قصة كيف تتسخ المرشحات
سواء كانت طويلة أو قصيرة ، ولكن مرشحات استراحة Tion بدرجات مختلفة من التلوث (أو وقت الاستخدام) وصلت أخيرًا إلى يدي الصغيرة المرحة. هذا يعني أن الوقت قد حان لصب كوب من الشاي والغطس في صورة مصغرة رائعة لترشيح الغبار والهواء المتسخ.للحصول على تفاصيل حميمة عن حياة المرشحات في ظروف حقيقية ، مرحبًا بك في القط. تنبيه ، سيكون هناك الكثير من الصور من المجهر الإلكتروني.في مقال سابق على مدونة Tion Corporate ، تم وصف المبادئ والآليات الأساسية لتصفية الجسيمات على مرشح مثل HEPA (فئة المرشح H11). الفلاتر ، حتى بدون كفاءة 100 ٪ ، قادرة على التقاط جزيئات الأوساخ والغبار بشكل فعال. عادة ، يتم إجراء مثل هذه الدراسات على النموذج ، والأنظمة القياسية ، أي أنه يتم أخذ مزيج معين من الجسيمات ومطاردته في مرشح مضخة مرشح مرشح حتى يتم ضخ حجم محدد مسبقًا للهواء ، ثم ، على سبيل المثال ، يتم قياس كتلة المادة المودعة على المرشح.فيما يلي سأوضح كيف تتسخ المرشحات الحقيقية بمرور الوقت باستخدام الأمثلة المقدمة من Tion كعينات ، على الرغم من أنه ، بالطبع ، يمكن استنتاج النتائج لأي مرشحات ألياف حديثة. لكننا سنبدأ ، ربما ، باستطراد صغير.الفلاتر وتكنولوجيا تصنيعها
أولاً ، أود أن أجيب على سؤال المقال السابق الذي طرحه مستخدم vesper حول المواد المستخدمة:ما نوع الألياف التي يتكون منها مرشح HEPA؟ ليس من القطن؟
يتكون المرشح نفسه من جزأين ، من أجل الوضوح والإيجاز ، سنطلق عليهما اسم "القاعدة" ، التي تعطي صلابة المرشح والتي لا تشارك عمليًا في عملية التصفية ، و "ألياف المرشح" المرنة ذات السطح المطور (وبعبارة أخرى ، مساحة سطح كبيرة). يتجاوز الفرق في أقطار هذه الألياف الترتيب ويتراوح من 1 إلى 10-20 ميكرون أو ميكرون (للمقارنة ، يبلغ قطر شعر الإنسان القياسي حوالي 80 ميكرون)!المواد التي يصنع منها كلا الجزئين هي ، بالطبع ، ألياف البوليمر أو الزجاج ، وليس القطن. عملت عملية الحصول على الألياف على "الأتمتة" وتصنيعها قدر الإمكان. لذا ، باستخدام التثبيت الكهربائي يتم "رش" البوليمر أو الزجاج السائل الذي يمر عبر القالب (أنبوب رفيع للغاية يحدد قطر الألياف ، وعادة ما يكون هناك العديد من هذه الأنابيب - آلاف أو حتى عشرات الآلاف) على الركيزة ، لتشكيل شبكة.مثل هذا التثبيت الكهربائي مشرق وملون. المصدرالتمثيل التخطيطي لعملية التثبيت الكهربائي وتشكيل مخروط تايلور . المصدرالقاعدة (يسار) وألياف المرشح (يمين) التي يتم الحصول عليها عن طريق التثبيت الكهربي، وبعد ذلك يتم معالجة البوليمر إما عن طريق الضوء ، أو حرارياً ، أو بطريقة ما. مرحبا ، حصيرة المرشح جاهزة! يبقى فقط لتقطيع وحزم.بطبيعة الحال ، فإن التكوين الدقيق ، ومعايير الثقب من خلال القوالب والمعرفة التكنولوجية الأخرى هي سر تجاري. على الرغم من أن هذه العملية تشبه إلى حد ما إنشاء الحصائر العازلة للحرارة - فقد أتيحت لي الفرصة لزيارة مصنع Saint-Gobain بالقرب من Yegoryevsk بطريقة أو بأخرى .ألياف نانوية وقوى إلكتروستاتيكية
ثانيًا ، أود أن أقدم بعض التوضيحات والإضافات لمواد العمل السابق.لماذا لا تجعل الألياف النانوية (زيادة المساحة أكثر)؟إذا قمنا بحل مشكلة عرقلة عائق مع تدفق الهواء الصفحي في إطار الديناميكا المائية الكلاسيكية ، فسوف نصل حتمًا إلى حالة الحدود: على سطح الألياف ، يجب أن تكون سرعة التدفق صفرًا ، مما يخلق ظروفًا ممتازة لترسب الجزيئات. ومع ذلك ، عندما تكون أبعاد العائق صغيرة جدًا ، يتجلى ما يسمى بتأثير الانزلاق.في أحد الأعمال المثيرة للاهتمام ، تمت مناقشة الديناميكا المائية لتدفق الغاز حول الألياف المستديرة بالتفصيل. يوصف التغيير في ملف تعريف السرعة أو نظام التدفق من حيث عدد Knudsen. لذلك ، بالنسبة للهواء في الظروف العادية ، يجب أخذ انزلاق التدفق في الاعتبار للألياف الدقيقة التي تصل إلى ~ 0.5 ميكرون ، وهذا هو السبب في أن الجزء الأكبر من الألياف لمرشح HEPA مصنوع بأقطار من 1 إلى 100 ميكرون. لأن هذا النطاق من الأحجام هو على وجه التحديد الذي يفضل مشاركة وترسب الجزيئات الكبيرة نسبيًا على السطح. ومع ذلك ، فإن كفاءة آلية الترسيب هذه تنخفض بشكل كبير للجسيمات الأصغر من 0.3 ميكرومتر ، مما يخلق صعوبات معينة.يتم استخدام ملفات تعريف سرعة الهواء بالقرب من ألياف المرشح (أ) بدون و (ب) مع انزلاق التدفق الساقطيتم استخدام شظية التدفق بشكل مكثف لإنشاء فلاتر ذات ألياف نانوية ، وتتغير آلية الترشيح نفسها. بدلاً من التشابك ، يتم ترسيب الجسيمات بشكل أساسي في نقاط نسج الألياف ، والتي يحاولون القيام بها كثيرًا جدًا.أجرى نشوئها تنميتها في هذا المجال، مما يتيح لك الحصول على شبكة دقيقة جدا من ألياف النانو لإنشاء " تصفية شبكة الإنترنت مركب من مزيج من البولي بروبلين و البولي ايثيلين مع إضافة الألياف الزجاجية ". مثل هذا "الوحش" قادر على الاحتفاظ بأصغر قطرات من القطران في دخان التبغ.إذا تم استخدام التثبيت الكهربائي لإنتاج الألياف ، فهل يتم شحن الألياف في هذه العملية؟ هل يستحق الأمر غسل المرشح؟بعد ذلك ، نقدم بعض الوضوح لتوزيع القوى التي تنشأ أثناء تفاعل جزيئات الغبار وألياف المرشح. نظرًا لأن الألياف تتشكل عن طريق تمرير البوليمر أو الزجاج سريع الذوبان من خلال القوالب (غالبًا أيضًا تحت تأثير مجال كهربائي إضافي) ، ونتيجة لذلك ، تحمل الألياف بعض الشحنة الزائدة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إنشاء شحنة زائدة عن طريق معالجة المواد في البلازما. على سبيل المثال ، غالبًا ما يستخدم الزجاج والكوارتز كإلكترونات طبيعية وغير مكلفة ، وبعبارة أخرى ، مادة ذات شحنة ثابتة كبيرة.يمكن "انتزاع" جزيئات الغبار التي تحلق فوق الألياف المشحونة بشكل فعال خارج التيار بسبب عمل القوى الإلكتروستاتيكية (أو صدها إذا كانت الألياف والجسيمات مشحونة بالتساوي). من الغريب ، ولكن الغالبية العظمى من الجسيمات الدقيقة والنانوية مشحونة ، وخاصة جزيئات الغبار. تنشأ الشحنة بسهولة على سطح الجسيمات بسبب الاحتكاك ضد الهواء والأشياء وإعادة التوزيع المقابلة وفصل الشحنات. بالطبع ، لا نشعر بذلك في الحياة اليومية ، لأن بعض شحنات الإلكترونات (1.6 10 -19 كولوم) ليست شيئًا بالنسبة لنا ، ولكن بالنسبة للعالم النانوي فهي كمية ضخمة. على سبيل المثال ، هذا هو الأساس لكامل صناعة الكهرباء المتجددة - كهرباء الاحتكاك ، التي كتبت عنها سابقًا (الجزءان 1 و 2 ).بالطبع ، هناك علاقة بين شحنة الألياف وكفاءة الترشيح. ستقوم ألياف المرشح المشحونة بشكل مفرط بصد الجزيئات بشحنة من نفس العلامة ، وستنخفض الكفاءة ، ولكن المرشحات المحايدة تمامًا لن تكون فعالة بما فيه الكفاية ، لذلك يجب احترام الوسط الذهبي.سيلاحظ القارئ اليقظ أن هناك مرشحات إلكتروستاتيكية بالكامل تقوم أولاً بشحن جزيئات الغبار ، ثم تزيل بشكل فعال جميع الجسيمات التي يبلغ قطرها حتى 10 نانومتر! ومع ذلك ، هذه قصة مختلفة تمامًا ، تستحق مقالة منفصلة.الانتقال من النظرية إلى التطبيق: هل يستحق غسل المرشحات إذن ؟!إن محاولات إعادة الفلتر إلى حالته الأصلية محكوم عليها بالفشل ، ولكن يمكن إزالة جزء من التلوث عن طريق الغسيل والضرب ، خاصة الجسيمات الكبيرة أو مجموعات الجسيمات. علاوة على ذلك ، فإن هذا المرشح "المستعاد" سيخدم أقل بكثير من مرشح جديد.أنصحك أيضًا بقراءة منشور ممتاز آخر عن الفلاتر .الجزء تجريبي. الفلاتر متسخة
لذلك ، تم توفير الفلاتر التالية للمراجعة: F7 بعمر 0 و 3 أيام ، أسبوعين و 6 أشهر ، والتي نظفت هواء التايغا النقي في نوفوسيبيرسك ، بالإضافة إلى H11 (HEPA) من العاصمة الشمالية.لنبدأ بالفلاتر الأساسية F7. يبدأ تلوث المرشح الكبير بالظهور بعد أسبوعين من التشغيل في مدينة كبيرة. لذا فإن الأوساخ والغبار والضباب الدخاني في المدن الكبرى ليست عبارة فارغة!الآن ألق نظرة على المرشحات باستخدام المجهر الإلكتروني المفضل لدي. وترد المواد اليومية الأخرى التي تم فحصها تحت تهديد السلاح في المقالات العالم حولنا .كما هو مذكور أعلاه ، يتكون المرشح من جزأين - ألياف قاعدة سميكة بقطر 50-100 ميكرون وألياف مرشح رقيقة. الألياف نفسها نظيفة وسلسة.حتى بعد ثلاثة أيام من الاستخدام ، من الممكن بالفعل ملاحظة جزيئات كبيرة من الغبار يتم اصطيادها على الألياف (مميزة بأسهم حمراء). على الرغم من أن الألياف الأساسية تظل نظيفة نسبيًا ، وكما ذكر أعلاه ، لا تشارك في الترشيح.بعد أسبوعين ، يزداد إجمالي كمية التلوث بشكل ملحوظ. يتم تغطية الألياف الفردية بجزيئات ملحوظة بالكاد وحتى جزيئات نانوية (وفقًا لتصنيف IUPAC <100 نانومتر ، الأسهم الزرقاء) ، تبدأ الأغشية الطينية في التكوين في بعض الأماكن (تتميز بدائرة أرجوانية).يظهر الميكروغراف أدناه هذا بكل التفاصيل بالأبيض والأسود:بعد ستة أشهر من الاستخدام ، يتم ملء جزء كبير من المساحة بين الألياف بالغبار والأوساخ والجسيمات المختلفة. تغطي الأفلام من الأوساخ والغبار حتى الألياف القاعدية السميكة ، ناهيك عن الألياف الرقيقة.فيما يلي ، في رأيي ، صورة مجهرية مكشوفة للغاية تظهر تقريبًا جميع آليات ترسيب الجسيمات. تسبب الجمود أو الانخراط في وجود جسيم كبير (سهم أحمر) ، واستقرت جزيئات صغيرة بسبب الانتشار (السهم الأزرق). نتيجة للتضخم التدريجي لألياف المرشح بمثل هذه الجسيمات ، يتشكل فيلم على السطح (ملحوظ باللون البنفسجي).من حيث المبدأ ، يمكن اهتزاز المرشح وغسله ، ولكن من غير المحتمل أن يكون قادرًا على العودة إلى حالة جديدة تمامًا. ومن الجدير بالذكر أيضًا أن الشحنة التي تم إنفاقها على سطح الألياف وتعويضها بجزيئات الغبار الملتصقة ، وبالتالي ، فإن المرشح المغسول سيظل مرشحًا ، والأهم من ذلك ، أن يحافظ على الغبار أسوأ من الجديد.بعد ذلك ، نعتبر بإيجاز مرشح HEPA ومثالًا على تشغيله في ظروف حقيقية لمدة أسبوعين.لا يختلف مرشح H11 النظيف كثيرًا عن F7 الذي تمت مناقشته سابقًا باستثناء التعبئة الأكثر كثافة لألياف المرشح. أي أن HEPA هو ببساطة فلتر أكثر كثافة بقطر مسام أصغر بين الألياف.بعد أسبوعين من استخدام HEPA ، قد يبدو كمرشح جديد تمامًا ، لكن هذا ليس صحيحًا تمامًا. بالطبع ، بقي معظم الغبار والأوساخ على مرشح F7 الخشنة ، لذلك من غير المحتمل أن يتم العثور على جزيئات كبيرة بكميات كبيرة.ومع ذلك ، إذا جعلناه أقرب عشر مرات ، فيمكننا بسهولة العثور على أن مرشح HEPA يعمل عن طريق اصطياد جزيئات صغيرة جدًا على سطح الألياف (الأسهم الزرقاء). بالإضافة إلى مرشح F7 ، "تنمو HEPA" في نهاية المطاف بطبقة من الأوساخ (المحددة باللون الأرجواني).بدلا من الاستنتاج
كان من المثير للاهتمام تتبع تطور تلوث المرشح ليس بواسطة جزيئات النموذج على منضدة اختبار ، ولكن في ظروف التشغيل الفعلية لمدينة كبيرة (وحتى مدينتين!). في الواقع ، اتضح أن ألياف الترشيح تتضخم بطبقة متجانسة من الأوساخ والغبار مع مرور الوقت ، وتشكل "أغشية" بين الألياف. من ناحية ، هذا جيد ، لأنه يزيد من المقطع العرضي لالتقاط المزيد من الجسيمات الجديدة ، من ناحية أخرى ، تصبح مادة المرشح نفسها أقل نفاذية للهواء ، وبالتالي يزداد الحمل على المضخة.الإجابة على السؤال: لتغيير المرشح أم لا للتغيير والغسيل؟ - أستطيع أن أجيب بهذه الطريقة: جرب ، لكن الغسيل و / أو الخرج سيسد بشكل أسرع من الجديد ، بالإضافة إلى تحميل المضخة مرة أخرى.تم إعداد النصوص والصور الدقيقة خصيصًا لـ Tion © Tiberius.ملاحظة: يرجى الإبلاغ عن الأخطاء والتعليقات على النص من خلال شبكة LAN. Source: https://habr.com/ru/post/ar397457/
All Articles