯。中国专利CN2568276Y公开了一种水处理梯度滤芯，其由中心骨架和滤层构成，滤层是由二层以上的由外向内其过滤孔径呈递减的梯度滤芯组成的。上述的传统多层过滤织物不仅制作工艺复杂、生产成本高，而且在实用过程中表层容易被堵塞，造成过滤压力增大，因此过滤效率和过滤精度也低，使用寿命较短。
因此，设计一种复合型梯级过滤材料，简化过滤设备，提高过滤效果，提升过滤设备的使用寿命是十分有必要的。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种复合型梯级过滤材料及其成型方法与应用。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：
一种复合型梯级过滤材料，采用至少两种不同过滤精度的滤材按过滤精度梯度递减的方式复合形成；滤材形成表层过滤材料、内层过滤材料，或者表层过滤材料、至少一层中层过滤材料、内层过滤材料；过滤精度为3.5μm~65μm；滤材包括玻璃纤维滤材、植物纤维滤材、熔喷纤维滤材、静电棉滤材中的一种或几种；玻璃纤维滤材采用湿法成型；植物纤维滤材采用湿法成型；复合型梯级过滤材料的总气流阻力≤750Pa，过滤效率为99.99992%~99.99999%。
进一步地，表层过滤材料的定量为20g/m2~70g/m2，过滤精度为35μm~65μm，透气度≥5000L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为5Pa~110Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为70%~92%。
进一步地，中层过滤材料的定量为60g/m2~90g/m2，过滤精度为15μm~30μm，透气度≥900L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为50Pa~170Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99%~99.995%。
进一步地，内层过滤材料的定量为25g/m2~110g/m2，过滤精度为1.5μm~5μm，透气度≥70L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为30Pa~550Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.97%~99.99995%。
根据本发明另一发明目的，在于提供一种复合型梯级过滤材料的成型方法，利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成胶丝后，经压合形成复合型梯级过滤材料。
进一步地，胶丝的厚度为0.1μm~0.5μm。
进一步地，压合的压力范围为650Pa~800Pa。
本发明的另一个目的，本发明的复合型梯级过滤材料在制作液体分离过滤器中的应用。
本发明的另一个目的，本发明的复合型梯级过滤材料在制作气体分离过滤器中的应用。
本发明的另一个目的，本发明的复合型梯级过滤材料在制作聚结分离过滤器中的应用。
本发明的优点是：
1.本发明采用两种或两种以上不同过滤精度的滤材复合在一起，形成具有过滤精度梯度的过滤材料，变多个过滤器分级过滤为一台过滤器，通过该滤材实现分级过滤，减小了过滤系统的体积和滤器数量。对于单台滤器，滤材的梯度过滤在保证过滤精度前提下可提高滤材容尘量，大幅度提升了滤器使用寿命；
2.本发明制得的复合型梯级过滤材料可实现从初中效过滤（过滤效率15%~80%）到高效过滤（过滤效率85%~99.995%）直至超高效过滤（过滤效率99.9995%~99.999995%）的一次完成和任意组合，并可使滤料容尘量提高20%以上；
3.本发明制得的复合型梯级过滤材料可实现不同过滤精度的同种材料复合也可实现不同过滤精度的不同材料复合，可同时发挥不同滤材的优势，并且解决了材料复合增加阻力的问题，只有少量的阻力增加（每次复合增加0Pa~8Pa以内）；
4.本发明采用的成型工艺简单，能有效降低产品成本，特别适合用于各类气体、液体分离过滤器和凝结分离过滤器的过滤材料。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、内层过滤材料，制成两级梯级过滤材料。
表层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为70g/m2，过滤精度为35μm，透气度为5000L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为100Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为90%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
内层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为90g/m2，过滤精度为1.5μm，透气度为70L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为540Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.99995%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.1μm的胶丝后，在650Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实施例2
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、内层过滤材料，制成两级梯级过滤材料。
表层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为70g/m2，过滤精度为60μm，透气度为5100L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为110Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为92%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
内层过滤材料为聚乙烯熔喷纤维滤材，定量为25g/m2，过滤精度为5μm，透气度为80L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为30Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.9997%。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.5μm的胶丝后，在800Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实施例3
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、内层过滤材料，制成两级梯级过滤材料。
表层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为20g/m2，过滤精度为40μm，透气度为5500L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为5Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为70%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
内层过滤材料为聚对苯二甲酰对苯二胺静电棉滤材，定量为110g/m2，过滤精度为3μm，透气度为90L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为290Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.99%。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.3μm的胶丝后，在725Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实施例4
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、中层过滤材料、内层过滤材料，制成三级梯级过滤材料。
表层过滤材料为PET熔喷纤维滤材，定量为20g/m2，过滤精度为65μm，透气度为5800L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为20Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为85%。
中层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为70g/m2，过滤精度为30μm，透气度为900L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为50Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
内层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为80g/m2，过滤精度为3.5μm，透气度为85L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为400Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.999%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.2μm的胶丝后，在670Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实施例5
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、中层过滤材料、内层过滤材料，制成三级梯级过滤材料。
表层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为70g/m2，过滤精度为55μm，透气度为6000L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为8Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为75%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
中层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为75g/m2，过滤精度为15μm，透气度为980L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为170Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
内层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为90g/m2，过滤精度为2μm，透气度为100L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为550Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.99995%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.4μm的胶丝后，在780Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实施例6
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、中层过滤材料、内层过滤材料，制成三级梯级过滤材料。
表层过滤材料为松木纤维滤材，定量为70g/m2，过滤精度为50μm，透气度为5850L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为40Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为78%。其中植物纤维滤材采用湿法成型。
中层过滤材料为竹纤维滤材，定量为90g/m2，过滤精度为22μm，透气度为950L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为110Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99.995%。其中植物纤维滤材采用湿法成型。
内层过滤材料为聚酰亚胺静电棉滤材，定量为110g/m2，过滤精度为4μm，透气度为95L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为450Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.9999%。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.15μm的胶丝后，在760Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实施例7
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、中层过滤材料1、中层过滤材料2、内层过滤材料，制成四级梯级过滤材料。
表层过滤材料为聚丙烯熔喷纤维滤材，定量为28g/m2，过滤精度为38μm，透气度为6150L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为35Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为82%。
中层过滤材料1为聚苯硫醚熔喷纤维滤材，定量为62g/m2，过滤精度为25μm，透气度为1250L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为57Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99.20%。
中层过滤材料2为聚苯乙烯静电棉滤材，定量为66g/m2，过滤精度为18μm，透气度为1050L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为88Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99.50%。
内层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为77g/m2，过滤精度为4.5μm，透气度为120L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为130Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.98%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.13μm的胶丝后，在662Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实施例8
一种复合型梯级过滤材料，包括表层过滤材料、中层过滤材料1、中层过滤材料2、中层过滤材料3、内层过滤材料，制成五级梯级过滤材料。
表层过滤材料为聚砜静电棉滤材，定量为48g/m2，过滤精度为45μm，透气度为6200L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为43Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为87%。
中层过滤材料1为聚氯乙烯熔喷纤维滤材，定量为67g/m2，过滤精度为30μm，透气度为1600L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为68Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99.60%。
中层过滤材料2为麻纤维滤材，定量为73g/m2，过滤精度为26μm，透气度为1400L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为93Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99.70%。
中层过滤材料3为龙须草纤维滤材，定量为81g/m2，过滤精度为17μm，透气度为1200L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为143Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率99.991%。
内层过滤材料为玻璃纤维滤材，定量为93g/m2，过滤精度为2.2μm，透气度为200L/m2/S，在风速为5.33cm/s的条件下空气阻力为170Pa，在测试颗粒0.3μm，风速为5.33cm/s的条件下过滤效率为99.99994%。其中玻璃纤维采用湿法成型。
利用热熔胶机在每层滤材之间喷热熔胶，形成厚度为0.44μm的胶丝后，在724Pa的压力条件下经压合形成复合型梯级过滤材料。
实验例1
对实施例1~8制得的复合型梯级过滤材料的性能进行测试，测试结果如表1所示。其中过滤效率稳定性为对实施例1~8所制的复合型梯级过滤材料在大气条件下存储180天后的过滤效率进行测试。其中容尘量采用在线烟气含尘量检测仪测试，过滤前，含尘浓度为350mg/m3。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。