مروری بر انواع فیلترها

امروزه منسوجات فنی کاربردهای گسترده­ای در بخش­های مختلف صنعت دارا می­باشند. از این میان شاخه­ای از منسوجات فنی، تحت عنوان منسوجات صنعتی در حدود ۴۰% از کل تولیدات صنایع نساجی جهان را شامل گردیده و به‌نظر می‌رسد که رشد فزاینده‌ای نسبت به دیگر محصولات صنایع نساجی خواهد داشت. در این مقاله به یکی از کاربردهای وسیع منسوجات صنعتی تحت عنوان فیلترها پرداخته می­شود.

فیلترها

انواع مختلف فیلتر

امروزه تنوع مواد به کار رفته در فیلترها بسیار زیاد است، بگونه ای که فیلترها شامل صفحات فلزى با سوراخ­هایى در حد چند سانتیمتر، غشاء­های متخلخل میکرونى، پارچه­هاى بافته شده و یا لایه هایى از شن و ماسه می­باشند. فیلترها را می­توان از هر ماده­ی­ نفوذپذیری تولید کرد از جمله می­توان به مواد معدنى غیر آلى، کربن و ذغال چوب، شیشه، فلزات، اکسیدهاى فلزى و دیگر مواد سرامیکى، الیاف طبیعى، الیاف مصنوعى اشاره کرد. صفحاتى از مواد مصنوعی به کار رفته در فیلترها می­توانند به شکل­هاى مختلف مانند میله یا شمش، ورق­، الیاف یا گرانول، سیم و.. ساخته شده باشد. واضح است که لزوماً تمامى مواد نفوذ پذیر قابل استفاده براى غشاء فیلتر نیستند. اما برخى از خواص ذاتى آنها را با ترکیب مواد مناسب دیگر به عنوان غشاء فیلتر مورد استفاده قرار می­دهند. به عنوان مثال پنبه یا نخ را نمی­توان به عنوان فیلتر مورد استفاده قرار داد بلکه بافت آن و یا پیچیدن آن بر روى هم می­توان به عنوان یک فیلتر خوب مورد استفاده قرار داد. بنابراین انواع مختلف فیلتر ساخته شده است. غشاء مورد استفاده در فیلتر باید شرایط زیر را داشته باشد:

• توانایى نگهدارى جامداتى را که از جریان سیال جدا می­شوند، داشته باشند.
• از نظر فیزیکى و شیمیایى مقاوم باشد و در اثر عبور سیال پاره و یا حل نشود.
• به سادگى مسدود نشود.
• با توجه به نوع کاربرد خیلى گران نباشد.

 انواع فیلتر هاى منسوج

1. فیلتر­هاى پارچه­ای بی­بافت­

فیلترهای بی بافت با قابلیت جداسازى ذرات جامد ، گازها و مایعات داراى کاربرد وسیعى در صنایع مختلف می­باشند. فیلتر­هاى بی بافت در مقایسه با سایر منسوجات فیلترى داراى مزایایى زیر می­باشند:

• وجود سطح متخلخل جهت جذب ذرات و میزان هوادهى متناسب
• کارایى بالاى فیلترى همراه با طول عمر مناسب
• وجود خاصیت ضد سایشى در منسوج
• قابلیت کاربرد در دماهاى متفاوت از ۹۰ تا ۲۸۰ درجه سانتیگراد
• داراى قابلیت تکمیل با کاربردهاى متفاوت مانند ضد آب، ضد روغن، ضد الکتریسیته، ضد آتش

علاوه بر مزایاى عمومى فیلتر­هاى بی بافت، این نوع فیلتر­ها بر اساس جنس الیاف می­توانند به انواع زیر تقسیم بندى شوند:

– فیلتر بى بافت پلى استر

– فیلتر بى بافت پلى پروپیلن

– فیلتر بى بافت آکریلیک

 – فیلتر بى بافت پى پى اس

– فیلتر بى بافت متامکس

– فیلتر بى بافت فایبر گلاس

2. فیلتر­هاى الیاف شیشه­اى

بستر این نوع فیلتر­ها از جنس الیاف شیشه­ى بهم پیوسته، عموماً به ضخامت ۲۵ تا ۱۰۰ میلى­متر می­باشند که پس از برش در داخل قاب مقوایى مقاوم و یا فلزى قرار داده می­شود و  قسمت­هاى باز قاب مقوایى در بر گیرنده ۷۵% از سطح قاب جهت عبور هوا از سطح فیلتر می­باشد. فیلتر­هاى الیاف شیشه­اى بصورت پد در ابعاد مختلف با قاب و بدون قاب و یا بصورت فیلتر­هاى رول ( رولوماتیک) ۲۰ مترى و ۴۰ مترى در عرض­هاى مختلف عرضه می­گردد. در طبقه بندى یورونت تحت درجه­اى یو ۴,۳,۲ قرار داشته  و افت فشار اولیه آن در سرعت هواى عبورى ۲.۵ متر بر ثانیه ۲۵ تا ۳۰ پاسکال بوده و قدرت جذب خاک مصنوعى آن از نقطه نظر راندمان وزنى بین ۷۰ تا ۹۸ درصد اندازه­گیرى شده است. افت فشار نهایى این نوع فیلتر ها ۲۰ پاسکال می­باشد. ابعاد متداول این پیش فیلتر­ها برابر ۵۹۵*۵۹۵،۵۹۵*۲۹۵ و۴۹۰*۴۹۰  میلیمتر و با ضخامت­هاى ۵۰ و۱۰۰ میلیمتر می­باشد. ابعاد غیر متداول نیز پذیرفته می­شود. این پیش فیلتر­ها بصورت گسترده در هواساز، کارخانجات داروسازى، بیمارستان­ها، کوره­هاى رنگ، هودهاى آشپزخانه و همچنین در مکان­هایى که داراى حرارت می­باشند قبل از فیلتر­هاى پانل، کیسه­ى، هپا و اولپا به کار گرفته می­شوند تا عمر مفید فیلترهای نام برده را افزایش دهند.

۳.فیلتر­هاى کفى پلیتد( پانل)

 فیلتر­هاى کفى پلیتد( پانل) پیش فیلتر­هایى با الیاف مصنوعى به صورت منسوج بی بافت می­باشند.­ جنس بستر این پیش فیلترها از الیاف مصنوعى انتخاب شده که همراه با تورى محافظ با عمق­هاى ۵۰ یا۱۰۰ میلیمتر بصورت زیگزاگ یا آکاردئونى چین خورده در داخل قاب مقوایى یا فلزى قرار می­گیرد. قسمت­هاى باز قاب مقوایى نیز بصورت طراحى شده و برش خورده که امکان عبور هوا از  حدود ۷۵% سطح مقطع آن را ممکن سازد، می­باشد. این پیش فیلتر­ها در طبقه بندى یورونت تحت درجه­ی یو ۳ و ای یو ۹ بوده و افت فشار اولیه آن در جریان هواى ۳۴۰۰ متر مکعب در ساعت، ۳۰ پاسکال با راندمان ۳۵ الى ۴۰ درصد، ۴۰ پاسکال با راندمان ۴۵درصد، ۵۵ پاسکال با راندمان ۵۵ الى۶۰ درصد می­باشد. این فیلتر جایگزین بسیار مناسبى براى فیلترهایى با الیاف شیشه اى بوده و بطور کلى به منظور افزایش عمر مفید فیلترهاى حساس هپا و اولپا، به کار برده میشوند.

۴.فیلتر پد و رول

این فیلتر­ها که معمولا از الیاف پلى استر ساخته می­شوند، در ابعاد مختلف بصورت پد و رول با عرض حداکثر۲۰۰۰ میلیمتر عرضه می­گردند. این نوع فیلتر­هاى ایرانى و خارجى با راندمان­هاى ۱۰ الى­۶۰ درصد و با ضخامت­هاى ۲-۵-۱۰-۱۲-۱۵-۲۰-۲۵-۵۰ میلیمتر بدون لایه محافظ و با ضخامت­هاى ۱۵-۲۰-۲۵ میلیمتر با لایه محافظ به عنوان پیش فیلتر جهت ازدیاد عمر مفید فیلترهاى راندمان بالاتر و با فیلتر اصلى در رنگ خودروسازی­ها، اتاق­هاى کمپرسور، تابلوهاى برق و .. استفاده می­شود.

۵.فیلتر هاى هپا

فیلتر­هاى لانه زنبورى هپا که امروزه در مقادیر وسیعى مورد مصرف دارد، براى به دام انداختن ذرات ۰.۳ میکروب به بالا طراحى و تولید می­گردند. این فیلترها داراى سطح فیلتر­کننده زیادى بوده و کاغذ میکروفایبرگلاس مصرفى در آن توسط فویل آلومینیوم که داراى چین­هاى با عمق کم می­باشد از یکدیگر جداً می­شوند تا امکان عبور هوا از فیلتر را به راحتى ایجاد نمایند. درگیرى قسمت­هاى فوقانى، تحتانى و سطوح جانبى آن به گونه­ای­ است که اصطلاحاً فیلتر هوابندى شده و هوا فقط امکان عبور از داخل فیلتر را داراست. قاب این فیلترها از جنس چندلایى، ام دى اف، استیل، ورق گالوانیزه و یا آلومینیوم بوده و در یک طرف داراى سیلینگ به منظور جلوگیرى از ورود هوا از اطراف فیلتر می­باشد. افیشنسى فیلترهاى هپا با ابعاد مختلف و با توجه به نوع کاغذ فیلتر مصرفى در آن براى ذرات ۰.۳ میکرون به بالا و بر اساس روش تست کلرور سدیم تا ۹۹.۹۹۷% می­باشد. افت فشار اولیه آن برابر با ۲۲۰ پاسکال اندازه گیرى شده است. افت فشار نهایى آن ۳۸۰ پاسکال می­باشد. ابعاد ۷۰،۱۵۰و ۳۰۰ میلیمتر و ۳۰۰و ۶۱۰ میلیمتر و درطول­هاى ۶۰۰،۶۱۰،۹۱۰،۱۲۲۰،۱۵۲۰،۱۸۳۰ میلیمتر جزء ابعاد متداول مورد قبول قرار گرفته است. این فیلترها عموماً پس از پیش فیلترهایی که براى افزایش عمر مفید آنها استفاده شده، تعبیه می­شوند. کاربرد عمده آنها در اتاق­هاى پاک، هودهاى میکروبیولوژى، هواسازهاى اتاق­هاى جراحى بیمارستان­ها، داروسازیها، صنایع تولید کننده قطعات حساس الکترونیکى و به طور کلى اماکنى که هواى پاک و عارى از میکروب و باکترى در آنها از اولویت ویژه برخوردار است، می­باشد.

6. فیلترهاى اولپا

این نوع فیلتر داراى راندمان بسیار بالایى بوده و سیستم ساخت آن همانند فیلترهاى هپا می­باشد با این تفاوت عمده که نوع کاغذ میکروفایبرگلاس آن داراى الیاف ظریف­تر و فشردگى بیشترى می­باشد که امکان به دام انداختن ذرات ریزی را ایجاد می­نماید. راندمان این فیلتر­ها معمولاً ۹۹.۹۹% براى ذرات ۰.۱۲ میکرون به بالا بوده و افت فشار اولیه آنها ۲۴۰ الى ۲۶۰ پاسکال اندازه گیرى شده است. ابعاد متداول آن با ضخامت۷۰، ۱۵۰و۳۰۰ میلیمتر و عرض ۳۰۰ و۶۱۰ میلیمتر و در طولهاى ۱۸۳۰،۶۱۰، ۹۱۰،۱۲۲۰ و ۱۵۲۰ میلیمتر می­باشد. کاربرد این فیلتر­ها در مکان­هایى با پاکى بسیار زیاد، هودهاى ویورولوژى و به طور کلى در صنایعى است که ذرات ۰.۱۲ میکرون در حد مجاز طبق استاندارد بین المللى می­توانند در محیط آنها وجود داشته باشند.

۷.ساخت نسل جدید فیلترهاى جاذب آلاینده با فناورى نانو

محققان کشورمان با بهره گیرى از فناورى نانو موفق شدند فیلترهایى با قابلیت جذب آلاینده­هاى شیمیایى، میکروب­ها و ریزگردها بسازند. از این فیلتر می­توان در ساخت ماسک جاذب انواع آلاینده­ها استفاده کرد. این فیلتر داراى سه جزء اصلى است و بین آن یک منسوج یا پارچه نبافته از جنس پلى پروپیلن است. پس از انجام اصلاحاتى بر روى این الیاف ، پارچه با کربن اکتیو که یک ماده متخلخل است پوشانده می­شود. استفاده از کربن اکتیو ویژگى جذب آلودگى شیمیایى به فیلتر را می­دهد. در واقع الیاف پارچه بی بافت موجب جذب گرد و غبار می­شود  و کربن اکتیو ماده شیمیایى را جذب می­کند. نانو ذرات نقره هم که بر روى این الیاف پاشیده می­شود، خاصیت آنتى باکتریال دارد. هم اکنون نمونه نیمه صنعتى این فیلتر ساخته شده و نتایج آزمایش­هاى آن موفقیت آمیز بوده است. این فیلتر داراى تاییدیه علمى از دانشگاه علوم پزشکى تهران­، بنیاد نخبگان نیروى مسلح و وزارت دفاع و دانشگاه علوم پزشکى بقیه الله (عج) است.

۸.فیلترهاى کیسه اى

فیلترهاى کیسه­اى در طیف گسترده و با راندمان­هاى مختلف تولید می­گردد. بستر این فیلترها عموماً ازجنس پلى­استر با ضخامت و فشردگى­هاى مختلف بوده و قبل از اقدام به تولید انبوه از هر سفارش یک فیلتر کیسه­اى ساخته و توسط تونل  تستى  که بر اساس استاندارد اشرى۷۶/۵۲ و به همین منظور ساخته شده مورد آزمایش قرار می­گیرد. قاب دور این فیلترها از جنس ورق گالوانیزه و یا آلومینیوم بوده و تقسیم بندى داخل آن به گونه ای است که فرضاً در یک قاب ۵۹۵*۵۹۵ شش، هشت، ده و یا دوازده کیسه با عمق­هاى مختلف جا داد. راندمان این فیلتر­ها با بستر فیلتر ایرانى ۶۰% اندازه گیرى شده که با همکاری­هایى که با برخى از تولید کنندگان آن درزمینه هاى فنى و عملى به عمل آمده، امکان ساخت فیلترهاى کیسه اى با راندمان هاى بالاتر را ایجاد نموده است. در حال حاضر بستر فیلتر کیسه اى با راندمان هاى ۸۰-۸۵ و ۹۰-۹۵ درصد جزء مواد اولیه وارداتى می­باشد. افت فشار اولیه فیلترهاى کیسه­اى در جریان هواى ۳۴۰۰ مترمکعب در ساعت و با راندمان ۳۰-۴۰ درصد، برابر ۴۵ پاسکال، راندمان ۴۵ تا۵۰ درصد، ۵۸ پاسکال، راندمان ۵۵-۶۰ درصد، ۶۷ پاسکال، راندمان ۸۰-۸۵ درصد ۱۲۰ پاسکال و رانمان ۹۰-۹۵ درصد۱۴۰ پاسکال به طور میانگین اندازه گیری شده است.

افت فشار نهایی این نوع فیلترها با توجه به اینکه بستر فیلترهای کیسه­ ای با راندمان­ های ۸۰-۸۵ و ۹۰-۹۵ درصد در حال حاضر در ایران تولید نمی­گردد، در طبقه­ بندی یوروونت با بستر ایرانی تحت زاویه­ی یو ۶ و ای یو ۵ و با بسترهای خارجی تحت زاویه­ی یو ۷ ، ای یو ۸ و ای یو ۹ درجه بندی شده است. ابعاد متداول این فیلترها به ترتیب ۵۹۵*۵۹۵ ، ۵۹۵*۲۹۵ میلیمتر و عمق کیسه­ ها ۳۰۰ ، ۶۰۰ و ۹۰۰ میلیمتر می­باشد.

نوع دیگری از فیلترهای کیسه­ ای که بستر فیلتر آن از جنس پلی استر و یا فایبرگلاس می­باشد که به صورت آکاردئونی با دستگاه ویژه تا خورده  و از دو طرف به قاب مقوایی وصل می­شود. این نوع فیلترها به اچ پی۱۰۰ و اچ پی۲۰۰ معروف هستند.

۹.فیلترهای لانه زنبوری (وریسل و دوراسل)

این فیلتر­ها با توجه به راندمانشان در جذب ذرات و غبار اتمسفریک در سه گروه طبقه بندی می­شوند. گروه اول شامل فیلترهای لانه زنبوری با راندمان ۶۰-۶۵ درصد، گروه دوم با راندمان ۸۰-۸۵ درصد و گروه سوم با راندمان ۹۰-۹۵ درصد که از نقطه نظر شکل ظاهری یکسان بوده ولی کاغذ فیلتر به کار برده شده در آن دارای مشخصات فنی متفاوت می­باشد.

۱۰.فیلترهای کربن اکتیو

به منظور جذب انواع روایح نظیر بو­ی سیگار، بوی حاصل از سرخ کردن سبزیجات، محلول­های بنزین تولوئن و اگزیلن، روایح حاصل از سوخت­هایی مثل روغن، گازوییل، بخارات خطرناک و سرطان زای عملیات جوشکاری و به طور کلی اکثر رایحه­هایی که از محلول­های  شیمیایی متصاعد می­شود، مورد استفاده قرا می­گیرد. بستر این فیلترها با توجه به سطح کربن اکتیو مورد نیاز به صورت چین خورده در داخل قاب فلزی و یا چوبی قرار می­گیرد. کربن فعال بین ۴۰-۵۰ درصد در جریان تولید کاغذ فیلتر کربن اکتیو به کاغذ مخصوص آن تلقیح شده و پس از آماده شدن به صورت رول بر روی دستگاه تازن بستر قرار گرفته و در ابعاد مورد نظر تا خورده و به صورت فیلترکامل در می­آید.

افت فشار اولیه آن در جریان هوای ۳۴۰۰ متر مکعب، ۶۰-۷۰ پاسکال اندازه­گیری شده است. ابعاد متداول آن با قاب فلزی۶۰۰*۶۰۰*(۵۰،۱۰۰،۱۵۰،۳۰۰) میلیمتر و ۴۹۰*۴۹۰*۵۰ میلیمتر و با قاب چوبی ۶۰۰*۶۰۰* (۱۵۰و۳۰۰) میلیمتر می­باشد. ساخت ابعاد غیر متداول نیز امکان پذیر است.

۱۱.فیلتر استوانه­ای

در این فیلتر کاغذ یا پارچه فیلتر چین خورده به صورت مدور یا استوانه­ای شکل بین دو در پوش فلزی یا پلاستیکی قرار می­گیرد. جهت جریان هوا از داخل استوانه به سمت محیط بیرونی آن می­باشد. این شکل هندسی علاوه بر سطح فیلتر بیشتر در فضای کمتر باعث استحکام این نوع فیلتر نسبت به سایر انواع می­شود. کاربرد فیلترهای کاتریجیدر صنایع مختلف برای فیلتراسیون آب، هوا، گاز، روغن،گازوییل ،بنزین و …. به طور کلی دارای موارد مصرف متعدی می­باشد.