Az ipari kibocsátások poreltávolítása és szűrése terén az innováció a szűrőanyagokra és a berendezések ellenőrzésére és karbantartására szolgáló technológiákra összpontosít. A cél a poreltávolító rendszerek gyakorlatiasabbá és hatékonyabbá tétele.
Sommaire
A porleválasztók és légszűrők jelenlegi innovációs trendjei
Innovációk aporeltávolító rendszerek és szűrőberendezések távkarbantartásában :
Az érzékelők és a „dolgok internete” technológiák integrációjának célja, hogy valós idejű információkat szolgáltasson a porgyűjtő rendszer viselkedéséről, és hogy ezeket az információkat megossza a gyártó és a beszállítója között. A porgyűjtő távoli karbantartására például modemházakat használnak. A cél az, hogy az üzemeltető és a gyártó között valós időben vagy igény szerint meg lehessen osztani az elszívórendszer főbb működési paramétereit (delta P elszennyeződés, energiafogyasztás, hibatörténet, üzemórák száma, a különböző alegységek működése stb.). Ezek a megoldások lehetővé teszik a berendezés fejlődésének pontosabb nyomon követését és a megbízhatóságának növelését, miközben csökkentik a karbantartó szakemberek bevetéseinek számát.
Innovációk az energiatakarékosság terén :
A tisztítás pontos ellenőrzése az egyik példa erre. A sűrített levegő nagyon drága folyadék. A pontos szabályozás csökkenti a sűrített levegő fogyasztását. A tisztítási folyamat a megfelelő pillanatban (programozott idő vagy nyomáskülönbség) indul el. Ez csökkenti a tisztítási műveletek számát, és következésképpen a szűrőközegek kopását és fogyasztását. Ráadásul az új portalanító berendezést úgy tervezték, hogy energiatakarékos legyen. Például az új Venturi sűrítettlevegő-befecskendező fúvókák használata a tisztítási műveletekben azonos tisztítási hatás mellett 20-40%-kal csökkenti a sűrítettlevegő-fogyasztást.
Végül a szívóáram pontos szabályozása jelentős megtakarításokat eredményezhet. A ventilátor teljesítménye egyenesen arányos a szívóáramlással. Ezért fontos, hogy a szívóáramot ne méretezzük túl. Más megoldások közé tartozik a ventilátor frekvenciaváltóval való felszerelése és az áramlási sebességnek a szívási igénynek megfelelő beállítása. A változtatható frekvenciaváltó a szívóteljesítményt a beállított vákuum vagy áramlási sebesség, illetve a felszívandó gépek száma szerint állítja be. Az áramlási sebesség beállítása jelentősen csökkenti a ventilátor fogyasztását, valamint a fűtési fogyasztást, amikor a beszívott levegőt kifelé elszívják.
Innovációk a szűrési technológiában
A tevékenységből származó részecskekibocsátás sokféleségére válaszul egy újítást alkalmaznak: az additív szűrést. Ennek lényege, hogy egy porleválasztó berendezés ben sorba rendezik a speciális szűrőközegeket, hogy egy ipari folyamatból származó összes port és VOC-ot felfogják (pl. Dustomat 24, ePUR Box). Az eredmény egy személyre szabott, adaptív megoldás a gyártó számára. Például a kompozit anyagokkal való munka, a lézerhegesztés vagy a 3D nyomtatás különböző típusú és szerkezetű kibocsátásokat generál: port, nagyon finom füstöt és gáznemű vegyületeket (VOC, szagok stb.).
Az anyagok és a szűrőközegek tervezésének innovációja a nanotechnológiákra és a biomimikriára összpontosít. Olyan nanoanyagokat hozunk létre, amelyek egy bizonyos típusú molekula(CO2 CH4) szűrésére specializálódtak, vagy éppen ellenkezőleg, képesek egy ipari folyamat által kibocsátott részecskék sokféleségének felfogására.
A légrészecskék kimutatására, szűrésére és semlegesítésére szolgáló innovatív anyagokra összpontosítva
Kukoricafehérjékből készült nanoszűrő előállítása
A környezetbarát anyagok fejlesztése az innováció egyik útja. Például kukoricafehérjékből nanoszűrőközeget gyártottak. Ez a szűrő a részecskék 99,5%-át képes felfogni, mint a jelenlegi HEPA-szűrők, de a formaldehidek 87%-át is. Ez utóbbi teljesítménye felülmúlja az ilyen típusú mérgező molekulákra specializálódott szűrőkét. A befogási mechanizmus a fehérje felületén lévő funkcionális csoportok azon képességén alapul, hogy molekulafogó csápokként viselkednek. A fehérje aminosavainak átrendeződésének köszönhetően különböző gázmolekulák egyidejű befogását tervezik. Ezenkívül, mivel a fehérje hidrofób, a szűrő nedves levegőben is használható.
Mérgező molekulák semlegesítése
Az egyik újítás egy többkomponensű szál nano-előállítását foglalja magában, amely a szálszerkezetbe fotokatalitikus anyagot épít be. Ez elpusztítja a VOC-okat, szagokat és kórokozókat, miközben elkerüli a másodlagos szennyezőanyagok kibocsátását. A biomimetikus szerkezet a diatóma szerkezetéhez hasonló, hogy maximalizálja a levegő és a tisztítószer közötti cserét. Ez az innováció kiválthatja az aktívszenes szűrőket, kevesebb karbantartással és alacsonyabb szűrési energiával. Ezt az innovációt a francia Purenat cég szabadalmaztatta.
Az innováció másik forrása a szűrőszövetek felületkezelése. Egy új bevonat réz prekurzort használ, hogy vezető fém-szerves szerkezetet hozzon létre. Ez a mérgező gázokat semleges anyaggá alakítja át: a nitrogén-monoxid nitritté és nitráttá, a hidrogén-szulfid pedig réz-szulfáttá alakul át. A pamutba vagy poliészterbe integrált fém-szerves struktúra egy reaktív és újrafelhasználható anyagot hoz létre. A felületkezelés lehetővé teszi egyedi minták létrehozását és a szövetszálak közötti terek precíz kitöltését. Ez az anyag ellenáll a kopásnak, az elhasználódásnak és a szokásos mosásnak. Intelligens szűrők, környezeti érzékelők és egyéni védőfelszerelések számára használható.
Innováció az aeroszolos kórokozók felfogásában és kimutatásában.
Új antiallergén és antibakteriális technológiákat építenek be az anyagokba, hogy egészségesebb környezetet biztosítsanak. A jövőben a porgyűjtő egységek egyes részei is készülhetnek ilyen anyagokból.
A szigorú tisztítási és fertőtlenítési eljárások ellenére a kórházakban fennáll a fertőzésveszély. Erre válaszul egy műanyagot, az akrilnitril-butadién-sztirolt (vagy ABS-t), amelyet széles körben használnak a kórházi berendezésekben (valamint az autók és háztartási elektromos készülékek burkolatában, a telefon-, informatikai és 3D nyomtatási huzalokban), klórhexidinnel olvasztottak össze. Az eredmény egy új felületkezelő anyag, amely 30 perc alatt képes elpusztítani a baktériumokat. Ez az innováció megoldja a hagyományos fertőtlenítőszerek hátrányait, amelyek a levegőbe terjednek, és érintéskor kiszabadulnak a felületekről. A tervek szerint a műanyag gyártásakor ezt az új anyagot is hozzáadják.
Ugyanebben az irányban kifejlesztettek egy klórhexidin-diglikonáton alapuló antimikrobiális, gomba- és vírusellenes felületkezelőt, amelyet a piacon lévő szűrőközegekhez lehet igazítani. Ezt a technológiát a szabadalmaztatás előtt a brit vasúthálózat vonatain tesztelték.
Végül a szűrőközegek felületi bevonatának újítása a levegőből történő biológiai mintavételezés fejlesztését célozza. A cél a baktériumok és vírusok minél korábbi kimutatása és azonosítása azáltal, hogy élve rögzítik őket. Ez a biológiai kockázat korai felismerésének előfeltétele. Míg a HEPA-szűrők hatékonyan képesek a kórokozók befogására, addig életben tartásukra hatástalanok. Az innováció egy összetett membránból áll , amely egy folyadékréteggel van ellátva, és amelynek célja, hogy megőrizze a laboratóriumi vizsgálatra befogott baktérium- vagy vírusminták életképességét.
Innováció az ipariCO2-kibocsátás forrásnál történő szűrésében
A szén-dioxid-kibocsátás szűrése az iparban a forrásnál a leválasztó anyagok javításával jár.
A Si-CHA egy szilícium-dioxid-alapú kristályos szerkezet, amelyet egy egyenletesen porózus membrán létrehozására használnak, amely elválasztja a szén-dioxidot a metántól vagy más nagyobb molekuláktól. A tiszta Si-CHA membrán szintézisére szolgáló módszer kifejlesztése növeli aCO2 elválasztási teljesítményt, miközben kevesebb gyártási időt és energiát igényel. A kutatás folytatódik az eljárás iparosítása érdekében.
Egy másik innováció a piacon lévő membránokat használja fel aCO2-szelektivitásuk javítására. Ez a nanogyártási technológia hidrofil,CO2-áteresztő polimerláncokat növeszt a membrán felületén. Ez 150-szeresére növeli egy szabványos membránCO2-szelektivitását. A módosított membránok a nanogyártás többletköltségei ellenére is nyereségesek maradnak. A kezdetben erőművek számára kifejlesztett új membrántechnológiát a gyártókkal együttműködve optimalizálják és diverzifikálják más polimerek bevonásával, hogy megfeleljen a gyártók egyedi igényeinek.
Az erőművekből származóCO2 szűrésére szolgáló textilipari innováció 80%-os CO2-leválasztási arányt ér el. A pamutszövetbe a természetes szénhidrát enzimet építi be, hogy felgyorsítsa a reakciót, amely a vizet és aCO2-t bikarbonáttá alakítja. A levegő ezután 4 l/perc sebességgel halad át a szűrőn, ami még mindig messze van attól a 10 millió liter levegőtől, amelyet egy erőműhöz kell kezelni. Mivel azonban a szűrő hagyományos textilipari módszerekkel készül, könnyebb lesz az ipari termelésre való áttérés, ami a következő szakasz témája lesz. A szűrő működésére vonatkozó tesztek a mosási, szárítási és tárolási ciklusok után is megerősítették, hogy a szűrő teljesítménye megmaradt.
ACO2-szűrők 3D nyomtatása, amely alapanyagként egy szénsav-anhidráz enzimet tartalmazó hidrogélt használ, egy másik innovatív megközelítés. Ez a technológia lehetővé tette egy 1D-s szál és egy 2D-s szerkezet extrudálását. A cél aCO2-szűrők sokoldalúbbá és gyorsabbá tétele. Egy 2 cm-nél kisebb átmérőjű szűrő kísérleti célú előállítása eddig csak 24%-os befogási arányt eredményezett, és 1000 óra működés után ez az arány a felére csökkent. Ennek az aránynak a növelése érdekében a kutatókmoduláris elemek egymásra helyezését fontolgatják. Ez a kutatás még csak a kezdeti stádiumban van.
Egy másik technológiai innováció aCO2 megkötésére egy innovatív, rezet tartalmazó polimer szűrő alkalmazása. Ez a szűrő aCO2-t alapvetően nátrium-bikarbonáttá alakítja át. Ez az új hibrid anyag mechanikailag szilárd és kémiailag stabil szorbens. Háromszor többCO2-t képes megkötni, mint a jelenlegi közvetlen levegőleválasztási technikák. ACO2-koncentráció szintjétől függetlenül (a természetesCO2-koncentrációtól az ipari CO2-koncentrációig) a szűrő telítődéséig folytatódik a leválasztás. Amint a szűrő telítődött, sós víz áramlik át a szűrőn, és aCO2-t nátrium-bikarbonáttá alakítja át. A nátrium-bikarbonát ezután minden negatív hatás nélkül a tengerbe engedhető. A meglévő technikák a következőkre is alkalmazhatók: a szűrő desorbálása (forró víz vagy gőz áramlása), aCO2 visszanyerése, tömörítése és tárolása.
A felületkezelésre szolgáló porellenes nanotechnológiák iparosítása
A porellenes technológiák már régóta léteznek. Azonban soha nem jutottak túl a kutatási szakaszon, mert az ipari méretűre való méretnövelésük túl nehéznek bizonyult. Az új gyártási koncepciók leküzdötték ezt az akadályt. A nanoelakadás és a nano-nyomtatás modernizál egy 19. századi újságnyomtatási technikát. Olyan nanoméretű piramisszerű struktúrákat helyeznek el, amelyek megakadályozzák a por megtapadását. Ez az innováció számos anyagtípust ellenállóvá tesz a porral szemben. A jövőbeni alkalmazások ipari berendezéseken is elképzelhetőek, különösen a poreltávolító rendszer alkatrészeinek belső felületein és a berendezések külső felületein.
