第一節 纖維原材料
一、納米纖維原材料
納米纖維介質多以復合結構形式使用，先進的設計理念實現了最佳的精密過濾效果，因此也成為了新一代高效率過濾與分離介質材料。濾材通常由三個功能層構成，即：其一為介質功能層，該層承接初過濾功能，并具有很高的容垢能力，可防止過濾操作中可能出現的堵塞現象；其二為納米纖維層，承擔精細過濾角色，具備較高的過濾效率和較低的壓力降；其三即支撐層，保護納米纖維層，提供剛性支撐，賦予介質良好的撓性，保證介質的耐折疊性和耐用性。
（一）過濾/分離用納米纖維
納米材料獨特的尺寸效應，為開發新一代纖維基過濾與分離介質提供了可能。一般來說，納米材料的尺寸效應與其比表面積有關，高的比表面積可賦予纖維高反應性能和吸附性能。納米纖維的孔隙率、孔隙尺寸、獨特的力學特性以及通過改性可賦予介質新的化學和物理功能的特征，展現了其在使用性能和成本效率上的優勢。
納米纖維濾材具有很高的初始效率和運行效率，且壓力降很低。以杜邦公司克重為10g/m2的HMT納米纖維過濾介質試樣為例，與同類型常規濾材進行比較。前者的過濾效率達99%，流量300～350mL/（min·cm2），容垢能力1.6g，初始壓力降0.4psi；而后者的過濾效率僅為91%～92%，流量10mL/（min·cm2），容垢能力1.1g，初始壓力降1.6～1.8psi。從中可以清晰地看出納米纖維濾材性能上的優勢。
納米纖維介質過濾系統的污垢顆粒物多集中在納米纖維層的表面，易清洗，能耗低。而常規濾材操作中，污垢顆粒物同時進入基布層，清洗量大，能耗高。表4-1為筒式過濾器年運轉期限中的能耗數據對比。
表4-1 納米纖維濾材的1年生命周期成本（30組過濾器）
單位：美元
與傳統過濾介質相比，納米纖維濾材由于過濾效率和濾材表面負荷等特點，其使用壽命相對更長。
納米纖維濾材結構的配置可以選用多種基布，可形成結構不同、使用性能各異的濾材。目前使用的基層材料主要包括合成短纖維梳理型非織造布、紡粘非織造布和熔噴非織造布。支撐層基布的改性處理可以賦予濾材新的功能，如抗靜電性、耐熱性和抗濕熱性等。
非織造布被廣泛用于過濾/分離操作中，可作為深度過濾介質的表面層。如熔噴非織造網材多使用PP、PET或PA為原料，在粗預過濾操作中，這些介質的孔尺寸控制在1～10μm，實際使用時其范圍可寬達1～200μm，孔隙率達40%～95%，基重在0.5～300g/m2。
濾材用紡粘非織造布多系PET、PP或PA產品，主要充當復合結構過濾介質的支撐層，而與其匹配的納米纖維網的單絲直徑為5～1000nm，孔隙尺寸為50～300μm。在微細預過濾操作中，納米纖維網介質的使用性能與膜材料的表面過濾（孔隙＜1μm）相似，具有非常低的水力阻力和良好的結構特性。表4-2為幾種常用濾材介質的結構特性比較。
表4-2 常用濾材介質的結構特性比較
為優化濾材纖維網單絲細度的分布，研究人員在紡熔非織造布成形方面也有許多嘗試。如圖4-1（彩圖2）所示，微細旦纖維與納米纖維進行復合，復合結構的濾材可省略后序的黏合處理工序。
圖4-1 新型微米—納米纖維濾材成形裝置
（二）過濾/分離用納米纖維生產工藝的發展
納米纖維的使用可以追溯到第二次世界大戰時期。截至目前，已實現規模化生產納米纖維的主要有靜電紡絲、熔噴非織造工藝和雙組分紡絲工藝。近十幾年間，納米纖維技術呈多樣化發展趨勢，已商業化并投入使用的納米纖維生產工藝不少于10種，諸如強力紡、離心紡以及原纖化技術等都取得了實質性進展。其中美國H&V公司開發的新一代納米纖維涂敷工藝即“Nanoweb”工藝已投放市場多年，在工業水處理中取得了非常好的市場口碑。
1.靜電紡納米纖維的加工 傳統靜電紡絲工藝不適宜規模化生產的要求，Elmarco公司開發的“Nanospider”技術是無針靜電紡絲工藝，在效率、成本、成形組件及纖網品質均一性方面具有一定的優勢。使用中，其紡絲壓力降為169Pa，波動變異6Pa，變異系數4%，在生產單位面積質量（克重）低至0.063g/m2的產品時，變異系數可控制在5%以內。
“Nanospider”對原料的適應性較強，可以加工高聚物、生物聚合物以及氧化鋁、二氧化鈦等無機材料。目前，在過濾領域已投入試驗和使用的納米聚合物纖維品種較多，表4-3為部分納米纖維過濾介質常用的聚合物及其溶劑類型。
表4-3 部分納米纖維過濾介質常用的聚合物及其溶劑類型
靜電紡絲設備可以依據產品特點，以模塊化設計供給用戶，目前市場上可提供的專用納米纖維生產線有空氣過濾介質生產線、吸音材料生產線以及鋰離子電池隔膜生產線等。近年來，專為過濾材料配置的納米纖維生產裝置采用了熔法成形工藝，具有十分好的成本優勢，受到用戶青睞。
目前，靜電紡納米纖維已廣泛應用于過濾與分離操作，主要包括水凈化和重金屬污水的處理、離子交換法工業污水處理、飲用水的處理以及油品和燃油過濾系統等。表4-4為靜電紡絲生產工藝特征。
表4-4 靜電紡絲生產工藝特征
2.熔噴工藝制納米纖維 熔噴法納米纖維技術已實現了規模化生產。美國Arthur公司納米熔噴非織造布設備的擠壓機使用壓力為1500psi，單頭幅寬300mm，紡絲頭孔密度為64孔/英寸，納米纖網單絲直徑為400nm。
Hills（希爾斯）公司在亞微米—納米熔噴非織造布技術開發方面取得了重大進展。在熔噴納米纖維網的生產中，其螺桿擠壓機通常配置4個加熱區，并附水冷區，以降低聚合物加工過程中可能出現的降解現象。使用熔融指數（MFI）為1800的Exxon-6936聚丙烯（PP）樹脂進行加工，新型紡絲組件的長徑比達200，表4-5為熔噴納米纖維紡絲組件的技術特征。
表4-5 熔噴納米纖維紡絲組件的技術特征
加工熔噴納米纖維網時，當產品克重為2.5、5.0或10g/m2時，生產效率通常為0.0125～0.1g/（孔·min），加工速度為14.85m/min；當產品克重為20g/m2時，生產效率為0.214g/（孔·min），加工速度為15.6m/min；當生產克重為0.22、0.33、0.50或1.5g/m2的產品時，生產效率為0.002～0.0055g/（孔·min），加工速度為14.5～33m/min。
目前，幅寬1600mm的熔噴法PA納米非織造布生產中，纖維網單絲直徑主要分布在300～1500nm范圍。如以年運轉時間4000h、產品克重2.5g/m2、納米纖維單絲直徑在330nm左右計算，則其年生產能力可達26750kg，相當于40個靜電紡絲成形單元的產能。
熔噴非織造技術的進步使得生產接近納米級的熔噴纖維成為可能，加之低成本、高效率、無溶劑、工藝流程簡單等優勢，使其產品成為高效過濾市場最具競爭力的材料之一。與紡粘和針刺、濕法非織造過濾介質相比，熔噴非織造過濾介質蓬松性更好，具有良好的控污能力，尤其在高效率精細過濾領域應用廣泛。目前，熔噴非織造過濾介質已經滲透到液體和空氣過濾的各個應用領域，在未來市場有望迎來快速增長。據GVR的預測，未來幾年熔噴技術增長速度最快，2015～2024年，全球熔噴非織造過濾介質市場規模將由11.66億美元增長至25.76億美元，年均復合增長率將達到8.3%（圖4-2）。
圖4-2 2010～2024年全球不同工藝非織造過濾介質的市場估值及預測
3.混合膜—新型納米纖維過濾介質 杜邦公司開發的HMT混合膜技術，作為過濾介質兼具非織造布和膜材料的結構特征，纖維網主體單絲直徑為400nm，是采用全新的紡絲工藝生產的納米纖維濾材。
當用作液態物料過濾時，HMT可以在135℃條件下使用，過濾效率為熔噴過濾介質的2～3倍。與傳統濾材不同，HMT混合膜具有過濾效率高、纖網均勻等優點，孔尺寸為0.5～0.6μm，在過濾過程中顯示出了非常好的耐用性。
HMT混合膜采用100%的PA 66樹脂，纖網克重1.0g/m2，單絲直徑分布為100～1000nm。與常規過濾介質相比，其過濾效率（對直徑為1μm的顆粒物）比常規濾材的高92%，達99%；初始壓力降低于普通濾材的1.75psi，為0.4psi；容污能力高于普通濾材的1.1g，達1.6g；流量高于普通介質的98mL/（min·cm2），達340mL/（min·cm2）。
據悉，HMT混合膜已在膜系統的預過濾、燃油過濾、生物制藥以及食品飲料等工業領域使用，常用混合膜的克重為16～32g/m2。
4.吸附分離用納米碳纖維與碳納米管 碳納米管纖維（CNF）單絲直徑一般為70～200nm，長度為50～100μm，目前已實現商業化生產。CNT的結構、尺度、制造工藝和成本與碳纖維不同。目前全球CNT的生產能力達4600t/a，可確認產量約為2300t/a。CNT具有高流量、高選擇性、高熱穩定性特點，具備在良好的低溫下運轉的條件，被視為新型吸附材料，尤其是在水處理和凈化領域，市場潛力較大。CNT材料的高吸附能力，使其可有效地從污水和地表水中吸附分離重金屬或放射性物質，但同時也面臨著技術、成本、潛在的環境影響等問題。觀察CCVD—PFR或CCVD—PBR碳納米管的制作工藝，CNT的生產效率達595kg/h，加工成本在25～38美元/kg，而商業化制造成本高達80美元/kg，實現大規模工業化生產的成本應在1200美元/t左右（純度＞97%）。表4-6為碳納米纖維與碳納米管的技術特征。
表4-6 碳納米纖維與碳納米管的技術特征
（三）納米纖維在過濾與分離作業中的應用
1.納米纖維在水過濾中的應用 納米纖維的開發和使用，為快速開發新一代水系統提供了機遇，也為建設高效率、模塊化、多功能的高端可用水和廢水處理系統、經濟利用非常規水資源、擴大水供給提供了嶄新的開發空間。
相關試驗結果顯示，利用瓶級PET切片做原料的納米纖維濾材更適宜用作微濾操作中的預過濾。研究人員還發現表面改性可以有效改善回收PET濾材的過濾性能。
含菌污水的凈化是世界性課題，目前使用的化學殺菌方法，即氯氣或紫外（UV）殺菌方式存在著諸多弊端，殺菌過程會產生新的危害，且存在著高成本的困擾。
PU納米纖維與微細旦PP或聚酯纖維網片作為支撐層的過濾介質，可以有效地對含菌污水進行凈化處理。PU納米纖維過濾介質系復合結構，其中PU納米纖維網的克重為0.3g/m2、0.5g/m2、1.9g/m2或3.8g/m2。納米纖維制備使用Nanospider設備，紡絲液配置選用DMF溶劑，PU濃度控制在13.5%，其纖網的單絲直徑在80～250nm，孔尺寸控制在50～430nm。
PU納米纖維過濾介質的過濾效率試驗數據顯示，使用克重為3.8g/m2的納米纖維濾材，細菌的去除和凈化效果均優于常規使用的微濾膜。
捷克國家科學院與Elmarco公司合作開發了苯乙烯納米纖維基離子交換劑，用于快速水處理過程。苯乙烯納米纖維基離子交換劑的制備主要包括兩個部分：一是苯乙烯納米纖維制備，即采用回收再利用的苯乙烯樹脂為原料，以芳香族溶劑和極性惰性溶劑混合體配置紡絲液，在Nanospider靜電紡絲裝置上成功得到單絲直徑為90～350nm的纖維網，整個苯乙烯納米纖維成形過程具有環境友好特征；二是在苯乙烯納米纖維的改性處理中，經過磺酸化完成交聯的苯乙烯納米纖維，單絲直徑將從350nm增長到500nm，重量增加150%。
試驗結果顯示，在不計離子交換樹脂床層高度因素下，苯乙烯納米纖維基離子交換劑在深度水凈化處理中的吸附能力明顯提升。從吸附半衰期觀察，納米纖維離子交換劑相比于傳統顆粒離子交換樹脂而言明顯加快。試驗數據表明，納米纖維離子交換劑的交換能力和速度要遠高于傳統顆粒狀的離子交換樹脂。目前在苯乙烯納米纖維基離子交換劑的研究中，功能基團RSO 4的離子交換能力達到5.2meq/g（干態）。
與其他微孔結構的吸附劑不同，CNT高長徑比和高比表面積特征，使其對大分子、生物分子和微生物具有十分高的去除能力，可以有效地從水中屏蔽掉細菌、天然微生物（NOM）和革蘭氏細菌的毒性。表4-7為用作飲用水凈化的CNT的類型及其結構特征。
高濃度含鉻地表水具有極高的毒性和致癌性，給公共安全和人類生存造成了直接威脅。含鉻工業污水的濃度通常為0.2～0.5mg/L，主要源于污水處理廠、機械設備加工工業以及農用加工企業等。這類廢水的吸附劑常采用活性炭外包覆碳納米管。吸附分離處理過程為間歇方式分批次處理。吸附條件為：pH為2，反應時間60～240min，吸附設備所配置攪拌翼的攪拌速率為100～200r/min，吸附效率（即每克吸附劑對鉻的吸附量）達9.0mg/g。
表4-7 水處理用CNT的類型與技術特征
大量的研究實踐表明，CNT對重金屬如銅、鉛、鎘、鋅等離子有很強的吸附能力。CNT的功能性基團是靠靜電引力和化學黏合力吸附金屬離子的，表面氧化處理可以強化CNT的吸附能力。
宇宙飛船上的水被視為無價，需要回收再利用。通常在低地球軌道運行的航天器上使用的水，成本約為8.3萬美元/加侖。宇航員的汗水及尿液亦并入水回收系統，通過納米纖維介質施以凈化處理，以去除不純物，包括霉菌、病毒、有機碎片、寄生物以及溶解性金屬如鐵和鉛成分等。
美國奧斯龍公司立足于Argonide公司（印度）的鋁納米纖維技術，完成了商品名為“Disruptor”的納米鋁纖維介質材料的商業化生產。期間該項技術得到了美國國家航空航天局（NASA）的支持，目的是開發適應航天器工作條件的水循環和凈化系統。
Disruptor技術采用濕法成形工藝，鋁納米纖維的單絲直徑僅為2nm，長度為250～300nm，比表面積為350～500m2/g。過濾介質的結構為氧化鋁納米纖維復合在直徑為9.65mm的玻璃纖維上，介質的孔尺寸為2μm。由于鋁納米纖維過濾介質的巨大表面積和鹽基電荷原因，單層結構的Disruptor介質對直徑為0.025μm的顆粒物的去除率可達98%，兩層結構濾材的去除效率則高達99.98%，3層復合結構濾材的污垢去除率可控制在99.9999%左右。航天器中飲用水凈化及循環系統使用的Disruptor過濾介質由3層組分構成（圖4-3），包括：芯層，為鋁納米纖維層或反應層，由直徑為2nm的鋁納米纖維、顆粒狀活性炭及抗霉菌劑組成；2個表面層或支撐層，采用PET紡粘非織造布制成。
圖4-3 Disruptor過濾介質結構
目前厚度為0.8mm、基礎克重為200g/m2的Disruptor過濾介質具有十分好的離子交換功能、吸附能力以及有效去除病毒的功能。該飲用水凈化技術也已大量進入民用市場，產品的部分技術經濟指標見表4-8。
表4-8 Disruptor納米纖維過濾/分離介質與其他過濾介質的技術經濟性對比
2.納米纖維在食品加工和飲料工業過濾中的應用 意大利Bea公司開發了商品名為“Vinotrak”的濾材。這是一種將PP納米纖維與單絲直徑為0.5～0.8μm的硼硅酸微細纖維織物作為支撐底布的復合濾材，目前，其已在食品及飲料工業上得到應用。作為一種復合介質，Vinotrak濾材的上下表層為支撐層，中心芯層和外層均為PP纖維網墊，系一熱熔結構產品。該濾材具有去除微生物功能，容垢能力高，易清理，可消毒處理，介質無毒，已取得FDA的相關認證。H&V公司開發的新一代納米纖維濾材NanoWeb也已廣泛用于食品加工和飲料工業，其納米纖維涂層濾材與傳統靜電紡絲介質的性能對比見表4-9。
與傳統靜電紡納米纖維介質相比，新型納米纖維涂層介質生產產品的彈性高，耐用性更優，成本也更具競爭優勢。Nanoweb介質采用的纖網單絲直徑為300～500nm，網的厚度為15～30μm。通常支持層基布使用纖維素纖維濕法非織造布、合成纖維梳理型非織造布、玻璃纖維以及紡熔非織造布，濾材介質的厚度為100～200μm。納米纖維涂層介質質地柔軟，可折疊性好，不存在濾材復合結構的剝離或脫落缺陷。濾材生產過程不使用溶劑，因而不存在溶劑浸出問題，具備食品飲料加工和生物醫學等領域的應用條件。
表4-9 納米纖維涂層濾材與傳統靜電紡絲介質的性能對比
3.納米纖維在汽車燃油過濾中的應用 保持燃油系統的潤滑、冷卻和潔凈狀態是汽車或輕型卡車引擎正常運轉的基本要求。一款性能優良的過濾介質可以有效提高乘用車燃油系統的效率，改善引擎磨損狀況，增加汽車運行里程，延長使用壽命。20世紀50年代以來，汽車引擎噴油嘴的使用壓力從20000psi提高到40000psi。壓力增加的條件下，即使最小的污垢顆粒物對噴嘴的磨損亦是致命的。因此，提供高性能的過濾介質，保持燃油循環系統的清潔有明顯的技術經濟意義。表4-10為采用納米纖維過濾介質和纖維素濾材的燃油過濾系統的經濟效能對比。
表4-10 納米纖維過濾介質與纖維素濾材燃油過濾系統的經濟效能對比
商品名為“Nanonet”納米纖維用作汽車燃油系統的過濾介質也取得了明顯的經濟效益。其高速公路行車里程實驗結果表明，采用它后汽車的行車時間可從30000h（229萬英里）提高到71000h。
新型納米纖維介質多為復合結構濾材，目前可提供的主要有兩種產品系列：一為4層復合過濾介質，由支撐層、熔噴非織造布層、納米纖維網和熔噴非織造布構成，如圖4-4（彩圖3）所示；另一品種采用5層復合形式，包括頂部支撐層、流量層、功效層、納米纖維網及紡粘非織造網支撐強化層。
圖4-4 Nanonet燃油過濾介質的結構圖
Nanonet過濾介質已廣泛用于轎車和輕型卡車（圖4-5）。在針對其過濾性能進行的試驗，即對直徑為4μm污垢粒子的阻隔測試中，納米纖維過濾介質的過濾效率可達99.9%，而傳統濾材為98.7%。
圖4-5 采用Nanonet過濾介質的車用燃油系統過濾器
國內東華大學的研究人員在高性能乘用車引擎油過濾介質的研究中，使用PVA原料，采用靜電紡絲方法制得納米纖維網材，單絲直徑控制在760～997nm。選擇聚酯非織造布、玻纖非織造布和棉漿濾紙為基布。
4.納米纖維在生物過濾中的應用 生物制藥產業是高度依賴過濾與分離技術的行業。2016～2020年，全球生物醫藥過濾介質市場的年增長率達10.2%。生物制藥視產品不同配置相應的加工工藝以達到嚴格的品質要求，通常涉及凈化操作、病毒去除和無菌過濾等過程。
美國Zeus公司開發的商品名稱為“Filtriq”的過濾介質，使用PTFE膜與納米纖維材料復合，濾材具有三維結構，可用于高純度制藥工業的液體物料的過濾操作。介質獨特的結構賦予其輕薄以及良好的耐熱性和耐化學性，可在260℃條件下使用，并顯示出高流量。
此外，該公司開發了Bioweb系列濾材，即采用靜電紡工藝制得的PTFE納米纖維，纖網單絲直徑分布在微米—納米范圍。濾材具有優良的耐化學性，可用作醫用和工業生物制品的特種過濾操作。
相比膜材料，納米纖維易于實現規模化生產，價格低廉，是改善腎衰竭病人臨床治療狀況的重要方法。日本國家材料科學研究所（NIMS）的研究人員將納米纖維網用于血液凈化系統，可以替代傳統的透析裝置。該血液凈化介質取材于與血液相容性優良的聚合物，即聚乙烯—乙烯醇（EVOH）與沸石的混合體。納米纖維制備采用靜電紡絲方法。圖4-6為使用沸石—聚合物納米纖維介質材料的可穿戴醫療器械，為腎功能衰竭病人帶來福音。
我國的相關研究人員使用靜電紡絲方法制得聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）納米纖維網，與熔噴非織造布材料復合后制得了過濾介質，用作血液過濾。天津工業大學的研究團隊以聚丁二酸丁二醇酯（PBS）為原料，采用靜電紡絲方法制得了纖維網，然后選用熔噴和紡粘非織造布為基布形成了復合結構的過濾介質。該項研究利用單針頭靜電紡絲實驗臺，紡絲液濃度為12%，溶劑使用三氯甲烷/異丙醇（組分比70/30），添加0.1%～1.0%的氯化鋁，纖維網單絲直徑分布在1585～2125nm。PBS復合結構介質可用于血液過濾，過濾效率達99.99%。
二、合成纖維原材料
（一）PP纖維
PP纖維是用途廣泛的過濾介質材料，具有優良的耐酸耐堿及耐溶劑性能。目前，PP纖維制品占據著紡絲成網非織造產品80%的市場份額。PP單絲、復絲機織物、熔噴法非織造布（MB）、紡粘非織造布（SB）、空氣黏合織物以及噴紡紗（Sprayspun）等廣泛用于冷態過濾、油漆噴涂間、噴霧過濾、螺旋成型濾芯、脫水輸送帶以及專門用途的MB織物真空清潔袋。
圖4-6 配置納米纖維介質的腎功能衰竭病人用可穿戴醫療器械
德國Reimotec公司Φ0.15～1.0mm，Φ1.0～2.0mm單絲機織物，意大利Sima公司商品名“Technofil”PP167-1100dtex單絲織物已廣泛用于過濾操作。
PP短纖維濕法非織造布作為膜材基布，用在可清洗RO/UF膜螺旋成型組件。PP短纖維織物也是廣泛使用在HVAC空氣過濾器的重要介質材料。MB產品可以制作各種細度的過濾介質。在液相過濾中，已在飲料和食品加工過濾、廢水過濾、化學加工過濾以及油漆及乳膠過濾等方面使用，主要用于面罩、過濾柵板、空調系統和車間凈化。
MB過濾介質可以加工成袋狀、柵板狀或過濾柱芯型。通常MB網材要與其他材料復合，如與PP紡粘非織造布，形成多層結構的過濾制品，復合濾材具有更好的使用性能。在空氣過濾操作中，MB過濾介質性能受MB成型條件的影響，即PP樹脂的MFI規格選擇，MB成型工藝，復合層材料的選擇及復合結構等，都會影響PP過濾介質的空氣透過效率和孔隙尺寸。
（二）PET纖維
PET單絲機織物用于市政污水設施脫水處理。Sefar過濾設備公司提供的PET單絲織物，可用于血液過濾。日本帝人公司濾料用PET單絲，直徑為0.2～0.9mm，其919R為高模低收縮型單絲，在采礦業、食品工業的廢水處理中使用。帝人公司的Elas-Ter單絲具有自潔功能。
聚酯與共聚酯纖維的濕法非織造布，用作RO/UF膜材的支撐材料，也可作為黏合纖維組分，用于制取玻璃纖維或纖維素纖維的黏合織物，在特定的過濾工藝中使用。PET非織造布已用于泳池過濾，并已廣泛用作折疊型分離裝置和液態物料微孔過濾膜的支撐材料。
美國南卡州立大學采用海島型雙組分紡粘法制得微細旦纖維網，經水刺黏合處理，產品主要用于液相精密過濾。德國Saxonian紡織研究所采用裂片型雙組分紡粘法制得微細旦纖維網，裂片數16，單絲纖度達0.1dtex，纖維網具有十分大的比表面積，可用作精密過濾介質。
在空氣過濾方面，PET纖維針刺非織造氈占據著極為重要的位置。集塵和灰塵捕集裝置在糧倉、水泥生產、高嶺土加工、鑄造車間以及磨削加工工業方面有很大的市場。Donaldson公司使用美國PGI公司聚酯紡粘非織造網材，經過水刺工藝處理的產品即“Du-rolife”用于空氣過濾。西班牙Logrotex公司的“Legiotex”非織造工業氈是專門用于過濾的抗霉菌過濾材料。該產品由多種纖維材料組合，對人健康無傷害，并可依據產品要求改變產品的孔隙尺寸。使用中具有阻止生物膜形成的功能，對水、溫度和化學制劑穩定。“Legiotex”非織造布過濾氈有兩個基本規格，即水過濾系列和空氣過濾系列，已廣泛用在過濾伐、板式過濾器、冷卻塔、空調系統、加濕器、噴霧器、氣溶膠工作間、澆灌系統以及衛生循環用水系統等。
歐洲最大的聚酯企業之一的Advansa公司使用聚酯短切纖維，濕法成型非織造布產品用在過濾操作。使用的1.7dtex短切纖維，強力為4.5～5.2cN/dtex，伸長率為18%～40%，192℃熱空氣下干熱收縮2%～7%。目前PET短切纖維纖度趨于細旦化，規格為0.35～0.5dtex的已在實驗中。
（三）含氟聚合物纖維
在過濾工業領域，含氟聚合物纖維的使用量增長最快，并展現出十分好的應用前景。這主要是基于含氟聚合物具有的化學惰性和耐高溫性能。含氟聚合物纖維材料是電子工業使用最多的過濾介質之一。用于酸和腐蝕性化學制劑處理，諸如酸洗設備的壓墊和微型芯墊等。
E-CTFE聚合物（三氟氯乙烯—乙烯共聚物）的熔噴非織造布作為過濾介質具有特別性能，即過濾操作中，可以攜帶某種難于反應的液體，使其能夠經受住超純水的臭氧化處理，進而制得醫療用非蛋白結合水。
過濾介質組裝經常使用PTFE和PVDF微孔膜和PFA為支撐織物。PVDF超級過濾膜，可用于分離化學凝聚體。奧地利Lenzing公司開發的PTFE纖維，商品名“Profilen”，其中短纖維和機織紗作為過濾介質已廣泛用于過濾與分離操作。“Profilen”針刺過濾氈十分易于清洗，制品不易變形，具有高過濾效率和極高的性價比。
100%的Profilen過濾氈多使用針刺后處理工藝，而采用水刺工藝的過濾氈產品，其過濾效率即凈化空氣的灰塵含量明顯下降，屏蔽灰塵顆粒尺寸也有明顯變化。實驗結果顯示，采用水刺處理的Profilen過濾氈，凈化灰塵含量，由針刺氈的4mg/m3降至0.5mg/m3。表4-11為PTFE氈制得的過濾袋的使用性能。
表4-11 奧地利Lenzing公司PTFE氈過濾袋的使用性能
Profilen產品規格主要有織造用紗、縫線、短纖維、裂膜纖維及細旦紗，前三種產品主要用于過濾與分離操作。作為過濾介質材料，“Profilen”可在280℃的條件下連續運轉，瞬時溫度可達300℃。PTFE纖維呈自然白色，密度為2.17g/cm3，平均纖度為2.7dtex，一般纖度范圍為0.5～5dtex。
比利時Luxlon公司開發的商品名為“FluoroLarbons”的單絲系列，使用PVDF, ECT-FE, ETFE（四氟乙烯—乙烯共聚物）為原料，紡制過濾用單絲，具有優良的耐化學性，抗UV性能，其正常的使用溫度條件為180～220℃。近年來，PVDF纖維的獨特的耐化學藥品性能，壓電和熱電性能，引起了產業用紡織品廠家關注。PVDF纖維有十分低的降解性能，目前使用PVDF為原料，制得的單絲、中空纖維以及熔噴法非織造布產品，在過濾與分離工業操作中得以使用。特別是PVDF靜電紡非織造布產品，大大提升PVDF過濾介質的品質。
（四）高性能聚合物纖維
德國Ticona公司認為，高性能工程聚合物具有比較寬的熔融黏度范圍，可以加工成各種各樣產品，諸如復絲、單絲、短纖維、紡粘及熔噴法非織造布等。這些產品在建筑、醫用紡織品等領域有巨大的應用空間，而在過濾分離工業中的應用最為引人關注，部分高性能聚合物纖維濾材見表4-12。
表4-12 部分過濾介質用聚合物纖維材料使用性能比較
PES（聚醚砜）聚合物，具有替代纖維素醋酸酯、PA或在一定程度上替代PVDF作為RO/UF膜材聚合物。業內人士十分看好PES在水過濾、折疊形式分離器、過濾介質芯及分離用途的輸送帶領域的應用前景。近年來，PPS與間位芳香聚酰胺纖維都用于袋式過濾器，其優良的耐熱性能已經取得了市場的普遍認可。Doilen公司使用Ticona公司的PPS樹脂，開發了高性能PPS長絲系列，其商品名為“Diofort”，產品即D100T和D200T系列，規格為1100dtex/550f。產品廣泛用于垃圾焚燒工廠，鋼鐵企業和水利裝備制造企業的粉塵過濾。
德國Nexis公司生產的專門用于過濾介質的PPS短纖維，其商品名為“Nexylene”，有S902型產品系列，纖密度/切斷長度為1.3dtex/60mm、2.0dtex/60mm，強度為38cN/tex、伸長為40%，卷曲度為14%～16%，卷曲數為9～10個/25cm、熱空氣收縮率為5%。“Nexylene”產品主要以短纖維梳理型非織造布形式使用。
PPS具有良好的熱穩定性，長期耐溫190℃，熱變形溫度在260℃，200℃以下熱收縮率為5%～7%，熔點為285℃，是一種耐高溫、耐酸堿、抗水解性能極好的濾料，可抵抗多種酸、堿和氧化劑的化學腐蝕，具有較好的耐水解能力，特別適合在高濕的煙氣中使用，典型用途是用于城市垃圾焚燒爐、燃煤鍋爐、熱電聯產鍋爐上的脈沖袋式過濾器中，滿足耐熱性能好、耐化學腐蝕和耐水解等要求。但在實際的工況條件下，煙氣中往往含SO2、SO3、NO、NO2等酸性氣體。
PPS針刺過濾材料要承受高溫、高濕以及酸性氣體的腐蝕，PPS纖維是由苯撐結構單元組成的，具有結晶度高，經固化交聯，具有很好的耐化學腐蝕性和水解性，在170℃以下不溶于溶劑，190℃以上溶于氯代芳香烴溶劑及雜環化合物中，在常溫下能經受多種酸堿鹽及化工介質的腐蝕，其耐腐蝕性僅次于PTFE纖維。但是它的耐氧化性差，在王水、硝酸等溶液中易氧化，使得苯環發生取代，硫原子受到氧化或是碳硫鍵遭到破壞。
“Nexylene”在高溫氣體過濾操作中，顯示出優良的使用性能。當在180℃工作條件下，歷經50天連續運轉后，過濾介質的強度保持率在82%～84%。同樣運轉時間時，在200℃工作條件下強度保持率在70%～71%。于220℃工作條件下，強度保持率在50%，比間位芳香聚酰胺纖維濾材要優越。
其他的工程聚合物中諸如PEI（聚醚酰亞胺）、PEEK（聚醚醚酮）和液晶聚合物（LCP）纖維材料，在過濾與分離領域也取得了消費者認可。
如Zyex公司生產的PEEK是一種耐高溫聚合物，其使用溫度為-65～260℃。直徑為0.15mm PEEK單絲機織網材，用于航空與汽車燃油系統過濾。直徑為0.15mm，0.30mm PEEK單絲濾袋用于制藥工業，粉末漿液脫水或熱黏合介質過濾。隨著生物技術的進步，生物聚合物將會在過濾工業領域占有非常重要位置。目前PLA纖維作為可持續利用，或可焚燒的過濾介質材料正進入消費市場。
德國STFI研究所使用回用PLA-R和Nature Works公司樹脂PLA-NW，成功紡制90～250g/m2（針刺工藝），33～107g/m2（水刺工藝）紡粘非織造布纖維網。于3000m/min成網速度下，制得的產品具有良好的機械性能。產品主要用于產業用紡織品，如過濾材料。
美國Tennessee大學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熔噴設備上，實現了雙組分MB紡絲成網。纖維網單絲直徑為2μm，產品專門用作微濾介質材料。
德國AMI公司與STFI紡織技術研究所合作開發的蜜胺（Melamine）改性熔噴法非織造產品，商品名為“Hipefibers”。產品適宜制作過濾與分離介質，其技術特征如下。
（1）MB纖維網單絲直徑為1μm。
（2）MB纖維網具有自黏合性能，微孔結構。
（3）有非常高的比表面積。
（4）阻燃性能好，LOI達32。熱分解溫度為400℃，使用溫度為200℃。處于火焰條件下，纖維不收縮，不熔融，不熔滴。
（5）良好的熱尺寸穩定性。
（6）無毒，無刺激味。
用作過濾介質材料的“Hipefibers”面密度為35～250g/m2。后處理工藝視產品需要采用針刺或水刺工藝。通常，過濾介質為多層復合結構，即由Hipefiber/針刺非織造布/Scrim結構疏散織物/針刺非織造布四層構成。“Hipefibers”已廣泛用于高溫氣體過濾，灰塵/空氣過濾以及動力機械和小型機裝備的過濾部件。