Innowacje w usuwaniu pyłu i filtracji emisji przemysłowych koncentrują się na materiałach filtracyjnych i technologiach kontroli i konserwacji sprzętu. Celem jest uczynienie systemów odpylania bardziej praktycznymi i wydajnymi.
Sommaire
Aktualne trendy innowacyjne w odpylaczach i filtrach powietrza
Innowacje w zakresie zdalnej konserwacjisystemów odpylania i urządzeń filtrujących:
Integracja czujników i technologii „Internetu rzeczy” ma na celu dostarczanie w czasie rzeczywistym informacji o zachowaniu systemu odpylania oraz udostępnianie tych informacji między producentem a jego dostawcą. Na przykład modemy są wykorzystywane do zdalnej konserwacji odpylacza. Celem jest umożliwienie udostępniania głównych parametrów operacyjnych systemu odsysania między operatorem a producentem w czasie rzeczywistym lub na żądanie (zanieczyszczenie delta P, zużycie energii, historia usterek, liczba godzin pracy, działanie różnych podjednostek itp.) Rozwiązania te umożliwiają dokładniejsze monitorowanie ewolucji instalacji i zwiększenie jej niezawodności, przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby wyjazdów techników zajmujących się konserwacją.
Innowacje w zakresie oszczędności energii :
Jednym z przykładów jest precyzyjna kontrola czyszczenia. Sprężone powietrze jest bardzo drogim płynem. Precyzyjna kontrola zmniejsza zużycie sprężonego powietrza. Proces czyszczenia rozpocznie się w odpowiednim momencie (zaprogramowany czas lub różnica ciśnień). Zmniejsza to liczbę operacji czyszczenia, a w konsekwencji zużycie mediów filtracyjnych. Co więcej, nowy sprzęt do odpylania został zaprojektowany tak, aby był energooszczędny. Na przykład zastosowanie nowych dysz Venturiego do wtrysku sprężonego powietrza w operacjach czyszczenia zmniejsza zużycie sprężonego powietrza o 20% do 40%, przy takim samym efekcie czyszczenia.
Wreszcie, precyzyjne sterowanie natężeniem przepływu na ssaniu może prowadzić do znacznych oszczędności. Moc wentylatora jest wprost proporcjonalna do przepływu wlotowego. Dlatego ważne jest, aby nie przewymiarować prędkości ssania. Inne rozwiązania obejmują wyposażenie wentylatora w przetwornicę częstotliwości i regulację natężenia przepływu w zależności od zapotrzebowania na ssanie. Napęd o zmiennej częstotliwości dostosowuje moc ssania do ustawionego podciśnienia lub natężenia przepływu, lub do liczby odkurzanych maszyn. Regulacja natężenia przepływu znacznie zmniejsza zużycie wentylatora, a także zużycie ciepła, gdy zasysane powietrze jest odprowadzane na zewnątrz.
Innowacje w technologii filtracji
W odpowiedzi na różnorodność emisji cząstek stałych z działalności, w użyciu jest innowacja: filtracja addytywna. Polega ona na serializacji zestawu specjalistycznych mediów filtracyjnych w odpylaczu w celu wychwycenia całego pyłu i lotnych związków organicznych z procesu przemysłowego (np. Dustomat 24, ePUR Box). Rezultatem jest spersonalizowane, adaptacyjne rozwiązanie dla producenta. Na przykład praca z materiałami kompozytowymi, spawanie laserowe lub drukowanie 3D generuje emisje różnych typów i struktur: pył, bardzo drobne opary i związki gazowe (LZO, zapachy itp.).
Innowacje w zakresie materiałów i projektowania mediów filtracyjnych koncentrują się na nanotechnologiach i biomimikrze. Tworzymy nanomateriały wyspecjalizowane w filtracji jednego rodzaju cząsteczek(CO2 CH4) lub przeciwnie, zdolne do wychwytywania różnorodnych cząstek emitowanych w procesie przemysłowym.
Koncentracja na innowacyjnych materiałach do wykrywania, filtrowania i neutralizowania cząsteczek powietrza
Nanofabrykacja filtra z białek kukurydzy
Rozwój materiałów przyjaznych dla środowiska jest jednym z kierunków innowacji. Na przykład, medium filtracyjne zostało nanofabrykowane z białek kukurydzy. Filtr ten może wychwytywać 99,5% cząstek, podobnie jak obecne filtry HEPA, ale także 87% formaldehydów. Ta ostatnia wydajność jest lepsza niż w przypadku filtrów specjalizujących się w tego typu toksycznych cząsteczkach. Mechanizm wychwytywania opiera się na zdolności grup funkcyjnych na powierzchni białka do działania jak macki łapiące cząsteczki. Przewiduje się jednoczesne wychwytywanie różnych cząsteczek gazu dzięki przegrupowaniu aminokwasów białka. Ponadto, ponieważ białko jest hydrofobowe, filtr może być stosowany w wilgotnym powietrzu.
Neutralizacja toksycznych cząsteczek
Jedna z innowacji polega na nanofabrykacji wieloskładnikowego włókna zawierającego czynnik fotokatalityczny w strukturze włókna. Niszczy to LZO, zapachy i patogeny, jednocześnie unikając uwalniania wtórnych zanieczyszczeń. Biomimetyczna struktura jest podobna do okrzemki, aby zmaksymalizować wymianę między powietrzem a środkiem oczyszczającym. Ta innowacja może zastąpić filtry z węglem aktywnym, przy mniejszej konserwacji i niższej energii filtracji. Innowacja ta została opatentowana przez francuską firmę Purenat.
Kolejnym źródłem innowacji jest obróbka powierzchni tkanin filtracyjnych. Nowa powłoka wykorzystuje prekursor miedzi do stworzenia przewodzącej struktury metaloorganicznej. Przekształca to toksyczne gazy w substancje neutralne: tlenek azotu jest przekształcany w azotyn i azotan, a siarkowodór w siarczan miedzi. Struktura metalowo-organiczna zintegrowana z bawełną lub poliestrem tworzy reaktywny materiał wielokrotnego użytku. Obróbka powierzchniowa umożliwia tworzenie określonych wzorów i precyzyjne wypełnianie przestrzeni między nitkami tkaniny. Materiał ten jest odporny na zużycie i standardowe pranie. Może być stosowany w inteligentnych filtrach, czujnikach środowiskowych i sprzęcie ochrony osobistej.
Innowacje w wychwytywaniu i wykrywaniu patogenów aerozolowych.
Nowe technologie antyalergiczne i antybakteryjne są wprowadzane do materiałów w celu zapewnienia zdrowszego środowiska. W przyszłości niektóre części odpylaczy mogą być wykonane z takich materiałów.
Pomimo rygorystycznych procedur czyszczenia i dezynfekcji, w szpitalach istnieje ryzyko infekcji. W odpowiedzi na to, tworzywo sztuczne, akrylonitryl-butadien-styren (lub ABS), które jest szeroko stosowane w sprzęcie szpitalnym (a także w obudowach samochodów i domowych urządzeń elektrycznych, telefonii, IT i drukarek 3D), zostało połączone z chlorheksydyną. Rezultatem jest nowy materiał do obróbki powierzchni, zdolny do zabijania bakterii w ciągu 30 minut. Ta innowacja rozwiązuje wady konwencjonalnych środków dezynfekujących, które rozprzestrzeniają się w powietrzu i uciekają z powierzchni po dotknięciu. Istnieją plany dodania tego nowego materiału, gdy plastik zostanie wyprodukowany.
W tym samym duchu opracowano przeciwdrobnoustrojową, przeciwgrzybiczą i przeciwwirusową obróbkę powierzchni opartą na diglukonianie chlorheksydyny, którą można dostosować do dostępnych na rynku mediów filtracyjnych. Technologia ta została przetestowana w pociągach brytyjskiej sieci kolejowej, zanim została opatentowana.
Wreszcie, innowacja w powlekaniu powierzchni mediów filtracyjnych ma na celu przyspieszenie pobierania próbek biologicznych powietrza. Celem jest wykrycie i zidentyfikowanie charakteru bakterii i wirusów tak wcześnie, jak to możliwe, poprzez wychwycenie ich żywych. Jest to warunek konieczny do wczesnej identyfikacji zagrożenia biologicznego. Podczas gdy filtry HEPA są skuteczne w wychwytywaniu patogenów, są one nieskuteczne w utrzymywaniu ich przy życiu. Innowacja składa się z membrany kompozytowej z warstwą cieczy zaprojektowaną w celu zachowania żywotności próbek bakterii lub wirusów przechwyconych do badań laboratoryjnych.
Innowacje w filtrowaniu przemysłowych emisjiCO2 u źródła
Filtrowanie emisji dwutlenku węgla w przemyśle u źródła wymaga ulepszenia materiałów separacyjnych.
Si-CHA to krystaliczna struktura na bazie krzemionki wykorzystywana do tworzenia jednolicie porowatej membrany, która oddziela dwutlenek węgla od metanu lub innych większych cząsteczek. Opracowanie metody syntezy czystej membrany Si-CHA zwiększa wydajność separacjiCO2 przy jednoczesnym mniejszym zużyciu czasu i energii. Badania są kontynuowane w celu uprzemysłowienia tego procesu.
Kolejna innowacja wykorzystuje dostępne na rynku membrany do poprawy ich selektywności pod względem emisjiCO2. Ta technologia nanoprodukcji powoduje wzrost hydrofilowych,przepuszczalnych dla CO2 łańcuchów polimerowych na powierzchni membrany. Zwiększa to selektywnośćCO2 standardowej membrany o 150 razy. Zmodyfikowane membrany pozostają opłacalne, pomimo dodatkowych kosztów związanych z nanoprodukcją. Początkowo opracowana dla elektrowni, ta nowa technologia membranowa zostanie zoptymalizowana i zdywersyfikowana w celu włączenia innych polimerów we współpracy z producentami, aby spełnić ich specyficzne potrzeby.
Innowacyjny materiał tekstylny do filtrowaniaCO2 z elektrowni ma wskaźnik wychwytywania na poziomie 80%. Zawiera ona naturalny enzym anhydrazy węglanowej w tkaninie bawełnianej, aby przyspieszyć reakcję, która przekształca wodę iCO2 w wodorowęglan. Powietrze przechodzi następnie przez filtr z prędkością 4 l/min, co nadal jest dalekie od 10 milionów litrów powietrza, które należy oczyścić w elektrowni. Ponieważ jednak filtr jest wytwarzany przy użyciu tradycyjnych metod przemysłu tekstylnego, łatwiej będzie go skalować do produkcji przemysłowej, co będzie przedmiotem następnego etapu. Testy działania filtra po cyklach prania, suszenia i przechowywania również potwierdziły, że jego wydajność została zachowana.
Kolejnym innowacyjnym podejściem jest drukowanie 3D filtrówCO2 przy użyciu hydrożelu zawierającego enzym anhydrazy węglanowej jako materiału bazowego. Technologia ta umożliwiła wytłaczanie nici 1D i struktury 2D. Celem jest uczynienie filtrówCO2 bardziej wszechstronnymi i szybszymi w projektowaniu. Produkcja filtra o średnicy mniejszej niż 2 cm do celów eksperymentalnych przyniosła jak dotąd współczynnik wychwytywania wynoszący zaledwie 24%, a po 1000 godzinach pracy współczynnik ten spadł o połowę. Aby zwiększyć ten wskaźnik, naukowcy rozważająukładanie elementów modułowych. Badania te są wciąż na wczesnym etapie.
Kolejna innowacja technologiczna w zakresie wychwytywaniaCO2 polega na zastosowaniu innowacyjnego filtra polimerowego zawierającego miedź. Filtr ten zasadniczo przekształcaCO2 w wodorowęglan sodu. Ten nowy materiał hybrydowy jest sorbentem, który jest mechanicznie stały i chemicznie stabilny. Wychwytuje 3 razy więcejCO2 niż obecne techniki bezpośredniego wychwytywania powietrza. Niezależnie od poziomu stężeniaCO2 (od naturalnego do przemysłowego), wychwytywanie trwa do momentu nasycenia filtra. Po nasyceniu filtra przez filtr przepływa strumień słonej wody, która przekształcaCO2 w wodorowęglan sodu. Wodorowęglan sodu można następnie odprowadzić do morza bez żadnych negatywnych skutków. Istniejące techniki mogą być również wykorzystywane do: desorpcji filtra (przepływ gorącej wody lub pary), odzyskiwania, sprężania i przechowywaniaCO2.
Industrializacja nano-technologii przeciwpyłowych do obróbki powierzchni
Technologie przeciwpyłowe istnieją już od dłuższego czasu. Jednak nigdy nie wyszły one poza fazę badań, ponieważ skalowanie ich do skali przemysłowej okazało się zbyt trudne. Nowe koncepcje produkcyjne pokonały tę przeszkodę. Nano jamming i nano printing unowocześniają XIX-wieczną technikę drukowania gazet. Osadzają one nanometryczne struktury piramidalne, które zapobiegają przyleganiu kurzu. Ta innowacja sprawia, że wiele rodzajów materiałów jest odpornych na kurz. Przyszłe zastosowania w sprzęcie przemysłowym są teraz możliwe; w szczególności na wewnętrznych powierzchniach komponentów systemu usuwania kurzu i na zewnętrznych powierzchniach sprzętu.
