تحليل مادة الفلتر فلتر الهواء المضغوط

الهواء من الطبيعة بعد ضغطه بواسطة ضاغط الهواء يتحول الهواء المضغوط إلى هواء مضغوط بطاقة حركية، ويُستخدم على نطاق واسع كطاقة. في عملية ضغط الهواء ونقله، تختلط كميات كبيرة من الغبار والشوائب ورذاذ الزيت والماء والكائنات الدقيقة والملوثات الأخرى، مما يؤثر سلبًا على جودة الهواء المضغوط. وإذا لم يُعالج جيدًا، فسيؤدي ذلك إلى تلف معدات الغاز وعملية الإنتاج وجودة المنتج، بل وحتى جسم الإنسان عند نقطة توصيل الغاز. لا تقتصر هذه الأضرار على تلف المعدات وتلف المنتج فحسب، بل قد تُهدد حياة الإنسان أيضًا. يُعد مُرشِّح الهواء المضغوط مسؤولًا عن معالجة الشوائب الجسيمية الموجودة فيه. فما نوع مادة المُرشِّح المُستخدمة لتصفية هذه الشوائب؟ ستُقدِّم هذه الورقة تحليلًا موجزًا.

مع تطور علم المواد والبحث المتعمق للناس حول المرشحات، هناك العديد من المواد التي يمكن استخدامها كمرشحات للهواء المضغوط، والتي تنقسم بشكل أساسي إلى الفئات التالية:

1. مواد ترشيح الألياف: مثل القطن والصوف والحرير وما إلى ذلك في الألياف الطبيعية، والألياف الزجاجية، والألياف الاصطناعية الكيميائية (البوليستر والبولي بروبيلين وما إلى ذلك) في الألياف الاصطناعية.

في التكنولوجيا الهوائية، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الألياف التي يمكن استخدامها كمواد ترشيح، وهي الألياف الطبيعية والألياف الكيميائية والألياف الاصطناعية.

الألياف الطبيعية هي ألياف في شكل طبيعي، وتشمل عادةً الصوف والقطن والبيسلين.

تختلف خصائص الألياف الطبيعية اختلافًا كبيرًا باختلاف الأصناف وظروف الزراعة والتخزين. على سبيل المثال، تصبح ألياف القطن هشة ومتشققة ومتكتلة بعد الاستخدام لفترة طويلة، مما يقلل من كفاءة الترشيح ويزيد من مقاومتها؛ كما أن إزالة الشحوم من الألياف يُقلل من تأثير الترشيح بسبب امتصاص الرطوبة.

هناك أنواع عديدة من الألياف الكيميائية. ولأن خصائص المواد الخام تتغير بالطرق الكيميائية في عملية إنتاج الألياف، فإن خصائصها تختلف تمامًا عن الخصائص الكيميائية للمواد الخام. تتميز الألياف الكيميائية بمزايا لا مثيل لها، وهي ملائمة للإنتاج الصناعي واسع النطاق. كما يسهل التحكم في جودتها وتكلفتها. لذلك، تُعدّ المادة المفضلة كبديل للألياف الطبيعية. تتميز الألياف الكيميائية بقوة عالية، ومقاومة جيدة للتآكل، ومقاومة جيدة لدرجة الحرارة، ومقاومة للاهتراء، متفوقة على الألياف الطبيعية، مثل النايلون والبوليستر وغيرها من الألياف الكيميائية، وقد استُخدمت على نطاق واسع في مختلف الصناعات.

تفصل الألياف الصناعية الألياف عن المواد الخام بالطرق الفيزيائية، أو تُحوّلها إلى ألياف. لا تتغير خصائص الألياف الكيميائية بعد تصنيعها، ومن بينها الألياف الزجاجية. تتميز مادة الترشيح المصنوعة من الألياف الزجاجية بكفاءة عالية، وسعة عالية للغبار، ومقاومة منخفضة، ومقاومة للتآكل البيولوجي، وثبات حراري، وعدم قابلية للاحتراق.

2. ورق الترشيح

يشتمل ورق الترشيح بشكل عام على ورق ترشيح السليلوز وورق ترشيح الألياف الزجاجية وورق ترشيح الألياف الاصطناعية.

يُصنع ورق ترشيح السليلوز عادةً من عناصر نباتية، مثل الصوف القطني القصير. تتراوح كفاءته بين المتوسطة والمنخفضة، وتزداد بازدياد معدل الترشيح. تختلف كفاءة الترشيح اختلافًا كبيرًا باختلاف نوع الغبار المراد ترشيحه. نسبة تركيز سطحه أعلى قليلًا من الألياف الزجاجية، حيث تتراوح بين 60% و70%.

ورق ترشيح الألياف الزجاجية مصنوع من زجاج خالٍ من القلويات بجودة جيدة، والألياف ذات القطر الدقيق جدًا (1~1.3 μ م) تُستخدم تقنية صناعة الورق لإنتاج ورق ترشيح ليفي بسمك 0.25 إلى 1 مم. كثافته 0.38 مم³، وفجوة شبكته أصغر من القطن بـ 10 إلى 15 مرة، مما يجعله يتمتع بكفاءة ترشيح جيدة. عندما يكون معدل تدفق الهواء 20 سم/ثانية، تكون نسبة 0.3 μ كفاءة الترشيح لجزيئات m DOP هي 99.995٪، وفقدان الضغط هو 3 مم فقط من عمود الماء.

ورق ترشيح السليلوز الصناعي هو ورق ترشيح مصنوع من مواد كيميائية صناعية. بفضل مقاومته العالية، يتحمل هذا الورق شحنات ساكنة أكثر، مما يجعله مثاليًا لتصنيع مواد الترشيح الكهروستاتيكية. يتميز ورق ترشيح ألياف البولي بروبيلين بأداء أفضل، كما أن تراكم الغبار، وكرهه للماء، وخصائصه الحرارية، ومتانته، وامتصاصه للزيت، كلها عوامل تُعدّ مثالية لمرشحات الهواء المضغوط. ولأن سمك ورق الترشيح رقيق جدًا، يمكن تحويله إلى عنصر ترشيح مطوي، بحيث تكون مساحة الترشيح ضمن حجم غلافه المحدود أكبر بعشرات المرات من مساحة الريح، مما يُقلل المقاومة بشكل كبير.

٣. مواد مسحوق المعادن: تتكون أساسًا من البرونز المُلبَّد، والفولاذ المقاوم للصدأ المُلبَّد، وسبائك المونيل. بعد ضغط مسحوق الجسيمات الكروية لهذه المواد وتشكيله أثناء التصنيع، يُصهر سطح المسحوق ويُربط عند درجة حرارة أقل من درجة الانصهار، وتُحافظ الفجوة بين الجسيمات على شكل قناة دقيقة المسام تُرشِّح الهواء. يعتمد حجم مسام مادة الترشيح على حجم جسيمات مسحوق المعدن الأصلي. يتميز هذا النوع من مواد الترشيح بقوة عالية، وعمر افتراضي طويل، وقابلية للتجديد، ومقاومة عالية لدرجات الحرارة والرطوبة، وعدم الحاجة إلى معالجة مسبقة للهواء المُرشَّح، وهو أفضل للترشيح متوسط الكفاءة. على سبيل المثال، تستخدم بعض أنظمة زيت ضواغط الطرد المركزي 40 μ يمكن لمادة مرشح مسحوق المعادن المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ M أن تمنع بشكل فعال دخول الجسيمات الصلبة، ويمكن زيادة عمر خدمة محامل الطرد المركزي إلى 10-20 عامًا.

٤. سيراميك الترشيح: يتكون بشكل رئيسي من الكوارتز وأكسيد الألومنيوم والدياتوميت، وهي مواد صلبة غير عضوية وغير معدنية. تتميز بصلابة عالية ومقاومة عالية لدرجات الحرارة العالية (٣٠٠ درجة مئوية). درجة مئوية ~ 900 درجة مئوية يتميز بمقاومة جيدة للأكسدة والتآكل، إلا أن قوامه هش، ولا يتحمل الصدمات والاصطدامات والغازات عالية الضغط اللحظية، مما يؤدي إلى ضعف أدائه في الإخماد والتسخين. يُستخدم فلتر الكوارتز لتصفية الجسيمات الصلبة والرطوبة في الهواء المضغوط؛ ويُستخدم سيراميك فلتر أكسيد الألومنيوم لتصفية جزيئات رذاذ الزيت في الهواء المضغوط؛ ويُستخدم فلتر تراب الدياتومي لإزالة الغبار الناعم والبكتيريا من الهواء المضغوط.