Inovacije na področju odstranjevanja prahu in filtriranja industrijskih emisij se osredotočajo na filtrirne materiale in tehnologije za nadzor in vzdrževanje opreme. Cilj je narediti sisteme za odstranjevanje prahu bolj praktične in učinkovite.
Sommaire
Trenutni trendi inovacij na področju zbiralnikov prahu in zračnih filtrov
Inovacije pri vzdrževanjusistemov za odstranjevanje prahu in opreme za filtriranje na daljavo:
Integracija senzorjev in tehnologij “interneta stvari” je zasnovana tako, da zagotavlja informacije o delovanju sistema za zbiranje prahu v realnem času ter omogoča izmenjavo teh informacij med proizvajalcem in njegovim dobaviteljem. Za vzdrževanje zbiralnika prahu na daljavo se na primer uporabljajo modemi. Cilj je, da se lahko med upravljavcem in proizvajalcem v realnem času ali na zahtevo izmenjujejo glavni parametri delovanja sesalnega sistema (onesnaženost delta P, poraba energije, zgodovina napak, število obratovalnih ur, delovanje različnih podenot itd.) Te rešitve omogočajo natančnejše spremljanje razvoja naprave in povečujejo njeno zanesljivost, hkrati pa zmanjšujejo število izletov vzdrževalnih tehnikov.
Inovacije na področju varčevanja z energijo :
Natančen nadzor nad čiščenjem je eden od primerov. Stisnjen zrak je zelo draga tekočina. Natančen nadzor zmanjša porabo stisnjenega zraka. Postopek čiščenja se bo začel v pravem trenutku (programiran čas ali razlika v tlaku). S tem se zmanjša število postopkov čiščenja, posledično pa tudi obraba in poraba filtrirnega medija. Poleg tega je nova oprema za odpraševanje zasnovana tako, da je energetsko učinkovita. Na primer, uporaba novih venturijevih šob za vbrizgavanje stisnjenega zraka pri čiščenju zmanjša porabo stisnjenega zraka za 20 do 40 % ob enakem učinku čiščenja.
Natančno krmiljenje pretoka sesanja lahko privede do znatnih prihrankov. Moč ventilatorja je neposredno sorazmerna s sesalnim pretokom. Zato je pomembno, da sesalnega pretoka ne povečate preveč. Druge rešitve vključujejo opremljanje ventilatorja s frekvenčnim pretvornikom in prilagajanje pretoka glede na potrebe po sesanju. Frekvenčni pretvornik prilagaja sesalno moč glede na nastavljeni podtlak ali pretok ali glede na število strojev, ki jih je treba sesati. Prilagoditev pretoka znatno zmanjša porabo ventilatorja in tudi porabo ogrevanja, ko se odsesani zrak odvaja navzven.
Inovacije v tehnologiji filtriranja
Kot odziv na raznolikost emisij delcev iz dejavnosti se uporablja inovacija: dodatna filtracija. Pri tem gre za serijsko uporabo nabora specializiranih filtrirnih medijev v zbiralniku prahu, da se zajamejo vsi prah in HOS iz industrijskega procesa (npr. Dustomat 24, ePUR Box). Rezultat je prilagojena, prilagodljiva rešitev za proizvajalca. Pri delu s kompozitnimi materiali, laserskem varjenju ali 3D-tiskanju na primer nastajajo emisije različnih vrst in struktur: prah, zelo fini hlapi in plinaste spojine (HOS, vonjave itd.).
Inovacije na področju materialov in oblikovanja filtrirnih medijev se osredotočajo na nanotehnologije in biomimikrijo. Ustvarjamo nanomateriale, specializirane za filtriranje ene vrste molekul(CO2 CH4), ali nasprotno, sposobne zajeti različne delce, ki se sproščajo v industrijskem procesu.
Poudarek na inovativnih materialih za odkrivanje, filtriranje in nevtralizacijo zračnih delcev
Nanofabrikacija filtra iz koruznih proteinov
Razvoj okolju prijaznih materialov je ena od možnosti za inovacije. Na primer, filtrirni medij je bil izdelan iz koruznih beljakovin. Ta filter lahko zajame 99,5 % delcev, kot sedanji filtri HEPA, pa tudi 87 % formaldehidov. Slednje je boljše od učinkovitosti filtrov, specializiranih za to vrsto strupenih molekul. Mehanizem zajemanja temelji na sposobnosti funkcionalnih skupin na površini proteina, da delujejo kot lovke, ki lovijo molekule. Hkratno zajemanje različnih molekul plinov je predvideno zaradi preureditve aminokislin proteina. Poleg tega je protein hidrofoben, zato se lahko filter uporablja v vlažnem zraku.
Nevtralizacija strupenih molekul
Ena od inovacij vključuje nanoizdelavo večkomponentnega vlakna, ki v strukturo vlakna vključuje fotokatalitsko sredstvo. Ta uničuje hlapne organske spojine, vonjave in patogene snovi, hkrati pa preprečuje sproščanje sekundarnih onesnaževal. Biomimetična struktura je podobna strukturi diatoma, da se čim bolj poveča izmenjava med zrakom in čistilnim sredstvom. Ta inovacija lahko nadomesti filtre z aktivnim ogljem, z manj vzdrževanja in manjšo energijo za filtriranje. To inovacijo je patentiralo francosko podjetje Purenat.
Drugi vir inovacij je površinska obdelava filtrirnih tkanin. Nova prevleka uporablja bakrov prekurzor za ustvarjanje prevodne kovinsko-organske strukture. Ta strupene pline pretvori v nevtralne snovi: dušikov monoksid se pretvori v nitrit in nitrat, vodikov sulfid pa v bakrov sulfat. Kovinsko-organska struktura, vgrajena v bombaž ali poliester, ustvari reaktiven material za večkratno uporabo. Površinska obdelava omogoča ustvarjanje posebnih vzorcev in natančno zapolnjevanje prostorov med nitmi tkanine. Ta material je odporen proti obrabi, raztrganju in običajnemu pranju. Uporablja se lahko za inteligentne filtre, okoljske senzorje in osebno zaščitno opremo.
Inovacije pri zajemanju in odkrivanju aerosolnih patogenov.
V materiale so vgrajene nove antialergijske in antibakterijske tehnologije, ki zagotavljajo bolj zdravo okolje. V prihodnosti bodo nekateri deli enot za zbiranje prahu morda izdelani iz teh materialov.
Kljub strogim postopkom čiščenja in razkuževanja v bolnišnicah obstaja nevarnost okužb. Zato je bil plastični material, akrilonitril butadien stiren (ali ABS), ki se pogosto uporablja v bolnišnični opremi (pa tudi v ohišjih avtomobilov in gospodinjskih električnih aparatov ter žicah za telefonijo, IT in 3D tiskanje), zlit s klorheksidinom. Rezultat je nov material za obdelavo površin, ki lahko uniči bakterije v 30 minutah. Ta inovacija odpravlja pomanjkljivosti običajnih razkužil, ki se širijo v zrak in ob dotiku uhajajo s površin. Načrtuje se, da bo ta novi material dodan, ko bo plastika izdelana.
Prav tako je bila razvita protimikrobna, protiglivična in protivirusna površinska obdelava na osnovi klorheksidin diglukonata, ki jo je mogoče prilagoditi filtrirnim vložkom na trgu. Ta tehnologija je bila pred patentiranjem preizkušena na vlakih v britanskem železniškem omrežju.
Inovacija na področju površinskega premaza filtrirnih medijev je namenjena napredku pri vzorčenju bioloških vzorcev v zraku. Cilj je čim prej odkriti in določiti vrsto bakterij in virusov, tako da jih zajamemo žive. To je nujen pogoj za zgodnje prepoznavanje biološkega tveganja. Filtri HEPA so sicer učinkoviti pri zajemanju patogenov, vendar so neučinkoviti pri njihovem ohranjanju pri življenju. Inovacija je sestavljena iz kompozitne membrane s tekočim slojem, namenjenim ohranjanju živosti bakterijskih ali virusnih vzorcev, zajetih za laboratorijske preiskave.
Inovacije pri filtriranju industrijskih emisijCO2 pri viru
Filtriranje emisij ogljikovega dioksida v industriji pri viru vključuje izboljšanje materialov za ločevanje.
Si-CHA je kristalna struktura na osnovi silicijevega dioksida, ki se uporablja za ustvarjanje enakomerno porozne membrane, ki ločuje ogljikov dioksid od metana ali drugih večjih molekul. Razvoj metode za sintezo čiste membrane iz Si-CHA poveča učinkovitost ločevanjaCO2, pri čemer porabimo manj časa in energije za proizvodnjo. Raziskave se nadaljujejo, da bi ta postopek industrializirali.
Druga inovacija uporablja membrane na trgu za izboljšanje njihove selektivnosti zaCO2. Ta tehnologija nanoproizvodnje na površini membrane razvije hidrofilne polimerne verige, kiprepuščajo CO2. S tem se selektivnostCO2 standardne membrane poveča za 150-krat. Modificirane membrane kljub dodatnim stroškom nanoproizvodnje ostajajo dobičkonosne. Ta nova membranska tehnologija, ki je bila sprva razvita za elektrarne, se bo v sodelovanju s proizvajalci optimizirala in razširila na druge polimere, da bi zadovoljila njihove posebne potrebe.
Tekstilna inovacija za filtriranjeCO2 iz elektrarn ima 80-odstotno stopnjo zajemanja. V bombažno tkanino je vgrajen naravni encim karbonska anhidraza, ki pospeši reakcijo, pri kateri se voda inCO2 pretvorita v bikarbonat. Zrak nato skozi filter teče s hitrostjo 4 l/min, kar je še vedno daleč od 10 milijonov litrov zraka, ki ga je treba očistiti za eno elektrarno. Ker pa je filter izdelan s tradicionalnimi metodami tekstilne industrije, ga bo lažje razširiti na industrijsko proizvodnjo, kar bo predmet naslednje faze. Preskusi delovanja filtra po ciklih pranja, sušenja in skladiščenja so prav tako potrdili, da se je njegova zmogljivost ohranila.
Še en inovativen pristop je 3D tiskanje filtrov zaCO2, pri katerem se kot osnovni material uporablja hidrogel, ki vsebuje encim karbonska anhidraza. Ta tehnologija je omogočila iztiskanje 1D niti in 2D strukture. Cilj je, da bi bili filtriCO2 bolj vsestranski in hitreje načrtovani. Pri izdelavi filtra s premerom manj kot 2 cm za poskusne namene je bila doslej dosežena le 24-odstotna stopnja zajetja, po 1 000 urah delovanja pa se je ta stopnja prepolovila. Da bi to stopnjo povečali, raziskovalci razmišljajo ozlaganju modularnih elementov. Te raziskave so še vedno v začetni fazi.
Druga tehnološka inovacija za zajemanjeCO2 vključuje uporabo inovativnega polimernega filtra, ki vsebuje baker. Ta filter pretvoriCO2 predvsem v natrijev bikarbonat. Ta novi hibridni material je sorbent, ki je mehansko trden in kemijsko stabilen. Z njim se zajame trikrat večCO2 kot s sedanjimi tehnikami neposrednega zajemanja zraka. Ne glede na stopnjo koncentracijeCO2 (od naravne do industrijske) se zajemanje nadaljuje, dokler se filter ne zasiči. Ko je filter zasičen, skozi filter teče tok slane vode, kiCO2 pretvori v natrijev bikarbonat. Natrijev bikarbonat se lahko nato brez negativnih vplivov izpusti v morje. Obstoječe tehnike se lahko uporabijo tudi za: desorbcijo filtra (tok vroče vode ali pare), rekuperacijo, stiskanje in shranjevanjeCO2.
Industrializacija protiprašnih nanotehnologij za površinsko obdelavo
Protiprašne tehnologije so na voljo že dolgo časa. Vendar niso nikoli presegle raziskovalne faze, saj se je izkazalo, da je njihova razširitev na industrijsko raven prezahtevna. Novi proizvodni koncepti so to oviro premagali. Nano zatikanje in nanotiskanje posodabljata tehniko tiskanja časopisov iz 19. stoletja. Z njima se nanesejo nanometrske piramidalne strukture, ki preprečujejo prijemanje prahu. Zaradi te inovacije so številne vrste materialov odporne na prah. V prihodnosti si je mogoče zamisliti uporabo na industrijski opremi, zlasti na notranjih površinah sestavnih delov sistema za odstranjevanje prahu in na zunanjih površinah opreme.
