Filtrele joacă un rol indispensabil în industria, viața și tehnologia modernă. De la purificarea apei potabile în viața de zi cu zi până la purificarea materiilor prime chimice în producția industrială, până la screening-ul informațiilor în prelucrarea datelor, filtrele sunt peste tot. Pentru a înțelege în profunzime mecanismul de funcționare și performanța filtrelor, este foarte important să se clarifice elementele interne ale acestora.
Cuprins
1. Elemente de material filtrant
(I) Materiale din fibre
(II) Materiale poroase
2. Elemente funcționale
(I) Materiale magnetice
(II) Rășini schimbătoare de ioni
3. Suport și elemente structurale
(I) Rame metalice
(II) Inele de etanșare
4. Informații despre date din industrie
(I) Dimensiunea pieței
(II) Cota cererii de materiale de filtrare
5. Tendința de dezvoltare a elementelor de filtrare
(I) Cercetare și dezvoltare de materiale de-înaltă performanță
(II) Inteligență și integrare funcțională
(III) Aplicarea de materiale ecologice și ecologice
(I) Materiale din fibre
Fibre sintetice: fibrele de poliester și fibrele de polipropilenă sunt utilizate în mod obișnuit în filtrele dintre fibrele sintetice. Fibrele de poliester au caracteristicile unei rezistențe ridicate, rezistență la uzură și rezistență la coroziune chimică. Sunt utilizate pe scară largă în filtrele de aer și pot intercepta eficient particulele poluante, cum ar fi praful și polenul din aer. De exemplu, în sistemul de ventilație al instalațiilor industriale, filtrele de aer cu-eficiență medie realizate din fibre de poliester pot filtra particulele cu o dimensiune a particulelor mai mare de 1 micron, cu o eficiență de filtrare de până la 85%. Fibrele de polipropilenă sunt adesea folosite în filtrele de apă datorită stabilității lor chimice bune și hidrofobicității și pot îndepărta eficient materia în suspensie, coloizii și alte impurități din apă. În etapa de pretratare a stațiilor de epurare a apelor uzate, filtrele din fibră de polipropilenă pot reduce concentrația de substanță în suspensie în apa brută de la 100 mg/L la aproximativ 20 mg/L.
Fibre naturale: fibrele naturale, cum ar fi bumbacul și lâna, pot fi, de asemenea, folosite ca materiale de filtrare. Fibrele de bumbac sunt ieftine și disponibile pe scară largă și sunt utilizate în unele scenarii simple de filtrare a lichidelor. De exemplu, atunci când faceți vin de casă acasă, bumbacul poate fi folosit pentru a filtra reziduurile din vin. Fibra de lână are o anumită capacitate de adsorbție și poate fi folosită pentru a filtra substanțe precum uleiul. În filtrarea uleiului comestibil a fabricilor mici de procesare a alimentelor, filtrele din fibre de lână pot elimina eficient impuritățile din ulei și pot îmbunătăți semnificativ claritatea uleiului comestibil.
(II) Materiale poroase
Ceramica: materialele ceramice se caracterizează prin rezistență la temperaturi ridicate, rezistență la coroziune și rezistență mecanică ridicată și au rezultate bune în domeniul-filtrării gazelor la temperatură înaltă și al filtrării lichidelor de înaltă-precizie. De exemplu, în purificarea gazelor de ardere la temperatură înaltă din industria de topire a oțelului, filtrele ceramice pot funcționa stabil într-un mediu cu temperatură ridicată peste 800 de grade, eliminând eficient particulele de praf din gazele de ardere, astfel încât concentrația de emisie de gaze arse să îndeplinească standardele de protecție a mediului (mai puțin de 50 mg/m³). În filtrarea medicamentelor lichide în industria farmaceutică, filtrele ceramice pot realiza o filtrare de înaltă-precizie, interceptând microorganismele și impuritățile cu o dimensiune a particulelor mai mică de 0,1 microni și asigurând puritatea și siguranța medicamentului lichid.
Cărbune activat: Cărbunele activ are o structură bogată a porilor și o suprafață specifică uriașă și are o capacitate puternică de adsorbție. Este utilizat pe scară largă în domeniile epurării aerului și epurării apei. În purificatoarele de aer de interior, filtrele cu cărbune activ pot absorbi eficient gazele dăunătoare precum formaldehida și benzenul, reducând concentrația de gaze nocive în cameră. Datele experimentale arată că în încăperile recent renovate, utilizarea filtrelor cu cărbune activ poate reduce concentrațiile de formaldehidă de la 0,3 mg/m³ la sub 0,1 mg/m³ în decurs de 24 de ore. În tratarea apei potabile, filtrele cu cărbune activ pot elimina mirosurile, pigmenții și unii poluanți organici din apă, îmbunătățind gustul și calitatea apei potabile.
Elemente funcționale
(I) Materiale magnetice
Materialele magnetice joacă un rol important în filtrarea fluidelor care conțin impurități feromagnetice. De exemplu, în sistemul de circulație a fluidului de tăiere al industriei de prelucrare a metalelor, filtrele magnetice din magneți permanenți sau electromagneți pot absorbi rapid impuritățile magnetice, cum ar fi pilitura de fier și pulberea de fier în fluidul de tăiere, mențin fluidul de tăiere curat și pot prelungi durata de viață a acestuia. Conform statisticilor, după utilizarea filtrelor magnetice, ciclul de înlocuire al fluidului de tăiere poate fi prelungit de la 1 lună inițială la 3-4 luni, reducând efectiv costurile de producție.
(II) Rășină schimbătoare de ioni
Rășina schimbătoare de ioni este un material polimeric cu funcție de schimb ionic, care este utilizat în mod obișnuit în domeniul tratării apei. Rășina schimbătoare de cationi puternic acidă poate elimina calciul, magneziul și alți ioni din apă, reduce duritatea apei și previne formarea depunerilor. În tratarea apei din cazan, după tratarea cu filtre cu rășină schimbătoare de ioni, duritatea apei poate fi redusă de la 300 mg/L (calculată ca carbonat de calciu) la sub 50 mg/L, protejând eficient echipamentul cazanului și reducând costurile de întreținere. Rășina schimbătoare de anioni alcalin puternic poate elimina anionii precum ionii de clorură și ionii de sulfat din apă pentru a îmbunătăți puritatea apei.
Suport și elemente structurale
(I) Cadru metalic
Cadrul metalic asigură suport structural pentru filtru pentru a se asigura că materialul filtrant rămâne stabil în timpul funcționării. Cadrele din oțel inoxidabil sunt utilizate pe scară largă în filtrele din industria chimică, alimentară și din alte industrii datorită rezistenței lor la coroziune și rezistenței ridicate. De exemplu, în filtrele din liniile de producție de alimente și băuturi, cadrele din oțel inoxidabil pot rezista la presiuni și temperaturi ridicate pentru a asigura funcționarea normală a filtrelor în medii complexe de producție. Cadrele din aliaj de aluminiu au avantajele greutății ușoare și ale costurilor reduse și sunt adesea folosite în unele filtre de aer care necesită greutate, cum ar fi filtrele de aer condiționat auto.
(II) Inel de etanșare
Inelul de etanșare este un element cheie pentru a asigura etanșarea filtrului pentru a preveni scurgerea fluidului sau a gazului în timpul procesului de filtrare. Inelele de etanșare din cauciuc siliconic au o rezistență bună la temperaturi ridicate și scăzute și pot fi utilizate într-un interval de temperatură de la -60 de grade până la 250 de grade. Sunt potrivite pentru etanșarea filtrului în medii cu temperaturi ridicate sau scăzute. Inelele de etanșare din cauciuc fluor au o rezistență excelentă la coroziune chimică și joacă un rol important în filtrele care vin în contact cu medii corozive, cum ar fi acizii și alcalii puternici.
Informații despre date din industrie
(I) Dimensiunea pieței
Potrivit statisticilor instituțiilor de cercetare de piață, dimensiunea pieței globale a filtrelor va ajunge la 45 de miliarde de dolari în 2023 și este de așteptat să crească la 65 de miliarde de dolari până în 2028, cu o rată de creștere anuală compusă de 7,5%. Dintre acestea, piața de filtre din domeniul industrial ocupă cea mai mare pondere, ajungând la 40%, fiind utilizată în principal în petrochimie, energie, metalurgie și alte industrii.
(II) Cota cererii de materiale de filtrare
Pe piața materialelor de filtrare, cererea de materiale din fibre sintetice reprezintă cea mai mare proporție, ajungând la 35%, în principal datorită aplicării sale extinse în filtrarea aerului și filtrarea apei. Cererea de materiale cu carbon activ este de 20%. Pe măsură ce cerințele oamenilor pentru calitatea aerului și a apei continuă să crească, cererea de pe piață arată o tendință de creștere constantă. Cererea de materiale ceramice reprezintă 15%, iar aplicarea acesteia în câmpuri de filtrare cu temperatură înaltă-și de înaltă-precizie crește treptat.
| Categoria de elemente | Materiale specifice | Cota cererii de piață | Domenii principale de aplicare |
| Categoria materialului de filtrare | Fibră de poliester | 20% | Filtrarea aerului (instalații industriale, sisteme de ventilație a clădirilor comerciale) |
| Fibră de polipropilenă | 15% | Filtrarea apei (tratarea apelor uzate, pretratarea apei industriale) | |
| Ceramică | 15% | Filtrare de gaze la temperatură înaltă-(topirea oțelului, producția de ciment), filtrare de lichide de înaltă-precizie (produse farmaceutice, electronice) | |
| Cărbune activ | 20% | Purificarea aerului (interior, auto), purificarea apei (tratarea apei potabile, tratarea apelor reziduale) | |
| Clasa de elemente funcționale | Material magnetic | 8% | Prelucrarea metalelor, filtrarea fluidului de tăiere pentru fabricarea de mașini |
| Rășină schimbătoare de ioni | 10% | Tratarea apei (apa de cazan, prepararea apei pure industriale) | |
| Suport și elemente structurale | Cadru din oțel inoxidabil | 6% | Filtre pentru industria chimică, alimentară și a băuturilor |
| Cadru din aliaj de aluminiu | 4% | Filtre de aer conditionat auto, purificatoare de aer de uz casnic | |
| Inel de etanșare din cauciuc siliconic | 3% | Garnituri de filtrare în medii cu temperaturi ridicate și scăzute | |
| Inel de etanșare din cauciuc fluor | 2% | Garnituri de filtrare în contact cu medii corozive, cum ar fi acizi puternici și alcalii |
Tendința de dezvoltare a elementelor de filtrare
(I) Cercetare și dezvoltare de materiale-de înaltă performanță
Odată cu îmbunătățirea continuă a cerințelor diferitelor industrii pentru acuratețea, eficiența și stabilitatea filtrării, cercetarea și dezvoltarea materialelor de filtrare de înaltă{0}}performanță a devenit o tendință. De exemplu, materialele din nanofibre au o eficiență mai mare de filtrare și o rezistență mai mică datorită structurii lor unice a porilor la scară nanometrică și se așteaptă să fie utilizate pe scară largă în domeniile filtrării aerului și al apei. Noile materiale filtrante compozite combină avantajele diferitelor materiale pentru a satisface nevoile de filtrare în condiții complexe de lucru.
(II) Inteligență și integrare funcțională
Pe viitor, elementele din filtru se vor dezvolta în direcția inteligenței și integrării funcționale. Filtrul magnetic este integrat cu senzorul pentru a monitoriza conținutul de impurități magnetice din fluid în timp real și pentru a regla automat intensitatea filtrării. Filtrul de rășină schimbătoare de ioni combinat cu tehnologia Internet of Things poate monitoriza de la distanță capacitatea de schimb a rășinii, poate reaminti înlocuirea sau regenerarea în timp util și poate îmbunătăți eficiența tratării apei.
(III) Aplicarea de materiale ecologice și ecologice
Pe fondul creșterii gradului de conștientizare a mediului, aplicarea de materiale de filtrare ecologice și ecologice va crește treptat. Materialele din fibre naturale biodegradabile și materialele din fibre sintetice reciclabile vor primi mai multă atenție pentru a reduce impactul deșeurilor după utilizarea filtrelor asupra mediului.