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 فيلتر

امروزه تنوع مواد به كار رفته در فيلترها بسيار زياد است، بگونه ای که فیلترها شامل صفحات فلزى با سوراخ­هايى در حد چند سانتيمتر، غشاء­های متخلخل ميكرونى، پارچه­هاى بافته شده و يا لايه هايى از شن و ماسه می­باشند. فيلترها را می­توان از هر ماده­ی­ نفوذپذیری تولید کرد از جمله می­توان به مواد معدنى غير آلى، كربن و ذغال چوب، شيشه، فلزات، اكسيدهاى فلزى و ديگر مواد سراميكى، الياف طبيعى، الياف مصنوعى اشاره کرد. صفحاتى از مواد مصنوعی به كار رفته در فيلترها مي­توانند به شكل­هاى مختلف مانند ميله يا شمش، ورق­، الياف يا گرانول، سيم و.. ساخته شده باشد. واضح است كه لزوماً تمامى مواد نفوذ پذير قابل استفاده براى غشاء فيلتر نيستند. اما برخى از خواص ذاتى آنها را با تركيب مواد مناسب ديگر به عنوان غشاء فيلتر مورد استفاده قرار می­دهند. به عنوان مثال پنبه يا نخ را نمي­توان به عنوان فيلتر مورد استفاده قرار داد بلكه بافت آن و يا پيچيدن آن بر روى هم مي­توان به عنوان يك فيلتر خوب مورد استفاده قرار داد. بنابراین انواع مختلف فيلتر ساخته شده است. غشاء مورد استفاده در فيلتر بايد شرايط زير را داشته باشد:

• توانايى نگهدارى جامداتى را كه از جريان سيال جدا مي­شوند، داشته باشند.
• از نظر فيزيكى و شيميايى مقاوم باشد و در اثر عبور سيال پاره و يا حل نشود.
• به سادگى مسدود نشود.
• با توجه به نوع کاربرد خيلى گران نباشد.

 انواع فيلتر هاى منسوج

1. فيلتر­هاى پارچه­ای بی­بافت­

فيلترهاي بی بافت با قابليت جداسازى ذرات جامد ، گازها و مايعات داراى كاربرد وسیعى در صنايع مختلف مي­باشند. فيلتر­هاى بی بافت در مقايسه با ساير منسوجات فيلترى داراى مزايايى زیر می­باشند:

• وجود سطح متخلخل جهت جذب ذرات و ميزان هوادهى متناسب
• كارايى بالاى فيلترى همراه با طول عمر مناسب
• وجود خاصيت ضد سايشى در منسوج
• قابليت كاربرد در دماهاى متفاوت از 90 تا 280 درجه سانتيگراد
• داراى قابليت تكميل با كاربردهاى متفاوت مانند ضد آب، ضد روغن، ضد الكتريسيته، ضد آتش

علاوه بر مزاياى عمومى فيلتر­هاى بی بافت، اين نوع فيلتر­ها بر اساس جنس الياف مي­توانند به انواع زیر تقسيم بندى شوند:

– فيلتر بى بافت پلى استر

– فيلتر بى بافت پلى پروپيلن

– فيلتر بى بافت آكريليك

 – فيلتر بى بافت پى پى اس

– فيلتر بى بافت متامكس

– فيلتر بى بافت فايبر گلاس

2. فيلتر­هاى الياف شيشه­اى

بستر اين نوع فيلتر­ها از جنس الياف شيشه­ى بهم پيوسته، عموماً به ضخامت 25 تا 100 ميلى­متر مي­باشند كه پس از برش در داخل قاب مقوايى مقاوم و يا فلزى قرار داده مي­شود و  قسمت­هاى باز قاب مقوايى در بر گيرنده 75% از سطح قاب جهت عبور هوا از سطح فيلتر مي­باشد. فيلتر­هاى الياف شيشه­اى بصورت پد در ابعاد مختلف با قاب و بدون قاب و يا بصورت فيلتر­هاى رول ( رولوماتيك) 20 مترى و 40 مترى در عرض­هاى مختلف عرضه مي­گردد. در طبقه بندى يورونت تحت درجه­اى يو 4,3,2 قرار داشته  و افت فشار اوليه آن در سرعت هواى عبورى 2.5 متر بر ثانيه 25 تا 30 پاسكال بوده و قدرت جذب خاك مصنوعى آن از نقطه نظر راندمان وزنى بين 70 تا 98 درصد اندازه­گيرى شده است. افت فشار نهايى اين نوع فيلتر ها 20 پاسكال مي­باشد. ابعاد متداول اين پيش فيلتر­ها برابر 595*595،595*295 و490*490  ميليمتر و با ضخامت­هاى 50 و100 ميليمتر مي­باشد. ابعاد غير متداول نيز پذيرفته مي­شود. اين پيش فيلتر­ها بصورت گسترده در هواساز، كارخانجات داروسازى، بيمارستان­ها، كوره­هاى رنگ، هودهاى آشپزخانه و همچنين در مكان­هايى كه داراى حرارت مي­باشند قبل از فيلتر­هاى پانل، كيسه­ى، هپا و اولپا به كار گرفته مي­شوند تا عمر مفيد فيلترهاي نام برده را افزايش دهند.

3.فيلتر­هاى كفى پليتد( پانل)

 فيلتر­هاى كفى پليتد( پانل) پيش فيلتر­هایى با الياف مصنوعى به صورت منسوج بي بافت مي­باشند.­ جنس بستر اين پيش فيلترها از الياف مصنوعى انتخاب شده كه همراه با تورى محافظ با عمق­هاى 50 يا100 ميليمتر بصورت زيگزاگ يا آكاردئونى چين خورده در داخل قاب مقوايى يا فلزى قرار مي­گيرد. قسمت­هاى باز قاب مقوايى نيز بصورت طراحى شده و برش خورده كه امكان عبور هوا از  حدود 75% سطح مقطع آن را ممكن سازد، می­باشد. اين پيش فيلتر­ها در طبقه بندى يورونت تحت درجه­ی یو 3 و ای یو 9 بوده و افت فشار اوليه آن در جريان هواى 3400 متر مكعب در ساعت، 30 پاسكال با راندمان 35 الى 40 درصد، 40 پاسكال با راندمان 45درصد، 55 پاسكال با راندمان 55 الى60 درصد مي­باشد. اين فيلتر جايگزين بسيار مناسبى براى فيلترهايى با الياف شيشه اى بوده و بطور كلى به منظور افزايش عمر مفيد فيلترهاى حساس هپا و اولپا، به كار برده ميشوند.

4.فيلتر پد و رول

اين فيلتر­ها كه معمولا از الياف پلى استر ساخته می­شوند، در ابعاد مختلف بصورت پد و رول با عرض حداكثر2000 ميليمتر عرضه مي­گردند. اين نوع فيلتر­هاى ايرانى و خارجى با راندمان­هاى 10 الى­60 درصد و با ضخامت­هاى 2-5-10-12-15-20-25-50 ميليمتر بدون لايه محافظ و با ضخامت­هاى 15-20-25 ميليمتر با لايه محافظ به عنوان پيش فيلتر جهت ازدياد عمر مفيد فيلترهاى راندمان بالاتر و با فيلتر اصلى در رنگ خودروسازي­ها، اتاق­هاى كمپرسور، تابلوهاى برق و .. استفاده مي­شود.

5.فيلتر هاى هپا

فيلتر­هاى لانه زنبورى هپا كه امروزه در مقادير وسيعى مورد مصرف دارد، براى به دام انداختن ذرات 0.3 ميكروب به بالا طراحى و توليد مي­گردند. اين فيلترها داراى سطح فيلتر­كننده زيادى بوده و كاغذ ميكروفايبرگلاس مصرفى در آن توسط فويل آلومينيوم كه داراى چين­هاى با عمق كم مي­باشد از يكديگر جداً مي­شوند تا امكان عبور هوا از فيلتر را به راحتى ايجاد نمايند. درگيرى قسمت­هاى فوقانى، تحتانى و سطوح جانبى آن به گونه­اي­ است كه اصطلاحاً فيلتر هوابندى شده و هوا فقط امكان عبور از داخل فيلتر را داراست. قاب اين فيلترها از جنس چندلايى، ام دى اف، استيل، ورق گالوانيزه و يا آلومينيوم بوده و در يك طرف داراى سيلينگ به منظور جلوگيرى از ورود هوا از اطراف فيلتر مي­باشد. افيشنسى فيلترهاى هپا با ابعاد مختلف و با توجه به نوع كاغذ فيلتر مصرفى در آن براى ذرات 0.3 ميكرون به بالا و بر اساس روش تست كلرور سديم تا 99.997% مي­باشد. افت فشار اوليه آن برابر با 220 پاسكال اندازه گيرى شده است. افت فشار نهايى آن 380 پاسكال مي­باشد. ابعاد 70،150و 300 ميليمتر و 300و 610 ميليمتر و درطول­هاى 600،610،910،1220،1520،1830 ميليمتر جزء ابعاد متداول مورد قبول قرار گرفته است. اين فيلترها عموماً پس از پيش فيلترهایی كه براى افزايش عمر مفيد آنها استفاده شده، تعبيه مي­شوند. كاربرد عمده آنها در اتاق­هاى پاك، هودهاى ميكروبيولوژى، هواسازهاى اتاق­هاى جراحى بيمارستان­ها، داروسازيها، صنايع توليد كننده قطعات حساس الكترونيكى و به طور كلى اماكنى كه هواى پاك و عارى از ميكروب و باكترى در آنها از اولويت ويژه برخوردار است، مي­باشد.

6. فيلترهاى اولپا

اين نوع فيلتر داراى راندمان بسيار بالايى بوده و سيستم ساخت آن همانند فيلترهاى هپا مي­باشد با اين تفاوت عمده كه نوع كاغذ ميكروفايبرگلاس آن داراى الياف ظريف­تر و فشردگى بيشترى مي­باشد كه امكان به دام انداختن ذرات ريزي را ايجاد مي­نمايد. راندمان اين فيلتر­ها معمولاً 99.99% براى ذرات 0.12 ميكرون به بالا بوده و افت فشار اوليه آنها 240 الى 260 پاسكال اندازه گيرى شده است. ابعاد متداول آن با ضخامت70، 150و300 ميليمتر و عرض 300 و610 ميليمتر و در طولهاى 1830،610، 910،1220 و 1520 ميليمتر مي­باشد. كاربرد اين فيلتر­ها در مكان­هايى با پاكى بسيار زياد، هودهاى ويورولوژى و به طور كلى در صنايعى است كه ذرات 0.12 ميكرون در حد مجاز طبق استاندارد بين المللى مي­توانند در محيط آنها وجود داشته باشند.

7.ساخت نسل جديد فيلترهاى جاذب آلاينده با فناورى نانو

محققان كشورمان با بهره گيرى از فناورى نانو موفق شدند فيلترهايى با قابليت جذب آلاينده­هاى شيميايى، ميكروب­ها و ريزگردها بسازند. از اين فيلتر مي­توان در ساخت ماسك جاذب انواع آلاينده­ها استفاده كرد. اين فيلتر داراى سه جزء اصلى است و بين آن يك منسوج يا پارچه نبافته از جنس پلى پروپيلن است. پس از انجام اصلاحاتى بر روى اين الياف ، پارچه با كربن اكتيو كه يك ماده متخلخل است پوشانده مي­شود. استفاده از كربن اكتيو ويژگى جذب آلودگى شيميايى به فيلتر را مي­دهد. در واقع الياف پارچه بی بافت موجب جذب گرد و غبار مي­شود  و كربن اكتيو ماده شيميايى را جذب مي­كند. نانو ذرات نقره هم كه بر روى اين الياف پاشيده مي­شود، خاصيت آنتى باكتريال دارد. هم اكنون نمونه نيمه صنعتى اين فيلتر ساخته شده و نتایج آزمايش­هاى آن موفقيت آميز بوده است. اين فيلتر داراى تاييديه علمى از دانشگاه علوم پزشكى تهران­، بنياد نخبگان نيروى مسلح و وزارت دفاع و دانشگاه علوم پزشكى بقية الله (عج) است.

8.فيلترهاى كيسه اى

فيلترهاى كيسه­اى در طيف گسترده و با راندمان­هاى مختلف توليد مي­گردد. بستر اين فيلترها عموماً ازجنس پلى­استر با ضخامت و فشردگى­هاى مختلف بوده و قبل از اقدام به توليد انبوه از هر سفارش يك فيلتر كيسه­اى ساخته و توسط تونل  تستى  كه بر اساس استاندارد اشرى76/52 و به همين منظور ساخته شده مورد آزمايش قرار مي­گيرد. قاب دور اين فيلترها از جنس ورق گالوانيزه و يا آلومينيوم بوده و تقسيم بندى داخل آن به گونه اي است كه فرضاً در يك قاب 595*595 شش، هشت، ده و يا دوازده كيسه با عمق­هاى مختلف جا داد. راندمان اين فيلتر­ها با بستر فيلتر ايرانى 60% اندازه گيرى شده كه با همكاري­هايى كه با برخى از توليد كنندگان آن درزمينه هاى فنى و عملى به عمل آمده، امكان ساخت فيلترهاى كيسه اى با راندمان هاى بالاتر را ايجاد نموده است. در حال حاضر بستر فيلتر كيسه اى با راندمان هاى 80-85 و 90-95 درصد جزء مواد اوليه وارداتى مي­باشد. افت فشار اوليه فيلترهاى كيسه­اى در جريان هواى 3400 مترمكعب در ساعت و با راندمان 30-40 درصد، برابر 45 پاسكال، راندمان 45 تا50 درصد، 58 پاسکال، راندمان 55-60 درصد، 67 پاسکال، راندمان 80-85 درصد 120 پاسکال و رانمان 90-95 درصد140 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 80-85 و 90-95 درصد در حال حاضر در ایران تولید نمی­گردد، در طبقه­ بندی یوروونت با بستر ایرانی تحت زاویه­ی یو 6 و ای یو 5 و با بسترهای خارجی تحت زاویه­ی یو 7 ، ای یو 8 و ای یو 9 درجه بندی شده است. ابعاد متداول این فیلترها به ترتیب 595*595 ، 595*295 میلیمتر و عمق کیسه­ ها 300 ، 600 و 900 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 پی100 و اچ پی200 معروف هستند.

9.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 60-65 درصد، گروه دوم با راندمان 80-85 درصد و گروه سوم با راندمان 90-95 درصد که از نقطه نظر شکل ظاهری یکسان بوده ولی کاغذ فیلتر به کار برده شده در آن دارای مشخصات فنی متفاوت می­باشد.

10.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 40-50 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 3400 متر مکعب، 60-70 پاسکال اندازه­گیری شده است. ابعاد متداول آن با قاب فلزی600*600*(50،100،150،300) میلیمتر و 490*490*50 میلیمتر و با قاب چوبی 600*600* (150و300) میلیمتر می­باشد. ساخت ابعاد غیر متداول نیز امکان پذیر است.

11.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.