Kādi ir pašreizējie jauninājumi putekļu novadīšanas un rūpniecisko emisiju filtrēšanas jomā?

Inovācijas putekļu aizvākšanas un rūpniecisko emisiju filtrēšanas jomā koncentrējas uz filtrēšanas materiāliem un tehnoloģijām iekārtu kontrolei un uzturēšanai. Mērķis ir padarīt putekļu aizvākšanas sistēmas praktiskākas un efektīvākas.

Pašreizējās inovāciju tendences putekļu savācēju un gaisa filtru jomā

Inovācijasputekļu novadīšanassistēmu un filtrēšanas iekārtu tālvadības uzturēšanas jomā:

Sensoru un “lietu interneta” tehnoloģiju integrācija ir izstrādāta, lai reāllaikā sniegtu informāciju par putekļu savākšanas sistēmas darbību un lai ražotājs un piegādātājs apmainītos ar šo informāciju. Piemēram, putekļu savācēja attālai apkopei tiek izmantoti modemi. Mērķis ir nodrošināt iespēju reāllaikā vai pēc pieprasījuma apmainīties ar galvenajiem uztveršanas sistēmas darbības parametriem starp operatoru un ražotāju (delta P piesārņojums, enerģijas patēriņš, kļūdu vēsture, darba stundu skaits, dažādu apakšvienību darbība u. c.). Šie risinājumi ļauj precīzāk uzraudzīt iekārtas attīstību un paaugstināt tās uzticamību, vienlaikus samazinot tehniskās apkopes tehniķu izbraukumu skaitu.

Inovācijas enerģijas taupīšanā :

Viens no piemēriem ir precīza tīrīšanas kontrole. Saspiestais gaiss ir ļoti dārgs šķidrums. Precīza kontrole samazina saspiestā gaisa patēriņu. Tīrīšanas process sāksies īstajā brīdī (ieprogrammēts laiks vai spiediena starpība). Tas samazina tīrīšanas operāciju skaitu un līdz ar to arī filtra materiāla nolietojumu un patēriņu. Turklāt jaunās atputekļošanas iekārtas ir izstrādātas tā, lai tās būtu energoefektīvas. Piemēram, jauno Venturi saspiestā gaisa iesmidzināšanas sprauslu izmantošana tīrīšanas operācijās samazina saspiestā gaisa patēriņu par 20-40 %, lai panāktu tādu pašu tīrīšanas efektu.

Visbeidzot, precīza iesūknēšanas plūsmas ātruma regulēšana var ļaut ievērojami ietaupīt. Ventilatora jauda ir tieši proporcionāla ieplūdes plūsmai. Tāpēc ir svarīgi nepalielināt iesūknēšanas ātrumu. Citi risinājumi ietver ventilatora aprīkošanu ar frekvenču pārveidotāju un plūsmas ātruma regulēšanu atkarībā no nepieciešamā iesūknēšanas daudzuma. Frekvenču pārveidotājs pielāgo iesūkšanas jaudu atbilstoši iestatītajam vakuumam vai plūsmas ātrumam, vai arī atkarībā no izsūknējamo mašīnu skaita. Regulējot plūsmas ātrumu, ievērojami samazinās ventilatora patēriņš, kā arī apkures patēriņš, kad iesūktais gaiss tiek izvadīts ārā.

Inovācijas filtrēšanas tehnoloģijā

Reaģējot uz darbības radīto daļiņu emisiju daudzveidību, tiek izmantota inovācija – aditīvā filtrācija. Tā ietver specializētu filtrējošo materiālu komplekta sērijveida ievietošanu putekļu savācējā, lai uztvertu visus putekļus un gaistošos organiskos savienojumus no rūpnieciskā procesa (piem., Dustomat 24, ePUR Box). Rezultāts ir pielāgots, pielāgots risinājums ražotājam. Piemēram, strādājot ar kompozītmateriāliem, veicot lāzermetināšanu vai 3D drukāšanu, rodas dažāda veida un struktūras emisijas: putekļi, ļoti smalki dūmi un gāzveida savienojumi (GOS, smakas utt.).

Inovācijas materiālu un filtrēšanas līdzekļu izstrādē ir vērstas uz nanotehnoloģijām un biomimikriju. Mēs radām nanomateriālus, kas specializējas viena veida molekulu (_{CO2 CH4}) filtrēšanā vai, gluži pretēji, spēj uztvert dažādas daļiņas, ko emitē rūpnieciskais process.

Koncentrēšanās uz inovatīviem materiāliem gaisa daļiņu noteikšanai, filtrēšanai un neitralizēšanai

Kukurūzas proteīnu filtra nanofabrikātu izgatavošana

Videi draudzīgu materiālu izstrāde ir viena no inovāciju iespējām. Piemēram, no kukurūzas proteīniem ir izgatavota nanofiltra vide. Šis filtrs spēj uztvert 99,5 % daļiņu, tāpat kā pašreizējie HEPA filtri, bet arī 87 % formaldehīdu. Šis pēdējais rādītājs ir labāks nekā filtriem, kas specializējas uz šāda veida toksiskām molekulām. Uztveršanas mehānisma pamatā ir proteīna virsmas funkcionālo grupu spēja darboties kā molekulu ķērājiem. Vienlaicīga dažādu gāzu molekulu uztveršana ir paredzēta, pateicoties proteīna aminoskābju pārkārtošanai. Turklāt, tā kā proteīns ir hidrofobisks, filtru var izmantot mitrā gaisā.

Toksisko molekulu neitralizācija

Viens no jauninājumiem ietver daudzkomponentu šķiedras nanoizgatavošanu, iekļaujot šķiedras struktūrā fotokatalītisku aģentu. Tas iznīcina GOS, smakas un patogēnus, vienlaikus novēršot sekundāro piesārņotāju izdalīšanos. Biomimētiskā struktūra ir līdzīga diatomu struktūrai, lai maksimāli palielinātu apmaiņu starp gaisu un attīrītāju. Ar šo inovāciju var aizstāt aktīvās ogles filtrus, nodrošinot mazāku apkopi un mazāku filtrēšanas enerģiju. Šo inovāciju ir patentējis Francijas uzņēmums Purenat.

Vēl viens inovāciju avots ir filtra audumu virsmas apstrāde. Jaunajā pārklājumā izmanto vara prekursoru, lai radītu vadošu metālorganisku struktūru. Tas toksiskās gāzes pārvērš neitrālās vielās: slāpekļa monoksīds pārvēršas nitrītos un nitrātos, bet sērūdeņradis – vara sulfātā. Metāla-organiskā struktūra, kas integrēta kokvilnā vai poliesterī, rada reaktīvu un atkārtoti lietojamu materiālu. Virsmas apstrāde ļauj izveidot īpašus rakstus un precīzi aizpildīt atstarpes starp auduma pavedieniem. Šis materiāls ir izturīgs pret nodilumu, nodilumu un standarta mazgāšanu. To var izmantot viedajiem filtriem, vides sensoriem un individuālajiem aizsardzības līdzekļiem.

Jauninājumi aerosola patogēnu uztveršanā un noteikšanā.

Materiālos tiek iestrādātas jaunas antialerģiskas un antibakteriālas tehnoloģijas, lai nodrošinātu veselīgāku vidi. Nākotnē dažas putekļu savākšanas iekārtu daļas var būt izgatavotas no šiem materiāliem.

Neraugoties uz stingrām tīrīšanas un dezinfekcijas procedūrām , slimnīcās pastāv infekcijas risks. Reaģējot uz to, plastmasas materiāls – akrilnitrilbutadiēnstirols (jeb ABS), ko plaši izmanto slimnīcu aprīkojumā (kā arī automašīnu un sadzīves elektroierīču korpusos, telefonijas, IT un 3D drukas vados), ir sakausēts ar hlorheksidīnu. Rezultātā radīts jauns virsmas apstrādes materiāls, kas spēj iznīcināt baktērijas 30 minūtēs. Šī inovācija novērš parasto dezinfekcijas līdzekļu trūkumus, kas izplatās gaisā un pieskāriena laikā izdalās no virsmām. Šo jauno materiālu ir plānots pievienot, kad tiks ražota plastmasa.

Tāpat ir izstrādāta antimikrobiāla, pretsēnīšu un pretvīrusu virsmas apstrāde, kuras pamatā ir hlorheksidīna diglikarbonāts, lai to pielāgotu tirgū esošajiem filtrēšanas līdzekļiem. Šī tehnoloģija pirms patentēšanas tika testēta Lielbritānijas dzelzceļa tīkla vilcienos.

Visbeidzot, inovācija filtrēšanas materiāla virsmas pārklājumā ir paredzēta, lai uzlabotu gaisa bioloģisko paraugu ņemšanu. Mērķis ir pēc iespējas ātrāk atklāt un noteikt baktēriju un vīrusu raksturu, uztverot tos dzīvus. Tas ir nepieciešams priekšnosacījums agrīnai bioloģiskā riska identificēšanai. Lai gan HEPA filtri efektīvi uztver patogēnus, tie ir neefektīvi, lai saglabātu tos dzīvus. Inovācija sastāv no kompozītmateriāla membrānas ar šķidruma slāni, kas paredzēts, lai saglabātu laboratoriskai izpētei uztverto baktēriju vai vīrusu paraugu dzīvotspēju.

Inovācijas rūpniecisko_CO2 emisiju filtrēšanā to rašanās vietā

Oglekļa dioksīda emisiju filtrēšana rūpniecībā to rašanās vietā ietver atdalīšanas materiālu uzlabošanu.

Si-CHA ir kristāliska struktūra uz silīcija dioksīda bāzes, ko izmanto, lai izveidotu vienmērīgi porainu membrānu, kas atdala oglekļa dioksīdu no metāna vai citām lielākām molekulām. Tīras Si-CHA membrānas sintēzes metodes izstrāde palielina_CO2 atdalīšanas efektivitāti, vienlaikus patērējot mazāk ražošanas laika un enerģijas. Pētījumi tiek turpināti, lai šo procesu varētu industrializēt.

Citā inovācijā tiek izmantotas tirgū esošās membrānas, lai uzlabotu to_CO2 selektivitāti. Ar šo nanoražošanas tehnoloģiju uz membrānas virsmas tiek izaudzētas hidrofilas,_{CO2 caurlaidīgas} polimēru ķēdes. Tas palielina standarta membrānas_CO2 selektivitāti 150 reizes. Modificētās membrānas joprojām ir rentablas, neraugoties uz papildu izmaksām, kas saistītas ar nanoprodukciju. Sākotnēji izstrādāta elektrostacijām, šī jaunā membrānu tehnoloģija tiks optimizēta un diversificēta, iekļaujot citus polimērus sadarbībā ar ražotājiem, lai apmierinātu to īpašās vajadzības.

Tekstilmateriālu inovācija_CO2 filtrēšanai no spēkstacijām ir ar 80 % uztveršanas līmeni. Tajā kokvilnas audumā ir iestrādāts dabīgais enzīms karbonanhidrāze, lai paātrinātu reakciju, kas pārvērš ūdeni un_CO2 bikarbonātā. Pēc tam gaiss caur filtru izplūst ar ātrumu 4 l/min, kas joprojām ir tālu no 10 miljoniem litru gaisa, kas jāattīra spēkstacijai. Tomēr, tā kā filtru ražo, izmantojot tradicionālās tekstilrūpniecības metodes, to būs vieglāk palielināt līdz rūpnieciskai ražošanai, kas būs nākamā posma temats. Filtra darbības testi pēc mazgāšanas, žāvēšanas un uzglabāšanas cikliem arī apstiprināja, ka tā veiktspēja ir saglabājusies.

Vēl viena inovatīva pieeja ir_CO2 filtru 3D drukāšana, kā pamatmateriālu izmantojot hidrogēlu, kas satur enzīmu karbonanhidrāzi. Šī tehnoloģija ir ļāvusi izspiest 1D pavedienu un 2D struktūru. Mērķis ir padarīt_CO2 filtrus daudzpusīgākus un ātrāk projektējamus. Izgatavojot filtru ar diametru, kas mazāks par 2 cm, eksperimentālām vajadzībām, līdz šim ir iegūts tikai 24 % uztveršanas koeficients, un pēc 1000 darbības stundām šis koeficients ir samazinājies uz pusi. Lai palielinātu šo rādītāju, pētnieki apsver iespējusakraut modulārus elementus. Šie pētījumi vēl ir tikai sākuma stadijā.

Vēl viens tehnoloģisks jauninājums_CO2 uztveršanai ir inovatīvs polimēru filtrs, kas satur varu. Šis filtrs pārvērš_CO2 galvenokārt nātrija bikarbonātā. Šis jaunais hibrīda materiāls ir sorbents, kas ir mehāniski ciets un ķīmiski stabils. Tas uztver 3 reizes vairāk_CO2 nekā pašreizējās tiešās gaisa uztveršanas metodes. Neatkarīgi no_CO2 koncentrācijas līmeņa (no dabiskā līdz rūpnieciskajam) uztveršana turpinās, līdz filtrs ir piesātināts. Kad filtrs ir piesātināts, sālsūdens plūsma izplūst cauri filtram un pārvērš_CO2 nātrija bikarbonātā. Pēc tam nātrija bikarbonātu var novadīt jūrā bez jebkādas negatīvas ietekmes. Esošās metodes var izmantot arī, lai: desorbētu filtru (karsta ūdens vai tvaika plūsma), atgūtu, saspiestu un uzglabātu_CO2.

Pretputekļu nanotehnoloģiju industrializācija virsmas apstrādei

Pretputekļu tehnoloģijas ir bijušas jau sen. Tomēr tās nekad nav attīstījušās tālāk par pētniecības stadiju, jo to izmantošana rūpnieciskā mērogā izrādījās pārāk sarežģīta. Jaunas ražošanas koncepcijas ir pārvarējušas šo šķērsli. Nanoaizsprostošana un nano drukāšana modernizē ^19. gadsimta avīžu drukāšanas tehniku. Tās uzklāj nanometriskas piramidālas struktūras, kas novērš putekļu pielipšanu. Šis jaunievedums padara daudzu veidu materiālus izturīgus pret putekļiem. Tagad ir iespējami turpmāki pielietojumi rūpnieciskajās iekārtās, jo īpaši uz putekļu novadīšanas sistēmas komponentu iekšējām virsmām un uz iekārtu ārējām virsmām.