مدیا های فیلتراسیون بی بافت

نویسنده: Chris Plotz
مترجم: فروغ خلیلی

تاریخ: JANUARY 20, 2022

منسوجات بی بافت معمولاً به عنوان مدیای فیلتراسیون استفاده می شوند. مدیای فیلتر بی بافت پارچه ای مهندسی شده است که از آرایش تصادفی رشته ها یا الیاف تشکیل می‌شود. این مدیا وظیفه خاص فیلتر کردن یا جداسازی اجزای یک سیال (هوا/گاز یا مایع) را دارد و همچنین به صورت ترکیبی به عنوان پیش فیلتر یا پشتیبانی برای سایر مواد در فرآیند فیلتراسیون و جداسازی عمل می کند. طیف وسیعی از دیگر مدیا های فیلتر وجود دارد، و منسوجات بی بافت به هیچ عنوان تنها موادی نیستند که برای فیلتراسیون استفاده می شوند. مواد جایگزینی نیز وجود دارند که شامل بسترهای دانه ای، رشته ها، اسکرین ها (غربال)، غشاها و سایر ساختارهای متخلخل می‌باشند. مدیای فیلترها تقریباً با توجه به کاربردهایی که ارائه می دهند بسیار گسترده هستند.

تنوع در مدیا فیلتر بی بافت

به عنوان مثال، یک مدیای فیلتر ملت بلون[2] برای فیلتر هوا با راندمان بالا مناسب است، اما همچنین می تواند به عنوان یک پیش فیلتر در کاربردهای مایعات نیز مورد استفاده قرار گیرد. ضمن اینکه ، بازدهی مدیا های فیلتر اسپان باند[3] با وزن مشابه، به طور قابل توجهی کمتر از ملت بلون در هوا و مایعات است، اما با فرض استفاده از پلیمرهای مشابه، استحکام و دوام بیشتری را ارائه می دهد. فیلترهای نمدی سوزنی نیز، که از پلیمرهای مشابه تولید می‌شوند، بسیار ضخیم‌تر و مستحکم تر از هر دو فیلتر بی بافت ملت بلون و اسپان‌باند هستند. در حالی که هر سه  نمونه مدیا از یک فیبر پلیمری منفرد ساخته شده‌اند، اما شکل و عملکرد آنها به طرز چشم‌گیری متفاوت خواهد بود و نمی‌توان آنها را به سادگی برای کاربردهای مختلف جایگزین کرد، و نتایج یکسانی را به دست آورد.

کاربردها

مواد بی بافت در بسیاری از زمینه‌های فیلتراسیون مورد استفاده قرار میگیرند. این منسوجات مخصوصاً برای کاربردهای فشار پایین، و به ویژه در طیف میکروفیلتراسیون جهت جداسازی ذرات، مناسب و قدرتمند هستند. به طور گسترده تر، منسوجات بی بافت را می توان در طیف وسیعی از دماها و مواد شیمیایی به کار برد.

همچنین در موارد زیادی منسوجات بی بافت برای ارائه سطح عملکرد مورد نیاز، به چالش کشیده می شوند. در کاربردهای فشار بالا معمولاً از سایر مواد متخلخل مانند فلز یا سرامیک استفاده می شود. مدیا های فیلتر ذرات درشت اغلب از ساختارهای بازتری مانند توری، مش و حتی ماسه استفاده می کنند. در حالی که ممکن است مقداری همپوشانی وجود داشته باشد، معمولاً منسوجات بی بافت برای جداسازی ذرات میکروفیلتراسیون در محدوده 0.1-10 میکرومتر مناسب هستند.

اصلاحات مدیاهای فیلتر بی بافت

برای اصلاح مدیاها چندین روش وجود دارد که می توانند عملکرد مدیا در فرآیند فیلتراسیون را تغییر دهند. یکی از روش‌های رایج، شارژ فیلتری است که ذرات باردار مخالف را جذب می‌کند. این روش به طور کلی کارایی جمع آوری ذرات کوچکتر را بهبود می بخشد. این نوع مدیای فیلتر در حین بارگیری ذرات، کاهش یافته و تخلیه بار الکتریکی (دشارژ) (و مدیای فیلتر دوباره به فیلتراسیون مکانیکی باز می گردد.

روش دیگر، اصلاح در آب دوستی و آبگریزی مدیا است. مدیای فیلتر هیدروفیل[4] (آبدوست) به راحتی با آب خیس می شود و به دلیل اختلاف کشش سطحی، روغن به سرعت از لایه مدیای فیلتر عبور می کند. آب در این حالت بسیار کندتر حرکت کرده و در سطح محیط فیلتر جذب می شود. که این امر موجب اتصال قطرات آب به یکدیگر می گردد. از سوی دیگر، اصلاح آبگریزی می‌تواند آزادسازی کیک گرد و غبار را تسهیل و عمر مدیای فیلتر را افزایش دهد.

تصویر توسط Fiberweb PLC تهیه شده است.

ابتکارات نوآوری

نوآوری‌های زیادی در پلیمرها به وجود آمده است. این نوآوری‌ها زمانی تکامل می یابند که به نانوالیاف تبدیل شده و به مدیاهای فیلتر بی بافت اضافه گردند. فن‌آوری‌های نانوالیاف می‌توانند راندمان فیلتراسیون را به طرز چشمگیری افزایش دهند، و به عنوان مثال جهت حذف انتخابی مولکول‌های گاز یا مولکول‌های زیستی خاص و پروتئین‌های درشت مولکول در کاربردهای فیلتراسیون برای ارائه خلوص بالا، استفاده شوند.

آینده

با نگاهی به 5 تا 10 سال آینده، مدیاهای فیلتر بی بافت مطمئناً به تکامل خود ادامه خواهند داد، و فرآیند های مهندسی مواد خام و اجزای ساختار، به افزایش کارایی و کاهش افت فشار درمدیا های فیلتر می انجامد. همسو شدن با  اصول اصلی چرخه ای[5]در صنعت فیلتراسیون، باعث افزایش محتوای بازیافتی از طریق چرخه‌های بیولوژیکی یا فنی پس از استفاده، می شود.

سرمایه گذاری انجام شده در فناوری های نوآورانه و مقیاس پذیر، از  اصول اصلی چرخه ای حمایت می کنند. این سرمایه گذاری ها استراتژی‌های مشخصی مثل: توسعه نوآوری‌های قابل رقابت، هم از نظر هزینه و هم کیفیت با مواد معمولی، و همچنین ایجاد اثرات پایدار مثبت در کل زنجیره ارزش منسوجات بی بافت را، دنبال می کنند.

لینک مقاله : https://www.filtnews.com/nonwoven-filtration-media/

[1] Nonwoven

[2] meltblown

[3] spunbond

[4] hydrophilic

[5]core circularity principles