Filtrai atlieka nepakeičiamą vaidmenį šiuolaikinėje pramonėje, gyvenime ir technologijose. Nuo geriamojo vandens valymo kasdieniame gyvenime iki cheminių žaliavų valymo pramoninėje gamyboje iki informacijos tikrinimo apdorojant duomenis, filtrai yra visur. Norint giliai suprasti filtrų veikimo mechanizmą ir veikimą, labai svarbu išsiaiškinti vidinius jų elementus.
Turinys
1. Filtravimo medžiagos elementai
(I) Pluoštinės medžiagos
(II) Akytos medžiagos
2. Funkciniai elementai
(I) Magnetinės medžiagos
(II) Jonų mainų dervos
3. Atraminiai ir konstrukciniai elementai
(I) Metaliniai rėmai
(II) Sandarinimo žiedai
4. Pramonės duomenų įžvalgos
(I) Rinkos dydis
(II) Filtro medžiagų paklausos dalis
5. Filtravimo elementų raidos tendencija
(I) Naudingi{0}}medžiagos tyrimai ir plėtra
(II) Intelektas ir funkcinė integracija
(III) Žaliųjų ir aplinkai nekenksmingų medžiagų naudojimas
Filtravimo medžiagos elementai
(I) Pluoštinės medžiagos
Sintetiniai pluoštai: poliesterio pluoštai ir polipropileno pluoštai dažniausiai naudojami filtruose tarp sintetinių pluoštų. Poliesterio pluoštai pasižymi dideliu stiprumu, atsparumu dilimui ir atsparumu cheminei korozijai. Jie plačiai naudojami oro filtruose ir gali efektyviai sulaikyti kietąsias daleles, tokias kaip ore esančios dulkės ir žiedadulkės. Pavyzdžiui, pramonės įmonių vėdinimo sistemoje vidutinio efektyvumo oro filtrai, pagaminti iš poliesterio pluošto, gali išfiltruoti daleles, kurių dalelių dydis didesnis nei 1 mikronas, o filtravimo efektyvumas siekia iki 85%. Dėl gero cheminio stabilumo ir hidrofobiškumo polipropileno pluoštai dažnai naudojami vandens filtruose ir gali efektyviai pašalinti vandenyje esančias suspenduotas medžiagas, koloidus ir kitas priemaišas. Nuotekų valymo įrenginių paruošiamojo apdorojimo etape polipropileno pluošto filtrai gali sumažinti suspenduotų medžiagų koncentraciją žaliame vandenyje nuo 100 mg/l iki maždaug 20 mg/l.
Natūralūs pluoštai: natūralūs pluoštai, tokie kaip medvilnė ir vilna, taip pat gali būti naudojami kaip filtravimo medžiaga. Medvilnės pluoštai yra nebrangūs ir plačiai prieinami, todėl naudojami kai kuriuose paprastuose skysčių filtravimo scenarijuose. Pavyzdžiui, gaminant naminį vyną namuose, vyno likučiams filtruoti galima naudoti medvilnę. Vilnos pluoštas turi tam tikrą adsorbcijos gebą ir gali būti naudojamas tokioms medžiagoms kaip aliejus filtruoti. Filtruojant maistinį aliejų mažose maisto perdirbimo įmonėse, vilnos pluošto filtrai gali veiksmingai pašalinti aliejaus nešvarumus ir žymiai pagerinti maistinio aliejaus skaidrumą.
(II) Akytos medžiagos
Keramika: keraminėms medžiagoms būdingas atsparumas aukštai temperatūrai, atsparumas korozijai ir didelis mechaninis stiprumas, jos gerai veikia aukštos{0}}temperatūros dujų filtravimo ir didelio-tikslumo skysčių filtravimo srityse. Pavyzdžiui, plieno lydymo pramonėje naudojant aukštos temperatūros -kaminų dujų valymą, keraminiai filtrai gali stabiliai veikti esant aukštesnei nei 800 laipsnių temperatūrai, efektyviai išfiltruodami dulkes iš išmetamųjų dujų, kad išmetamų dūmų koncentracija atitiktų aplinkos apsaugos standartus (mažiau nei 50 mg/m³). Filtruojant skystus vaistus farmacijos pramonėje keraminiais filtrais galima pasiekti didelio tikslumo-filtravimą, sulaikant mikroorganizmus ir priemaišas, kurių dalelių dydis mažesnis nei 0,1 mikrono, ir užtikrinti skysto vaisto grynumą bei saugumą.
Aktyvuota anglis: Aktyvuota anglis turi turtingą porų struktūrą ir didžiulį specifinį paviršiaus plotą bei turi didelę adsorbcijos gebą. Jis plačiai naudojamas oro ir vandens valymo srityse. Patalpų oro valytuvuose aktyvuotos anglies filtrai gali efektyviai adsorbuoti kenksmingas dujas, tokias kaip formaldehidas ir benzenas, todėl patalpoje sumažėja kenksmingų dujų koncentracija. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad naujai renovuotose patalpose aktyvuotos anglies filtrai gali sumažinti formaldehido koncentraciją nuo 0,3 mg/m³ iki mažiau nei 0,1 mg/m³ per 24 valandas. Valant geriamąjį vandenį, aktyvintosios anglies filtrai gali pašalinti kvapus, pigmentus ir kai kuriuos organinius vandens teršalus, pagerindami geriamojo vandens skonį ir kokybę.
Funkciniai elementai
(I) Magnetinės medžiagos
Magnetinės medžiagos atlieka svarbų vaidmenį filtruojant skysčius, kuriuose yra feromagnetinių priemaišų. Pavyzdžiui, metalo apdirbimo pramonės pjovimo skysčio cirkuliacijos sistemoje magnetiniai filtrai, pagaminti iš nuolatinių magnetų arba elektromagnetų, gali greitai sugerti magnetines priemaišas, tokias kaip geležies drožlės ir geležies milteliai pjovimo skystyje, išlaikyti pjovimo skystį švarų ir prailginti jo tarnavimo laiką. Remiantis statistika, naudojant magnetinius filtrus, pjovimo skysčio keitimo ciklas gali būti pratęstas nuo pradinio 1 mėnesio iki 3-4 mėnesių, efektyviai sumažinant gamybos sąnaudas. ,
(II) Jonų mainų derva
Jonų mainų derva yra polimerinė medžiaga, turinti jonų mainų funkciją, dažniausiai naudojama vandens valymo srityje. Stipri rūgštinė katijonų mainų derva gali pašalinti kalcio, magnio ir kitus jonus iš vandens, sumažinti vandens kietumą ir užkirsti kelią nuosėdų susidarymui. Apdorojant katilų vandenį, po apdorojimo jonų mainų dervos filtrais, vandens kietumas gali būti sumažintas nuo 300 mg/l (skaičiuojant kaip kalcio karbonatas) iki mažesnio nei 50 mg/l, efektyviai apsaugant katilo įrangą ir sumažinant priežiūros išlaidas. Stipri šarminė anijonų mainų derva gali pašalinti anijonus, tokius kaip chlorido jonai ir sulfato jonai, kad pagerintų vandens grynumą.
Atraminiai ir konstrukciniai elementai
(I) Metalinis rėmas
Metalinis rėmas suteikia struktūrinę filtro atramą, kad būtų užtikrinta, jog filtro medžiaga eksploatacijos metu išliks stabili. Dėl atsparumo korozijai ir didelio stiprumo nerūdijančio plieno rėmai plačiai naudojami chemijos, maisto ir kitose pramonės šakose esantiems filtrams. Pavyzdžiui, maisto produktų ir gėrimų gamybos linijų filtruose nerūdijančio plieno rėmai gali atlaikyti aukštą slėgį ir temperatūrą, kad būtų užtikrintas normalus filtrų veikimas sudėtingoje gamybos aplinkoje. Aliuminio lydinio rėmai turi lengvo svorio ir mažos kainos pranašumus, todėl dažnai naudojami kai kuriuose oro filtruose, kuriems reikia svorio, pavyzdžiui, automobilių oro kondicionavimo filtruose.
(II) Sandarinimo žiedas
Sandarinimo žiedas yra pagrindinis elementas, užtikrinantis filtro sandarumą, kad skystis ar dujos nepratekėtų filtravimo proceso metu. Silikoniniai guminiai sandarinimo žiedai turi gerą atsparumą aukštai ir žemai temperatūrai ir gali būti naudojami nuo -60 laipsnių iki 250 laipsnių temperatūros diapazone. Jie tinka filtrų sandarinimui aukštoje arba žemoje temperatūroje. Fluoro gumos sandarinimo žiedai turi puikų atsparumą cheminei korozijai ir atlieka svarbų vaidmenį filtruose, kurie liečiasi su korozinėmis terpėmis, tokiomis kaip stiprios rūgštys ir šarmai.
Pramonės duomenų įžvalgos
(I) Rinkos dydis
Remiantis rinkos tyrimų institucijų statistika, pasaulinė filtrų rinkos dydis 2023 m. pasieks 45 mlrd. JAV dolerių, o iki 2028 m. turėtų išaugti iki 65 mlrd. Tarp jų didžiausią dalį užima pramonės srities filtrų rinka, kuri siekia 40%, daugiausia naudojama naftos chemijos, energetikos, metalurgijos ir kitose pramonės šakose. ,
(II) Filtravimo medžiagų paklausos dalis
Filtravimo medžiagų rinkoje sintetinio pluošto medžiagų paklausa sudaro didžiausią dalį, siekiančią 35%, daugiausia dėl plataus jų taikymo oro ir vandens filtravimo srityse. Aktyvintos anglies medžiagų paklausa sudaro 20 proc. Kadangi žmonių reikalavimai oro ir vandens kokybei ir toliau auga, jo paklausa rinkoje nuolat auga. Keraminių medžiagų paklausa sudaro 15 proc., o jos pritaikymas aukštos-temperatūros ir didelio-tikslumo filtravimo srityse palaipsniui didėja.
| Elemento kategorija | Konkrečios medžiagos | Rinkos paklausos dalis | Pagrindinės taikymo sritys |
| Filtro medžiagos kategorija | Poliesterio pluoštas | 20% | Oro filtravimas (pramonės įmonės, komercinių pastatų vėdinimo sistemos) |
| Polipropileno pluoštas | 15% | Vandens filtravimas (nuotekų valymas, pramoninis vandens paruošimas) | |
| Keramika | 15% | Aukštos{0}}temperatūros dujų filtravimas (plieno lydymas, cemento gamyba), didelio-tikslumo skysčių filtravimas (farmacija, elektronika) | |
| Aktyvuota anglis | 20% | Oro valymas (patalpų, automobilių), vandens valymas (geriamojo vandens valymas, nuotekų valymas) | |
| Funkcinių elementų klasė | Magnetinė medžiaga | 8% | Metalo apdirbimas, pjovimo skysčių filtravimas mašinų gamybai |
| Jonų mainų derva | 10% | Vandens valymas (katilinis vanduo, pramoninis gryno vandens ruošimas) | |
| Atraminiai ir konstrukciniai elementai | Nerūdijančio plieno rėmas | 6% | Filtrai chemijos, maisto ir gėrimų pramonei |
| Aliuminio lydinio rėmas | 4% | Automobilių oro kondicionavimo filtrai, buitiniai oro valytuvai | |
| Silikono gumos sandarinimo žiedas | 3% | Filtrų sandarikliai aukštos ir žemos temperatūros aplinkoje | |
| Fluoro gumos sandarinimo žiedas | 2% | Filtrų sandarikliai, besiliečiantys su korozinėmis medžiagomis, tokiomis kaip stiprios rūgštys ir šarmai |
Filtrų elementų raidos tendencija
(I) didelio našumo{0}}medžiagų tyrimai ir kūrimas
Nuolat tobulinant įvairių pramonės šakų reikalavimus dėl filtravimo tikslumo, efektyvumo ir stabilumo, didelio našumo{0}}filtrų medžiagų tyrimai ir kūrimas tapo tendencija. Pavyzdžiui, nanopluošto medžiagos turi didesnį filtravimo efektyvumą ir mažesnį atsparumą dėl savo unikalios nanoskalės porų struktūros, todėl tikimasi, kad jos bus plačiai naudojamos oro ir vandens filtravimo srityse. Naujos sudėtinės filtrų medžiagos sujungia skirtingų medžiagų pranašumus, kad atitiktų filtravimo poreikius sudėtingomis darbo sąlygomis.
(II) Intelektas ir funkcinė integracija
Ateityje filtro elementai vystysis intelekto ir funkcinės integracijos kryptimi. Magnetinis filtras yra integruotas su jutikliu, kad būtų galima stebėti magnetinių priemaišų kiekį skystyje realiu laiku ir automatiškai reguliuoti filtravimo intensyvumą. Jonų mainų dervos filtras kartu su daiktų interneto technologija gali nuotoliniu būdu stebėti dervos mainų pajėgumus, laiku priminti apie pakeitimą ar regeneraciją ir pagerinti vandens valymo efektyvumą.
(III) Žaliųjų ir aplinkai nekenksmingų medžiagų naudojimas
Didėjant aplinkosauginiam sąmoningumui, ekologiškų ir aplinką tausojančių filtravimo medžiagų naudojimas palaipsniui didės. Biologiškai skaidžioms natūralaus pluošto medžiagoms ir perdirbamoms sintetinio pluošto medžiagoms bus skiriama daugiau dėmesio, kad būtų sumažintas atliekų poveikis aplinkai panaudojus filtrus.