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
- 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
- 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.
- 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.