Иновациите в областта на обезпрашаването и филтрирането на промишлени емисии се фокусират върху филтриращите материали и технологиите за контрол и поддръжка на оборудването. Целта е системите за отстраняване на прах да станат по-практични и ефективни.
Sommaire
Актуални тенденции в иновациите при прахоуловителите и въздушните филтри
Иновации в дистанционната поддръжка насистеми за обезпрашаване и филтриращо оборудване:
Интегрирането на сензори и технологии за „интернет на нещата“ има за цел да осигури информация в реално време за поведението на системата за прахоулавяне и да сподели тази информация между производителя и неговия доставчик. Например, модемните случаи се използват за дистанционна поддръжка на прахоуловителя. Целта е да може да се споделят основните експлоатационни параметри на прахоуловителната система между оператора и производителя в реално време или при поискване (замърсяване с делта Р, консумация на енергия, история на неизправностите, брой работни часове, работа на различните подсистеми и т.н.). Тези решения дават възможност за по-точно наблюдение на развитието на дадена инсталация и за повишаване на нейната надеждност, като същевременно намаляват броя на пътуванията на техниците по поддръжката.
Иновации в областта на енергоспестяването :
Прецизният контрол на почистването е един от примерите. Сгъстеният въздух е много скъп флуид. Прецизният контрол намалява консумацията на сгъстен въздух. Процесът на почистване ще започне в точния момент (програмирано време или разлика в налягането). Това намалява броя на операциите по почистване и съответно износването и консумацията на филтърни материали. Нещо повече, новото оборудване за обезпрашаване е проектирано така, че да бъде енергийно ефективно. Например използването на новите дюзи за впръскване на сгъстен въздух на Вентури в операциите по почистване намалява консумацията на сгъстен въздух с 20 до 40 % при същия ефект на почистване.
И накрая, прецизното управление на дебита на засмукване може да доведе до значителни икономии. Мощността на вентилатора е правопропорционална на входящия поток. Поради това е важно да не се превишават смукателните дебити. Други решения включват оборудване на вентилатора с честотно задвижване и регулиране на дебита в зависимост от изискванията за засмукване. Променливото честотно задвижване адаптира смукателната мощност според зададения вакуум или дебит, или според броя на машините, които трябва да се вакуумират. Регулирането на дебита значително намалява консумацията на вентилатора, както и консумацията на отопление, когато засмуканият въздух се изхвърля навън.
Иновации в технологията за филтриране
В отговор на разнообразието от емисии на частици от дадена дейност се използва иновация: адитивно филтриране. Това включва серийно поставяне на набор от специализирани филтърни материали в прахоуловител, за да се уловят всички прахови частици и ЛОС от промишлен процес (напр. Dustomat 24, ePUR Box). Резултатът е персонализирано, адаптивно решение за производителя. Например при работа с композитни материали, лазерно заваряване или 3D принтиране се генерират емисии от различни видове и структури: прах, много фини изпарения и газообразни съединения (ЛОС, миризми и др.).
Иновациите в областта на материалите и проектирането на филтърни среди се фокусират върху нанотехнологиите и биомимикрията. Създаваме наноматериали, специализирани във филтрирането на един вид молекули(CO2 CH4), или напротив, способни да улавят различни частици, отделяни от промишлен процес.
Фокус върху иновативни материали за откриване, филтриране и неутрализиране на въздушни частици
Нанопроизводство на филтър от царевични протеини
Разработването на екологично чисти материали е една от възможностите за иновации. Например, от царевични протеини е изработена нанофилтърна среда. Този филтър може да улавя 99,5 % от частиците, както сегашните HEPA филтри, но също така и 87 % от формалдехидите. Последната характеристика е по-добра от тази на филтрите, специализирани в този вид токсични молекули. Механизмът на улавяне се основава на способността на функционалните групи на повърхността на протеина да действат като пипала за улавяне на молекули. Предвижда се едновременното улавяне на различни газови молекули благодарение на пренареждането на аминокиселините на протеина. Освен това, тъй като протеинът е хидрофобен, филтърът може да се използва във влажен въздух.
Неутрализиране на токсични молекули
Едно от нововъведенията е свързано с нановъзникване на многокомпонентно влакно, включващо фотокаталитичен агент в структурата на влакното. По този начин се унищожават ЛОС, миризми и патогени, като се избягва отделянето на вторични замърсители. Биомиметичната структура е подобна на тази на диатомията, за да се увеличи максимално обменът между въздуха и пречистващия агент. Това нововъведение може да замени филтрите с активен въглен, с по-малко поддръжка и по-ниска енергия за филтриране. Тази иновация е патентована от френската компания Purenat.
Друг източник на иновации е обработката на повърхността на филтърните тъкани. При новото покритие се използва меден прекурсор за създаване на проводима металоорганична структура. По този начин токсичните газове се превръщат в неутрална материя: азотният оксид се превръща в нитрит и нитрат, а сероводородът – в меден сулфат. Интегрираната в памука или полиестера металоорганична структура създава реактивен материал за многократна употреба. Повърхностната обработка позволява създаването на специфични модели и прецизно запълване на пространствата между нишките на плата. Този материал е устойчив на износване, разкъсване и стандартно пране. Той може да се използва за интелигентни филтри, сензори за околната среда и лични предпазни средства.
Иновации в улавянето и откриването на аерозолни патогени.
В материалите се влагат нови антиалергични и антибактериални технологии, за да се осигури по-здравословна среда. В бъдеще някои части на прахоуловителите могат да бъдат изработени от тези материали.
Въпреки строгите процедури за почистване и дезинфекция, в болниците съществува риск от инфекции. В отговор на това пластмасов материал, акрилонитрил-бутадиен-стирен (или ABS), който се използва широко в болничното оборудване (както и в корпусите на автомобилите и домакинските електроуреди, телефонията, информационните технологии и проводниците за 3D принтиране), се слива с хлорхексидин. Резултатът е нов материал за обработка на повърхности, който може да убива бактериите за 30 минути. Това нововъведение решава недостатъците на конвенционалните дезинфектанти, които се разпространяват във въздуха и се отделят от повърхностите при допир. Планира се този нов материал да бъде добавен при производството на пластмасата.
По същия начин е разработена антимикробна, противогъбична и антивирусна повърхностна обработка на базата на хлорхексидин диглюконат, която може да бъде адаптирана към филтърните медии на пазара. Преди да бъде патентована, тази технология е тествана върху влакове в британската железопътна мрежа.
И накрая, една иновация в повърхностното покритие на филтърните материали има за цел да подобри вземането на биологични проби от въздуха. Целта е да се открие и определи естеството на бактериите и вирусите възможно най-рано чрез улавянето им живи. Това е необходимо условие за ранно идентифициране на биологичен риск. Въпреки че HEPA филтрите са ефективни при улавянето на патогени, те са неефективни при задържането им живи. Нововъведението се състои от композитна мембрана с течен слой, предназначен да запази жизнеността на бактериални или вирусни проби, уловени за лабораторно изследване.
Иновация във филтрирането на промишлени емисии наCO2 при източника
Филтрирането на емисиите на въглероден диоксид в промишлеността при източника включва подобряване на материалите за разделяне.
Si-CHA е кристална структура на базата на силициев диоксид, използвана за създаване на равномерно пореста мембрана, която отделя въглеродния диоксид от метана или други по-големи молекули. Разработването на метод за синтезиране на чиста Si-CHA мембрана повишава ефективността на отделяне наCO2, като същевременно се изразходва по-малко време и енергия за производство. Изследванията продължават с цел индустриализиране на този процес.
Друга иновация използва мембрани на пазара, за да подобри тяхната селективност по отношение наCO2. При тази технология за нанопроизводство на повърхността на мембраната се отглеждат хидрофилни полимерни вериги,пропускащи CO2. По този начин селективността на стандартна мембрана по отношение наCO2 се увеличава 150 пъти. Модифицираните мембрани остават рентабилни, въпреки допълнителните разходи за нанопроизводство. Първоначално разработена за електроцентрали, тази нова мембранна технология ще бъде оптимизирана и диверсифицирана, така че да включва и други полимери в партньорство с производителите, за да отговори на техните специфични нужди.
Текстилна иновация за филтриране наCO2 от електроцентрали има 80% улавяне. Тя включва естествения ензим карбоанхидраза в памучна тъкан, за да ускори реакцията, която превръща водата иCO2 в бикарбонат. След това въздухът преминава през филтъра със скорост 4 л/мин, което все още е далеч от 10 млн. литра въздух, които трябва да бъдат пречистени за една електроцентрала. Въпреки това, тъй като филтърът се произвежда по традиционни методи за текстилната промишленост, ще бъде по-лесно да се разшири до промишлено производство, което ще бъде предмет на следващия етап. Тестовете за работа на филтъра след цикли на пране, сушене и съхранение също потвърдиха, че ефективността му се запазва.
Друг иновативен подход е 3D принтирането наCO2 филтри, като за основа се използва хидрогел, съдържащ ензима карбоанхидраза. Тази технология е позволила да се екструдира 1D нишка и 2D структура. Целта еCO2 филтрите да станат по-универсални и да се проектират по-бързо. Производството на филтър с диаметър по-малък от 2 cm за експериментални цели досега е дало коефициент на улавяне само 24 %, а след 1000 часа работа този коефициент е намалял наполовина. За да увеличат този процент, изследователите обмислят възможността заподреждане на модулни елементи. Това изследване е все още в начален етап.
Друга технологична иновация за улавяне наCO2 включва използването на иновативен полимерен филтър, съдържащ мед. Този филтър превръщаCO2 основно в натриев бикарбонат. Този нов хибриден материал представлява сорбент, който е механично твърд и химически стабилен. Той улавя 3 пъти повечеCO2 в сравнение с настоящите техники за директно улавяне на въздуха. Независимо от нивото на концентрация наCO2 (от естествена до промишлена), улавянето продължава, докато филтърът се насити. След като филтърът се насити, поток солена вода преминава през филтъра и превръщаCO2 в натриев бикарбонат. След това натриевият бикарбонат може да се изхвърли в морето без никакво отрицателно въздействие. Съществуващите техники могат да се използват и за: десорбиране на филтъра (поток от гореща вода или пара), възстановяване, компресиране и съхранение наCO2.
Индустриализация на противопрахови нанотехнологии за обработка на повърхности
Технологиите за борба с праха съществуват от дълго време. Въпреки това те никога не са надхвърляли етапа на научните изследвания, тъй като увеличаването им до промишлен мащаб се оказва твърде трудно. Новите производствени концепции преодоляха това препятствие. Нанозасичането и нанопечатането модернизират техниката за отпечатване на вестници от XIX век. При тях се отлагат нанометрични пирамидални структури, които не позволяват на праха да се задържа. Това нововъведение прави много видове материали устойчиви на прах. Сега вече са възможни бъдещи приложения върху промишлено оборудване; по-специално върху вътрешните повърхности на компонентите на системата за отстраняване на прах и върху външните повърхности на оборудването.
