Інновації у сфері пиловидалення та фільтрації промислових викидів зосереджені на фільтрувальних матеріалах і технологіях контролю та обслуговування обладнання. Мета – зробити системи пиловидалення більш практичними та ефективними.
Sommaire
Сучасні інноваційні тенденції у сфері пиловловлювачів та повітряних фільтрів
Інновації в дистанційному обслуговуваннісистем пиловидалення та фільтраційного обладнання :
Інтеграція датчиків і технологій “Інтернету речей” покликана надавати інформацію про поведінку системи пиловловлювання в режимі реального часу, а також обмінюватися цією інформацією між виробником і його постачальником. Наприклад, для дистанційного обслуговування пиловловлювача використовуються модеми . Мета полягає в тому, щоб мати можливість обмінюватися основними робочими параметрами системи всмоктування між оператором і виробником в режимі реального часу або на вимогу (дельта P забруднення, енергоспоживання, історія несправностей, кількість робочих годин, робота різних вузлів і т.д.). Ці рішення дають змогу точніше відстежувати еволюцію установки та підвищувати її надійність, зменшуючи при цьому кількість виїздів технічного персоналу для технічного обслуговування.
Інновації в енергозбереженні :
Точний контроль очищення – один із прикладів. Стиснене повітря – дуже дорога рідина. Точне керування зменшує споживання стисненого повітря. Процес очищення починається в потрібний момент (запрограмований час або різниця тиску). Це зменшує кількість операцій очищення, а отже, знос і витрату фільтрувальних матеріалів. Крім того, нове знепилювальне обладнання спроектоване з урахуванням енергоефективності. Наприклад, використання нових форсунок впорскування стисненого повітря Вентурі для очищення зменшує споживання стисненого повітря на 20-40% при тому ж ефекті очищення.
Нарешті, точний контроль швидкості потоку всмоктування може призвести до значної економії. Потужність вентилятора прямо пропорційна всмоктуваному потоку. Тому важливо не перевищувати швидкість всмоктування. Інші рішення передбачають оснащення вентилятора частотним перетворювачем і регулювання швидкості потоку відповідно до потреби у всмоктуванні. Частотно-регульований привід адаптує потужність всмоктування відповідно до встановленого вакууму або швидкості потоку, або відповідно до кількості машин, що підлягають вакуумуванню. Регулювання швидкості потоку значно зменшує споживання вентилятора, а також споживання тепла при виведенні всмоктуваного повітря назовні.
Інновації в технології фільтрації
У відповідь на різноманітність викидів твердих частинок, що утворюються в результаті діяльності, з’явилася інноваційна технологія: фільтрація з добавками. Це передбачає серійне використання набору спеціалізованих фільтрувальних матеріалів у пилозбірнику для уловлювання всього пилу та ЛОС від промислового процесу (наприклад, Dustomat 24, ePUR Box). Результатом є індивідуальне, адаптивне рішення для виробника. Наприклад, робота з композитними матеріалами, лазерне зварювання або 3D-друк генерують викиди різних типів і структур: пил, дуже тонкі пари і газоподібні сполуки (ЛОС, запахи тощо).
Інновації в матеріалах та дизайні фільтрувальних матеріалів зосереджені на нанотехнологіях та біомімікрії. Ми створюємо наноматеріали, що спеціалізуються на фільтрації одного типу молекул(CO2 CH4), або, навпаки, здатні вловлювати різноманітні частинки, що виділяються в результаті промислового процесу.
Зосередьтеся на інноваційних матеріалах для виявлення, фільтрації та нейтралізації частинок повітря
Нанофабрикація фільтра з кукурудзяних білків
Розробка екологічно чистих матеріалів – один з напрямків інновацій. Наприклад, фільтрувальне середовище було нанофабриковане з кукурудзяних білків. Цей фільтр може затримувати 99,5% частинок, як сучасні HEPA-фільтри, а також 87% формальдегідів. Цей останній показник перевершує показники фільтрів, що спеціалізуються на цьому типі токсичних молекул. Механізм захоплення заснований на здатності функціональних груп на поверхні білка діяти як щупальця, що захоплюють молекули. Одночасне захоплення різних молекул газу забезпечується завдяки перегрупуванню амінокислот білка. Крім того, оскільки білок є гідрофобним, фільтр можна використовувати у вологому повітрі.
Нейтралізація токсичних молекул
Одна з інновацій полягає у нановиробництві багатокомпонентного волокна, що включає фотокаталізатор у структуру волокна. Це знищує ЛОС, запахи та патогенні мікроорганізми, уникаючи при цьому виділення вторинних забруднювачів. Біоміметична структура подібна до структури діатомових водоростей, що максимізує обмін між повітрям та очищувачем. Ця інновація може замінити фільтри з активованим вугіллям, потребуючи меншого обслуговування та меншої енергії фільтрації. Ця інновація була запатентована французькою компанією Purenat.
Іншим джерелом інновацій є обробка поверхні фільтрувальних тканин. Нове покриття використовує мідний прекурсор для створення провідної метало-органічної структури. Це перетворює токсичні гази на нейтральні речовини: монооксид азоту перетворюється на нітрит і нітрат, а сірководень – на сульфат міді. Металоорганічна структура, інтегрована в бавовну або поліестер, створює реактивний і багаторазовий матеріал. Обробка поверхні дозволяє створювати специфічні візерунки та точно заповнювати проміжки між нитками тканини. Цей матеріал стійкий до зносу, розривів і звичайного прання. Його можна використовувати для інтелектуальних фільтрів, датчиків навколишнього середовища та засобів індивідуального захисту.
Інновації в захопленні та виявленні аерозольних патогенів.
Нові антиалергенні та антибактеріальні технології впроваджуються в матеріали для забезпечення більш здорового навколишнього середовища. У майбутньому деякі частини пиловловлювачів можуть бути виготовлені з цих матеріалів.
Незважаючи на суворі процедури очищення та дезінфекції, в лікарнях існує ризик інфікування. У відповідь на це пластиковий матеріал, акрилонітрил-бутадієн-стирол (або АБС), який широко використовується в лікарняному обладнанні (а також у корпусах автомобільних і побутових електроприладів, телефонії, ІТ-технологіях і дроті для 3D-друку), був сплавлений з хлоргексидином. В результаті вийшов новий матеріал для обробки поверхонь, здатний вбивати бактерії за 30 хвилин. Ця інновація вирішує недоліки звичайних дезінфікуючих засобів, які поширюються в повітрі і вивітрюються з поверхонь при дотику. Цей новий матеріал планують додавати під час виробництва пластику.
У цьому ж напрямку було розроблено антимікробну, протигрибкову та противірусну обробку поверхні на основі хлоргексидину диглюконату, яка буде адаптована до фільтрувальних матеріалів, що є на ринку. Ця технологія була протестована на поїздах британської залізничної мережі перед тим, як її було запатентовано.
Нарешті, інновація в поверхневому покритті фільтрувальних матеріалів спрямована на вдосконалення біологічного відбору проб повітря. Мета полягає в тому, щоб виявити та ідентифікувати природу бактерій і вірусів якомога раніше, захопивши їх живими. Це необхідна умова для раннього виявлення біологічного ризику. Хоча HEPA-фільтри ефективно вловлюють патогени, вони неефективні у збереженні їх живими. Інновація складається з композитної мембрани з рідким шаром, призначеним для збереження життєздатності бактеріальних або вірусних зразків, захоплених для лабораторного дослідження.
Інновації у фільтрації промислових викидівCO2 у джерелі
Фільтрація викидів вуглекислого газу в промисловості біля джерела передбачає вдосконалення сепараційних матеріалів.
Si-CHA – це кристалічна структура на основі діоксиду кремнію, що використовується для створення рівномірно пористої мембрани, яка відокремлює вуглекислий газ від метану або інших великих молекул. Розробка методу синтезу чистої мембрани Si-CHA підвищує ефективність розділенняCO2 при менших витратах часу та енергії на виробництво. Дослідження тривають з метою індустріалізації цього процесу.
Інша інновація використовує наявні на ринку мембрани для покращення їхньої селективності доСО2. Ця нановиробнича технологія вирощує гідрофільні,СО2-проникні полімерні ланцюги на поверхні мембрани. Це збільшує селективність стандартної мембрани по відношенню доСО2 у 150 разів. Модифіковані мембрани залишаються прибутковими, незважаючи на додаткові витрати на нановиробництво. Спочатку розроблена для електростанцій, ця нова мембранна технологія буде оптимізована і диверсифікована, щоб включати інші полімери у партнерстві з виробниками для задоволення їхніх конкретних потреб.
Текстильна інновація для фільтраціїCO2 від електростанцій має коефіцієнт уловлювання 80%. Вона включає природний фермент карбоангідразу в бавовняну тканину для прискорення реакції, яка перетворює воду іCO2 на бікарбонат. Повітря проходить через фільтр зі швидкістю 4 л/хв, що все ще далеко від 10 мільйонів літрів повітря, які необхідно очистити для електростанції. Однак, оскільки фільтр виготовляється з використанням традиційних методів текстильної промисловості, його буде легше масштабувати до промислового виробництва, що стане предметом наступного етапу. Випробування роботи фільтра після циклів прання, сушіння та зберігання також підтвердили, що його продуктивність збереглася.
Ще одним інноваційним підходом є 3D-друк фільтрів дляCO2 з використанням гідрогелю, що містить фермент карбоангідразу, як базового матеріалу. Ця технологія дозволила екструдувати одномірну нитку і двомірну структуру. Мета полягає в тому, щоб зробити фільтри дляCO2 більш універсальними та швидшими в проектуванні. Виготовлення фільтра діаметром менше 2 см в експериментальних цілях поки що дало показник уловлювання лише 24%, а після 1 000 годин роботи цей показник зменшився вдвічі. Щоб збільшити цей показник, дослідники розглядають можливістьукладання модульних елементів. Ці дослідження все ще перебувають на ранніх стадіях.
Ще одна технологічна інновація для уловлюванняCO2 полягає у використанні інноваційного полімерного фільтра, що містить мідь. Цей фільтр перетворюєCO2 в основному на бікарбонат натрію. Цей новий гібридний матеріал є сорбентом, який є механічно твердим і хімічно стабільним. Він вловлює в 3 рази більшеCO2, ніж сучасні технології прямого уловлювання повітря. Незалежно від рівня концентраціїCO2 (від природного до промислового), уловлювання продовжується до тих пір, поки фільтр не насититься. Як тільки фільтр насичується, через нього проходить потік солоної води, який перетворюєCO2 на бікарбонат натрію. Бікарбонат натрію потім можна скидати в море без будь-якого негативного впливу. Існуючі технології також можуть бути використані для десорбції фільтра (потік гарячої води або пари), відновлення, стиснення та зберіганняCO2.
Індустріалізація протипилових нанотехнологій для обробки поверхонь
Технології боротьби з пилом існують вже давно. Однак вони ніколи не виходили за межі дослідницької стадії, оскільки масштабування їх до промислових масштабів виявилося надто складним. Нові виробничі концепції подолали цю перешкоду. Нанозаклинювання та нанодрук модернізують техніку газетного друку 19-го століття. Вони наносять нанорозмірні пірамідальні структури, які запобігають прилипанню пилу. Ця інновація робить багато типів матеріалів стійкими до пилу. Тепер можна уявити майбутнє застосування на промисловому обладнанні, зокрема, на внутрішніх поверхнях компонентів системи видалення пилу та на зовнішніх поверхнях обладнання.
