מבוא

איכות אוויר פנימית הפכה לדאגה מרכזית עבור אנשים וארגונים בעלי מודעות לבריאות.מממזרים אוויר משמשים כהגנה קו החזיתית נגד זיהום אווירי, ויעילותם תלויה כמעט לחלוטין בתקשורת המסנן שהם מעסיקים.בין הממזהמים המאתגרים ביותר כדי ללכוד הם חלקיקים אולטרה-פין (UFPs) - חלקיקים קטנים יותר מ-0 מיקרומטרים - אשר יכולים על ידי פילטרים סטנדרטיים ותיקונים אלה דורשים של חומרים למניעת הריון, לאמצעים חיוניים עבור חומרים אולטרה-אוויר.

הבנה של חלקיקים אולטרה-פין

חלקיקים אולטרה-פין מוגדרים כחומר חלקיקים עם קוטר של 0.1 מיקרומטרים (100 ננומטרים) או קטן יותר.הם מקורם מתהליכי הבעירה (ממצה של חשמל, פליטות תעשייתיות), פעילויות מקורה (הקריסה, עישון), ומקורות טבעיים (אפר וולקני, שברים אבקה) כתוצאה מגודל הדקות שלהם, UFPs יכולים להישאר באוויר לתקופות מורחבות ועלולים לחדור לתוך אזורי הנשימה הנמוכים של מערכת הדם (Fol-) ולהוביל לריכוזים (או- UFP) וגורמים לדלקת הדם).

מנגנוני הפלה עבור UFP שונים מאלה עבור חלקיקים גדולים יותר. בעוד חלקיקים גדולים נתפסים בעיקר על ידי השפעה וירוט, חלקיקים אולטרה-פין להסתמך מאוד על דיפוזיה - תנועה פנימית גורמת להם להתנגש עם סיבים. משיכה אלקטרוסטטית יכול גם לשפר את הבחירה החומרית חייב לכן אופטימיזציה סיבים, צפיפות אריזה, שמירה, עלייה וכימיה על פני השטח כדי למקסם את ההשפעות אלקטרופוציסטיות ואלקטרוסטטי.

תכונות עיקריות עבור Ultra-Fine filter

מדיה מסנן אולטרה-פין חייב לעמוד במערך של קריטריונים ביצועים קפדניים.הנכסים הבאים הם קריטיים כאשר הם מעריכים את חומרי המועמד:

  • (FLT:0)Filtration Efficiency: ההרחבה 1 (האפשרות להסיר חלקיקים בגודל מסוים (למשל, MPPS - רוב Particle Size, בדרך כלל סביב 0.1-0.3 מיקרומטרים).
  • התנגדות נמוכה (FLT:0) הורדת אבטחה ( Air Resistance): התנגדות נמוכה של 1FLT:1 מבטיחה כי מזרים אוויר יכול לפעול עם אנרגיה נמוכה יותר של מעריצים, צמצום עלויות רעש וחשמל.
  • (ב) [15], ⁇ : ⁇ : ⁇ : ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (FLT:0Chemical Stability:FLT:1ua Resistance to Dision from לחות, אוזון, תרכובות אורגניות תנודתיות (VOCs), וסוכני ניקוי חשובים לביצועים עקביים לאורך חיי המסנן.
  • (בסביבות מסוימות) (למשל, מקורות חום), החומר לא צריך לפענוח או לאבד מטען אלקטרוסטטי בטמפרטורות גבוהות.
  • (FLT:0) אי-סובלנות והתנגדות שריד: ההרחבה 1:1 המסנן לא חייב לשחרר סיבים או חומרים כימיים לתוך זרם האוויר.חומרים חייבים לציית לסטנדרטים בטיחותיים איכותיים.
  • (FLT:0) אישורי חיוב (עבור אמצעי תקשורת חשמליים): 1FLT: היכולת להחזיק מטען אלקטרוסטטי חזק ויציב לאורך זמן חיונית ללכידת חלקיקים מוגברת ללא צפיפות סיבים מוגברת.
  • (FLT:0) פוטנציאל ה-Biocidal:FLT:1ir חומרים מסוימים ניתן לטפל בהם כדי לעכב צמיחה מיקרוביאלית על פני השטח המסנן, למנוע זיהום משני.

תכונות אלה הן לעתים קרובות תלותיות; אופטימיזציה של אחד יכול להתפשר אחרת.לכן, בחירה חומרית כוללת ניתוח זהיר של סחר-off המבוסס על יישום ספציפי וביצועי מטרה.

חומרים נפוצים בשימוש ב- Ultra-Fine Filter Media

מגוון רחב של חומרים מועסקים בתקשורת סינון אולטרה-פין, כל אחד מציע יתרונות ומגבלות נפרדים.קטגוריות הנפוצים ביותר נדונו להלן.

המונחים:

סיבים חשמליים הם סיבים סינתטיים (רובם פוליפרופילן או פוליסטר) כי הם טמאים אלקטרוסטטיים כי הם טעונים אלקטרוסטטיים כדי ליצור שדה חשמל קבוע.החיוב מושך מחזיק חלקיקים - כולל אולטרה-פרימיים - עם כוחות אלקטרוסטטיים ללא הגדלת צפיפות טעינה על בסיס לחץ נמוך (כולל ירידה בלחץ נמוך) אלקטרוניקה של אמצעי התקשורת ה-HAC, מסננים, אוויריים, וממזג אווירי מגורים של 50, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 עבור חומרים חשמליים, 000, 000, 000, 000 עבור ייצוב של אבטחה, 000, 000, 000, 000, 000 של אבטחה, 000 עבור ייצוב של אבטחה, 000, 000 עבור ייצוב של אבטחה, 000 עבור ייצוב של אבטחה, 000 עבור ייצוב של אבטחה, 000 ייצוב של אבטחה, 000 ייצוב של אבטחה, 000 עבור ייצוב של אבטחה, 000.

ננופיבר

מדיה ננופיוור מורכבת סיבים עם קוטרים בדרך כלל החל מ 20 עד 500 ננומטרים, המיוצרים באמצעות אלקטרו-סמונים נפוצים, ירידה בנפח של 0.1%, היתוך-blowing תהליכים.הסיבים הקטנים ביותר יוצרים אזור משטח ענק עבור חלקיקים לכידת על ידי ירידה דיפוזיה וירוטציה, מה שהופך ננופיבר יעיל מאוד עבור UFPs תוספת משקל נמוך (חומרים) וגמישות גבוהה יותר (מחדש) בהשוואה ל-ידי פחמן (מצטברים) בהשוואה ל-ידי פחמן מכניים).

פחם פעיל

פחמן מופעל עצמו אינו מסנן עיקרי עבור חומר חלקיקים, אבל הוא לעתים קרובות משולב עם מסנן חלקיקים כדי לספק סינון גז-phase (VOCs, ריחות, smog) כאשר נעשה שימוש בשילוב עם סלקציה או ננופיבר שכבות, פחמן מופעל לא יכול להיות מדבקים על גבי כמה מסטיקנים לא מחוסנים פחמן או מכווצים באופן מוגזם על ידי פחמן.

Polyester ו Polypropylene (Meltblown and Spunbond)

אלה הם מעשי העבודה של תעשיית סינון. Meltblown פוליפרופילן (PP) יכול לייצר מיקרו-פיברים (1-5 מיקרומטר) אשר מעובדים עוד יותר להיות אמצעי תקשורת אופטית. Spunbond פוליסטר מספק תמיכה מבנית ועמידה.עבור חומרים אולטרה-אפוינטים, בנייה רב-שכבות הם נפוצים: שכבת נמסת מעולה (לעתים קרובות) נגד חומצה פוליסטרית, אך הם בעלי השפעה נמוכה, אך ורקדנציה נמוכה, אך ורקדנציה נמוכה, אך הם משמשים ל-סגולה של HIV.

חומרים אחרים: PTFE, סיבים, ומדיה מבוססת ביולוגית

(FLT:0) PTFE, ePTFE) membranesulver 1 (expanded PTFE, ePTFE) מציעים התנגדות כימית יוצאת דופן ויכולת גבוהה של אבק בשכבה דקה. PTFE מסננים יכול להשיג HEPA / ULPA effencies עם ירידה בלחץ נמוך, אבל הם יקרים וצריכים טיפול זהיר כדי למנוע מדמיעיסה הם לעתים קרובות מחדרי מגורים גבוה.

(FLT:0)Fiberglass (זכוכית גנובת) ⁇ FLT 1:1 מיקרופיבר הם החומר המסורתי עבור מסננים HEPA.G. סיבי מדיה מציעים עמידות טמפרטורה גבוהה ויציבות מכנית מעולה אפילו תחת מהירויות אוויר גבוהות.עם זאת, הם יכולים לשפוך סיבים ויש להם פוטנציאל אלקטרוסטטי מוגבל; עיצובים חדשים לעתים קרובות לכספים אותם עם כבלים כדי להפחית את ה-Samstexiting.

(FLT:0) חומרים המבוססים על ביו-דמדן וניתן לייחס 1 (FLT:1 ), כגון חומצה פולילאקטית (PLA) וננופיברים תאוזה זוכים לתשומת לב בשל תקנות סביבתיות. PLA יכול להיות מתמוסס ומואשם כמו פוליפרופילן, אך האחריות שלו ויציבות תרמית נמוכה יותר.

תהליכי ייצור והשפעתם על ביצועים חומריים

הדרך שבה חומר נוצר לתוך מסנן בינוני משפיעה באופן דרמטי על התכונות הסופיות שלו.

  • (FLT:0) מטלטלבת: 1FLT:1hil פולימר מולטן הוא מפרש דרך נופי דק ונשטב עם אוויר חם כדי ליצור מיקרו-מיקרו-מברברי, הפצה, אחידות אינטרנט תלויה פולימרים באמצעות פולש, לחץ אוויר, ו Die. Post-טיפולים כגון calendering or כלואה טעינה אלקטרוסטטית.
  • (FLT:0) Electrospinning: 1 (FLT:1) פתרון של פולימר בסוהר מוחזר דרך מחט תחת מתח גבוה.המטוס הפולימרים מתמתח לתוך ננופיברים שנאספו על אספן מעוקל.תהליך זה מניב סיבים מאוד דקים אבל יש נמוך דרך כפולה בהשוואה להיתוך.
  • (FLT:0) Solution Blowing:FLT:1Buildes פתרון מסתובב עם מטוסי גז בעלי עוצמה גבוהה לייצר ננופיברות בשיעורים גבוהים יותר מאשר אלקטרוסמנטינג.
  • (ב) ⁇ :0) ⁇ (ב"ד): "הנחה דקה או שכבת ננופיבר או שכבת ההיתוך מותקפת בין scrims (spunbond or net) כדי לספק חיזוק מכני תוך שמירה על ביצועי סינון.

בחירה חומרית היא טבילה עם בחירת תהליך.לדוגמה, לא כל פולימרים יכולים להיות אלקטרוספלון בגלל מגבלות פלוציות; לעומת זאת, התכה דורשת פולימרים עם אינדקס זרימה מתאים להמיסה.

ביצועים וסטנדרטים

כדי להשוות באופן אובייקטיבי את התקשורת מסנן אולטרה-פין, בדיקות סטנדרטיות הוא חיוני.הסטנדרטים הרלוונטיים ביותר כוללים:

  • (FLT:0) [27]: סטנדרט אירופי לפילטרים HEPA ו-ULPA.Itspecifies Testing with Monodisperse aerosol חלקיקים (בדרך כלל DEHS או NaCl) ב- MPPS, בדרך כלל סביב 0.12-0.25 מיקרומטר.
  • (FLT:0 ASHRAE 52.2:FLT:1 Measures filter ביצועים במונחים של מינימום Efficiency Reporting Value (MERV) גבוה MERV דירוגים מצביעים על לכידת טובה יותר של חלקיקים בסדר אולטרה סגול (MERV 16 לוכד חלקיקים 0.3-1.0 μm עם ⁇ 95% יעילות).
  • (FLT:0) ISO 16890:03FLT:1 סטנדרט בינלאומי שמדנן מסננים על ידי ePM1, ePM2.5, ו- ePM10 יעילות. ePM1 חלה ישירות על UFPs ו חלקיקים בסדר.
  • (FLT:0)IEST-RP-CC001:FreaLT:1) תרגול מומלץ עבור מסננים HEPA ו-ULPA המשמשים חדרים נקיים.

מעבר לכך, יצרנים לעתים קרובות למדוד ירידה בלחץ בזרימת אוויר מדורג (למשל, 0.12 מ' / מהירות הפנים) ויכולת שמירת אבק באמצעות בדיקות טעינה עם אבק ASHRAE. עבור מטוהרי אוויר צרכני, CADR (Clean Air Delivery Rate) הוא מדד כולל המשלב יעילות סינון וזרימת אוויר.

בחירת הצעות מסחר: Balancing Efficiency, Stress Drop, and Cost

שום חומר יחיד אינו מושלם.השגת יעילות סינון גבוהה מאוד בדרך כלל דורש סיבים יפים, צפיפות אריזה גבוהה, או מטען אלקטרוסטטי חזק, אשר כל אלה יכולים להגדיל את הירידה בלחץ גבוה יותר כוחות את המאוורר לעבוד קשה יותר, צריכת יותר אנרגיה ויצירת יותר רעש. הפוך, חומרים ירידה בלחץ נמוך עלולים לא להשיג את היעילות הנדרשת עבור UFPs.

עלויות הן גורם מרכזי נוסף. Nanofiber מדיה, PTFE membranes, מבנים מורכבים הם יקרים יותר מאשר הדבקה קונבנציונלי PP. עבור מפורמי אוויר מסה, יצרנים לעתים קרובות לבחור למזג PP, איזון יעילות טובה (99% ב MPPS) עם ירידה בלחץ מתון (100-200 Pa) ועלות נמוכה.

לונגבריות ותחזוקה גם משנה מסננים עם יכולת גבוהה של תחזוקת אבק (DHC) עוד יותר לפני כריתת.מדיה עם התנגדות נמוכה לחות או אוזון עלולים לגרוע מהר יותר, הדורשות עלויות מחזור חיים קודמות (עלויות חילוף חומרים + אנרגיה) צריך להיחשב בבחירה חומרית.

שיקולים סביבתיים ובטיחות

קיימות היא יותר ויותר השפעה על בחירה חומרית.סיבים סינתטיים מסורתיים הם מבוסס נפט ולא ביודידה.קצה-חיים של מסננים משומשים לתרום לבזבוז קרקעי. לחץ רגולטורי ומודעות צרכנית הם מניעים עניין בסביבה מחזורית או ביולוגית, פוליסטר יכול להיות ממוחזר מבחינה מכנית; פוליפרן יכול להיות מוקרן עם אנרגיה מבוססת על ידי התאוששות.

חששות בטיחות כוללים סיבים פוטנציאליים לשפוך סיבים זכוכית או ננופיבר מדיה.למרות הסיבים כבולים בתוך התקשורת, טיפול לא תקין או ההזדקנות יכול לשחרר סיבים נשיים.ה-FLT:0World Health Organization EvolutionFLT:1 מדגיש את הצורך במסננים שאינם הופכים מקורות משניים של זיהום.

מגמות עתידיות וחומרים מתעוררים

תחום התקשורת של סינון אולטרה-פין מתפתח במהירות.כמה מגמות מעצבות את הדור הבא של חומרים:

  • (FLT:0) Hybrid Media:FLT:1Building ננו-חומרים עם מיקרופיבר או תכונות בחירה בו זמנית להשיג יעילות גבוהה, התנגדות נמוכה ועמידות.לדוגמה, אלקטרוספין שכבת ננופיבר דק על בסיס סלקציה של חשמלר יכול להגביר את יעילות MPPS ללא טיפת לחץ גדול.
  • (FLT:0) מסננים חכמים: FLT:1 שילוב חיישנים כדי לפקח על ירידה בלחץ, טעינת חלקיקים או חיים מסננים שנותרו.חומרים שניתן לעשות עם חלקיקים מוליכים או מוטבעים עם תגי RFID נחקרים.
  • (FLT:0) ,Self-Clean Surfaces:cioFLT:1 , Photocatalytic ציפויים (למשל, TiO2) על מסנן מדיה יכול להיפטר ממזהמים אורגניים ולהקטין צמיחה מיקרוביאלית, להאריך חיי מסנן.
  • (FLT:0) ביונין עורר חומרים: FLT:1 , מימתיק את המבנה של מסננים טבעיים כמו משי עכביש או ריאות alveoli כדי לעצב מבנים סיביים היררכיים שלוכדים חלקיקים ביעילות רבה יותר.
  • (FLT:0)Graphene ו- Carbon Nanotube (CNT) Composites:FreaLT:1 חומרים אלה יכולים לשפר את הלכידת אלקטרוסטטית ולהוסיף תכונות מיקרוביאליות, אך עלות גבוהה וסיכוני בריאות פוטנציאליים של CNTs חינם להישאר אתגרים.

כאשר התקנות מתדקות וצרכנים דורשים ביצועים טובים יותר, התעשייה תמשיך לחדש את המטרה הסופית היא חומר יעיל מאוד עבור UFPs, יש ירידה מינימלית בלחץ, חיי שירות ארוכים, עלות נמוכה, והוא שפיר סביבתי.

מסקנה

בחירה חומרית עבור מדיה מסנן אולטרה-פין במאורות אוויר היא החלטה מורכבת אך קריטית המשפיעה ישירות על ביצועי המכשיר, יעילות אנרגיה, עלות ובטיחות המשתמש. הבנה מעמיקה של התכונות של סיבים חשמליים, ננופיבר, פחמן פעיל, פולימרים סינתטיים וחומרים מיוחדים כגון PTFE וסיבים מאפשר למהנדסים לבצע החלטות מושכלות.