Jak wybrać odpowiedni materiał filtracyjny? Materiały, struktura i wydajność

Filtracja jest wszechobecną częścią naszego codziennego życia. Jest stosowana w ochronie silników, procesach przemysłowych, oczyszczaniu powietrza, uzdatnianiu wody, produkcji żywności itp. Jej główną rolą jest zatrzymywanie niepożądanych zanieczyszczeń w celu ochrony sprzętu, zagwarantowania jakości gotowych produktów i zapewnienia bezpieczeństwa osobistego.
Charakter tych zanieczyszczeń różni się znacznie w zależności od zastosowania: w hydraulice często spotykamy się z wodą, cząstkami metalu lub pozostałościami związanymi z degradacją płynów i zużyciem ruchomych części w obwodzie; w sprężonym powietrzu częściej są to mgły olejowe, kurz i wilgoć; w uzdatnianiu wody są to zawiesiny lub substancje chemiczne. To tylko kilka przykładów: każdy proces może generować lub być narażony na określone zanieczyszczenia.
Różnice te oznaczają, że należy wybrać medium filtracyjne, które jest dostosowane do oczyszczanego płynu, rodzaju obecnych zanieczyszczeń i warunków użytkowania.

Niezależnie od tego, czy chodzi o filtrację powierzchniową czy wgłębną, wydajność medium filtracyjnego zależy przede wszystkim od jego właściwości, które określają jego kompatybilność z zamierzonym zastosowaniem. Aby wybrać najbardziej odpowiednie rozwiązanie, konieczne jest zbadanie tych cech.

Niektóre powierzchnie wchodzą w różne interakcje z wodą i olejami: mogą odpychać jedno, ale nie drugie, lub mogą odpychać oba. Te zachowania, naturalne lub uzyskane w wyniku obróbki, określają adaptację medium filtracyjnego do jego środowiska.

• Hydrofilowy / Hydrofobowy: Medium hydrofilowe łatwo przyciąga i zatrzymuje wodę. Dzieje się tak w przypadku materiałów takich jak celuloza, której struktura chemiczna zachęca wilgoć do przylegania. Niektóre nośniki można również modyfikować poprzez dodanie superchłonnego polimeru, który w kontakcie z wodą pęcznieje i zamienia się w żel, zatrzymując wilgoć. Z kolei nośniki hydrofobowe odpychają wodę: krople gromadzą się i pozostają na powierzchni, nie przenikając do środka. Polimery są naturalnie hydrofobowe, ale takie zachowanie można również uzyskać poprzez obróbkę powierzchni innych materiałów.
• Oleofilowe / Oleofobowe: Medium oleofilowe przyciąga oleje i węglowodory, które łatwo rozprzestrzeniają się i impregnują jego włókna. Tak jest w przypadku polipropylenu (PP), stosowanego na przykład w absorbentach morskich, ponieważ odpycha on wodę (hydrofobowy), jednocześnie skutecznie wychwytując oleje. I odwrotnie, oleofobowe media odpychają oleje: krople pozostają kuliste i toczą się po powierzchni, nie impregnując jej. Ta właściwość jest rzadka w naturze, ale występuje w niektórych polimerach, takich jak PTFE (teflon). Można ją również uzyskać poprzez specjalną obróbkę powierzchni, stosowaną w szczególności w celu zapobiegania zatykaniu się filtrów narażonych na tłuste mgły w przemyśle spożywczym lub systemach sprężonego powietrza.

Te właściwości powierzchni są wykorzystywane w mediach koalescencyjnych, zaprojektowanych do oddzielania dwóch niemieszających się płynów, takich jak woda i olej lub powietrze i mgła olejowa. Włókna poddane obróbce sprzyjają przyleganiu drobnych kropelek, które ześlizgują się po włóknach, gromadzą się i rosną, aż utworzą cięższe kropelki, które odrywają się i opadają grawitacyjnie.

Materiały antystatyczne ograniczają gromadzenie się ładunków elektrostatycznych na ich powierzchni, zmniejszając ryzyko iskrzenia i eksplozji pyłu. Właściwość tę uzyskuje się poprzez zastosowanie włókien przewodzących (metalicznych lub węglowych) lub poprzez nałożenie powłoki przewodzącej. Elementy te zapewniają, że ładunki elektrostatyczne są odprowadzane do ziemi, gdzie są bezpiecznie rozpraszane, zapobiegając ich gromadzeniu się w nośniku.
Ten rodzaj mediów jest niezbędny we wrażliwych środowiskach sklasyfikowanych jako ATEX, gdzie energia elektrostatyczna musi pozostać poniżej progu, który mógłby wywołać wybuch. Można je znaleźć w wielu sektorach: drzewnym, przetwórstwa spożywczego, chemicznym, farmaceutycznym i metalurgicznym. Ta właściwość jest również coraz częściej wykorzystywana w hydraulice.

Środek czyszczący musi być odporny na chemiczne, termiczne i mechaniczne obciążenia środowiska, w którym jest używany.

• Kompatybilność chemiczna odnosi się do zdolności materiału do wytrzymywania cieczy i jej zanieczyszczeń (woda, kwasy, rozpuszczalniki, oleje itp.) bez degradacji lub uwalniania niepożądanych substancji.
• Odporność termiczna odnosi się do zdolności medium do zachowania swoich właściwości i struktury pod wpływem ciepła: niektóre polimery pozostają stabilne do 120°C, podczas gdy stopy metali mogą przekraczać 500°C.
• Wytrzymałość mechaniczna odnosi się do odporności na nacisk, zmiany obciążenia, ścieranie, wibracje i zmęczenie spowodowane powtarzającymi się cyklami.

Wspólna ocena tych trzech parametrów jest niezbędna do zagwarantowania stabilności, wydajności i trwałości systemu filtracji.

W miarę upływu czasu cząsteczki wychwytywane przez nośnik gromadzą się:

• Głęboko w porowatej strukturze materiału, stopniowo zmniejszając przepuszczalność.
• Na powierzchni, gdzie tworzą placek filtracyjny, dodatkowa warstwa zatrzymuje cząstki drobniejsze niż te początkowo wychwycone przez media.

Takie zatkanie, czy to w głębi, czy na powierzchni, zwiększa opór przepływu płynu, co powoduje wzrost różnicy ciśnień (ΔP) przed i za medium, czyli między tzw. górną i dolną częścią filtra.
Gdy ΔP osiągnie próg krytyczny określony przez producenta lub proces, filtr należy wymienić lub wyczyścić.
Niektóre nośniki można zatem myć i regenerować, wydłużając ich żywotność bez uszczerbku dla ich wydajności, o ile są one prawidłowo czyszczone.
Regularne monitorowanie ΔP, w połączeniu z wykorzystaniem sygnalizatorów konserwacji, jest niezbędne do planowania wymiany lub konserwacji, ograniczania nieplanowanych przestojów i utrzymania jakości filtracji.

W HIFI FILTER® wiemy, że wydajność systemu filtracji zależy od wyboru odpowiednich mediów, dostosowanych do każdego zastosowania, środowiska i ograniczeń przemysłowych.
Dlatego oferujemy naszą wiedzę techniczną, szeroką gamę rozwiązań i spersonalizowane wsparcie dla wszystkich sektorów, nawet tych najbardziej wymagających.
Ponieważ dobry filtr jest dobry. Ale dobry partner jest jeszcze lepszy.
Skontaktuj się z naszymi ekspertami, aby uzyskać spersonalizowane wsparcie 👇