Тел: +38 (044) 425-81-38 +38 (067) 240-91-48 +38 (096) 654-90-64 E-mail: office@ecoalliance.com.ua

Фильтровальные материалы: обзор и тенденции

Развитие фильтров для водо- и газоочистки изначально диктовалось такими требованиями, как снижение их размеров, повышение производительности и, главное, достижение более тонкой очистки. В дальнейшем большое значение приобрели расширение круга применяемых материалов, упрощение технологии их производства, поиск материалов, пригодных к переработке и утилизации.

В настоящее время используется очень широкий спектр синтетических полимеров (чаще всего - полиэтилен, полипропиленовые, полиамидные и полиэфирные волокна). Преимуществом пользуются термопласты, очень удобные для переработки экструзией, дающей возможность получать волокна, которые используются как в виде одиночных нитей, так и пряжи.

Значительным достижением последних лет стало уменьшение диаметра полимерных нитей. В практику уже входят волокна диаметром от 20 до 200 нм. Сегодня такие нановолокна производят из синтетических (полиамиды, полиэфиры, ароматические полиамиды, полиакрилаты), биологических (протеины, каллоген) материалов и активированного угля. Они позволяют получить мембраны, которые по своему действию подобны мембранам для обратного осмоса (задерживают крупные анионы, катионы Ca, Mg, ионы тяжелых металлов, крупные органические соединения) и в то же время имеют большую проницаемость для малых ионов натрия, калия, хлора и фтора. При этом мембраны на основе нановолокон обладают большей производительностью. Фильтровальные материалы, полученные из нитей и волокон, традиционно подразделяются на плетенные (тканевые), нетканые и сетчатые.

Тканевые материалы

За последние несколько веков процесс изготовления тканей почти не изменился. Так что усовершенствования в области производства тканевых фильтровальных сред касались лишь применения новых материалов. Если ранее они делались в основном из волокнистой, то теперь — из одно- и многонитяной пряжи. Это позволило, например, получать пряжу, способную нести электростатические заряды, что очень полезно при фильтрации воздушных смесей и газов.

В настоящее время разработаны также различные способы модификации поверхности тканевых фильтровальных сред, например, нанесением другого материала. В частности, может производиться ламинирование нескольких фильтровальных слоев.

Нетканые материалы

Нетканые фильтровальные материалы претерпели в последние годы сильные изменения. Ранее в этой области применялся, главным образом, войлок. Однако из-за малой разрывной прочности и низкой проницаемости его использование ограничивалось. От указанных недостатков войлочные фильтры избавляются после обработки поверхности смолами и пробивки пор необходимого размера. Совершенствование методов литья полимеров из расплава позволило начать производство экструзионных воздушно-наполненных полимерных волокон. Материалы на их основе потеснили на рынке модифицированный войлок. Новые технологии дали возможность получать волокна чрезвычайно малого диаметра, хорошо показавшие себя в осуществлении тонкой фильтрации. Из таких пластиков могут изготавливаться слоистые фильтровальные материалы типа «сэндвич». 

Сетчатые фильтровальные материалы

Кроме тканевых фильтровальных материалов, созданных переплетением нитей, существуют материалы в виде сеток, полученных из проволоки и одиночных пластмассовых нитей. Ввиду особенностей фильтрации их следует рассматривать в категории сит, характерной особенностью которых являются гарантированные размеры ячеек. Сита можно получать несколькими способами, самый распространенный из которых — спекание нескольких сеток. Для осуществления наиболее тонкой фильтрации используют многослойные сетки.

Пластиковые сетки ранее выпускались методом плетения, но сегодня их проще изготовить экструзией. Экструзионные сетки с широким диапазоном размеров ячеек и жесткой основой могут применяться в качестве относительно тонкой фильтрационной среды. Однако главным их применением является использование в изготовлении картриджей.

Фильтровальные картриджи

В настоящем время широкое распространение приобрели сменные фильтрующие элементы, которые чаще всего называются картриджами. После выработки своего ресурса они выбрасываются или регенерируются. Картриджи представляют собой законченную конструкцию, состоящую из фильтрующего материала, несущих элементов, обеспечивающих механическую прочность, и элементов сопряжения с корпусом фильтра.

Картриджи подразделяются на два вида. Элемент первого типа представляет собой отрезок цилиндрической трубы, закрытый с двух сторон патрубками для входа и выхода фильтруемого потока. Во внутреннюю полость трубы помещается фильтровальная среда. Ко второму относятся картриджи, состоящие из набора одинаковых, последовательно соединенных фильтровальных элементов, размещенных в едином кожухе.

В настоящее время для наполнения картриджей используются различные фильтрующие среды: активированный уголь, ионообменные смолы, природные и искусственные минеральные соединения и т. д. Технические решения, внедряемые для усовершенствования картриджных фильтров, были направлены на противодействие образованию застойных зон, участков прорыва фильтруемого потока и уплотнения насыпного материала.

Материалы для воздушной и газовой фильтрации

Ни в одной категории фильтровальных материалов не насчитывается так много различных видов, как в перечне для воздушной и газовой фильтрации. Хотя на фильтровальные материалы, применяемые в этой области, налагаются чрезвычайно высокие требования, в последнее десятилетие развитие в этой области проходило гигантскими шагами.

Большое внимание к проблемам удаления мельчайших частиц из воздушных смесей, по всей вероятности, связано с ужесточением требований законодательства по охране окружающей среды и повышением требований к качеству очистки воздуха. Ввиду способности пыли в воздушных массах наэлектризовываться и служить причиной взрывов, особую важность в газоочистке приобрели фильтровальные среды, обладающие электростатической устойчивостью.

Значительным для газовой фильтрации является возможность среды очищать горячие газы. Поэтому большое внимание в этом вопросе сегодня уделяется керамическим и металлическим материалам, поскольку оба этих вида материалов способны выдержать высокую температуру.