1. Įvadas

Nailono filtrai-dažnai vadinamaNY filtrai, nailono tinklelis, arbanailono membraniniai filtrai-atstovauja vienai iš universaliausių ir plačiausiai naudojamų filtravimo medžiagų šiuolaikinėse pramonės, laboratorijose, aplinkosaugos ir maisto{1}}apdorojimo srityse. Dėl neprilygstamo mechaninio stiprumo, elastingumo, cheminio suderinamumo, hidrofilinio elgesio ir pritaikomos porų struktūros derinio jie yra būtini procesams, kuriems reikalingas patikimas dalelių sulaikymas, atsparumas tirpikliams ir pastovus srautas.

Nailono filtravimo terpės yra kelių konfigūracijų, įskaitantaustas nailono tinklelis, monofilamentinis tinklelis, nailono membraniniai filtrai, maišelių filtrai, diskiniai filtrai, irkasetės elementai. Kiekvienas nailono filtro tipas elgiasi skirtingai, priklausomai nuo jo porų geometrijos, pluošto skersmens ir paviršiaus cheminės sudėties.

Šiame straipsnyje pateikiama išsami mokslinė ir pramoninė Niujorko filtrų apžvalga, nagrinėjant jų polimerų struktūrą, mechaninę elgseną, porų-dydžio teoriją, filtravimo mechanizmus, suderinamumo veiksnius, našumo rodiklius, gamybos technologiją ir kokybės standartus.

skaityk daugiau:NY filtrų pritaikymas pramonėje: kaip nailono filtravimas pagerina našumą šiuolaikiniuose gamybos sektoriuose

2. Nailono supratimas: polimerų mokslas ir struktūrinės savybės

Nailonas priklausopoliamidasŠeimos -sintetiniai polimerai, kuriems būdingos amidinės jungtys (–CONH–), susidariusios kondensacijos reakcijų metu.

Yra įvairių nailono formų (Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 6/12), tačiau dauguma filtravimo produktų naudoja:

Nailonas 6→ puikus hidrofiliškumas ir mažesnės ekstrahuojamos medžiagos

Nailonas 6/6→ didesnis stiprumas ir šiluminė varža

2.1 Cheminė struktūra ir kodėl tai svarbu

Pasikartojančios nailono amido jungtys suteikia:

Didelis atsparumas tempimuidėl stipraus vandenilinio ryšio

Didelis atsparumas dilimui

Šiluminis stabilumas iki ~160–180 laipsniųpriklausomai nuo klasės

Natūralus hidrofiliškumasleidžia greitai sudrėkinti be paviršiaus aktyviųjų medžiagų

Cheminis suderinamumassu daugeliu tirpiklių, ypač alkoholiais, angliavandeniliais ir esteriais

Šie cheminiai pranašumai tiesiogiai reiškiasistabili porų geometrijairdidelis filtravimo tikslumas.

3. Nailono filtrų tipai

Nailono filtravimo medžiagos yra pagamintos į kelis gaminių formatus. Jų veikimas labai skiriasi priklausomai nuo pluošto išdėstymo, porų vienodumo, storio ir audimo modelio.

3.1 Austas nailono tinklelis (viengijai arba daugiagijai)

Austas tinklelis sukonstruotas supinant nailono siūlus tiksliais skaičiais (tinklelis colyje). Pirmenybė teikiama monofilamentų tipams:

vienodo porų dydžio

pastovus srautas

mechaninis standumas

lengvas valymas ir atbulinis nuplovimas

Įprasti akių skaičiai

10-500 akių

Porų dydis nuo 5 µm iki 2 000 µm, priklausomai nuo pynimo

3.2 Nailono membraniniai filtrai

Skirtingai nuo austo tinklelio, nailono membranos yraneaustinės, liejamos plėvelėsgaminami kontroliuojamų fazių inversijos procesų metu. Jų poros nustatomos polimero koaguliacijos metu.

Savybės:

tikslus porų sulaikymas (0,1–5 µm)

naudojamas steriliam filtravimui, biologinės terpės filtravimui, HPLC mėginio paruošimui

atsparumas aukštam-slėgiui

stipriai hidrofiliškas, užtikrinantis greitą filtravimo greitį

3.3 Nailono filtrų maišeliai

Pagaminti iš austų arba veltinio nailono medžiagų, nailoniniai filtrų maišeliai siūlo:

Didelė{0}}nešvarumų laikymo talpa

Puikus mechaninis tvirtumas

Platus cheminis suderinamumas

Tipiniai įvertinimai: 1 µm–200 µm

Naudojamas:

cheminis paketinis filtravimas

vandens apdorojimas

maisto perdirbimas

dažai ir klijai

3.4 Nailono kasečių filtrai

Kasetėse yra nailono membranos arba klostuotos nailono medžiagos į standžius korpusus. Jie naudojami:

poliravimo filtravimas

didelio{0}}grynumo apdorojimas

smulkių dalelių pašalinimas

Priklausomai nuo konstrukcijos, slėgis dažnai viršija 3–5 barus.

4. Filtravimo mokslas: kaip veikia nailoniniai filtrai

Nailono filtrai vienu metu naudoja kelis filtravimo mechanizmus.

4.1 Mechaninis sijojimas (paviršinis filtravimas)

Didesnės už porų angą dalelės įstringa ant filtro paviršiaus.

Pirmiausia atsiranda:

austas nailono tinklelis

monofilamentiniai ekranai

Idealiai tinka:

didelių dalelių

daugkartinio naudojimo filtravimas

didelio{0}} srauto programos

4.2 Giluminis filtravimas

Atsiranda storesnėse nailoninėse membranose arba veltinio terpėje. Dalelės sulaikomosvidujefiltro matrica.

Privalumai:

didesnė nešvarumų-laikymo talpa

geriau sulaiko netaisyklingos formos daleles

4.3 Adsorbcinis filtravimas

Nailono cheminė struktūra suteikia natūralias adsorbcijos vietas.

Sulaiko baltymus, koloidus, pigmentus ir polines molekules

Naudinga gyvybės mokslams, vandens kokybei ir rašalo formulavimui

4.4 Kapiliarinis tekėjimas ir drėkinimas

Nailonas yra natūraliai hidrofilinis-skirtingai nei PTFE-, todėl jį lengvai sudrėkina vandens{2}} skysčiai. Tai pagerina:

kapiliarinis -varomas srautas

vienodas drėkinimas

pastovus proveržis

5. Porų dydžio teorija ir filtravimo efektyvumas

Norint pasirinkti tinkamą NY filtrą, būtina suprasti porų dydį.

5.1 Nominali ir absoliuti reitingai

5.2 Porų dydžio tikslumą įtakojantys veiksniai

pluošto skersmuo

audimo įtampa

polimero susitraukimas

membranos liejimo parametrai

tolerancijos kontrolė

6. Nailono filtrų veikimo parametrai

Norint pasirinkti tinkamą nailono filtrą, reikia suprasti pagrindinius veikimo įvertinimus.

6.1 Srauto greitis

Srauto greitis priklauso nuo:

porų dydis

poringumo procentas

membranos storis

skysčio klampumas

Srauto greičio lygtis (supaprastintas Darcy dėsnis):

Q=kAΔPμLQ=\\frac{kA\\Delta P}{\\mu L}Q=μLkAΔP​

Kur:

QQQ=srautas

kkk=pralaidumas

AAA=paviršiaus plotas

ΔP\\Delta PΔP=slėgio kritimas

μ\\muμ=klampumas

LLL=membranos storis

6.2 Slėgio kritimas

Svarbus:

didelio našumo{0}}pramoninės sistemos

siurblio dydžio nustatymas

proceso optimizavimas

6.3 Plyšimo stiprumas

Austas nailono tinklelis paprastai atlaiko:

2–10 kg jėga, priklausomai nuo akių skaičiaus

membranos: 1-5 barai, priklausomai nuo storio

7. Cheminis nailono suderinamumas

Nailonas pasižymi puikiu atsparumu daugeliui organinių tirpiklių.

7.1 Suderinamumo lentelė

8. Nailono filtravimo terpės gamybos technologijos

Nailono filtrų veikimą lemia gamybos procesas.

8.1 Tinklinio audinio gamyba

Veiksmai:

Išspaudimasiš monofilamentų

Audimasnaudojant šaudyklą arba{0}}mažiau staklių

Šilumos{0}}stabilizavimas

Kalendorius (neprivaloma)porų vienodumui

Kokybės kontrolės metrika:

akių skaičius

porų atidarymo tolerancija

atsparumas tempimui

paviršiaus apdaila

8.2 Membraninio filtro gamyba (fazės inversija)

Procesas:

Nailono polimeras, ištirpintas tirpiklyje

Supilkite į ploną plėvelę

Krešinamas vandens vonioje

Porų susidarymas tirpiklio mainų metu

Džiovinimas ir atkaitinimas

Pjaustymas ir konvertavimas į diskus/kasetes

Membranomis pasiekiamas itin tikslus porų dydžio pasiskirstymas.

9. Nailono filtrų kokybės standartai

Nailono filtravimo terpė turi atitikti griežtus pramonės standartus.

10. Nailono filtrų privalumai

10.1 Pagrindiniai privalumai

Puikus tempimo stiprumas

Hidrofilinis paviršius: nereikia iš anksto{0}}drėkinti

Dideli srautai

Tinka vandeninėms ir daugeliui tirpiklių sistemų

Pakartotinai naudojamas daugelyje tinklelio programų

Suderinamas su įvairiomis pramonės šakomis

11. Nailono filtrų apribojimai

Kiekviena filtravimo terpė turi apribojimų.

12. NY filtrų pramoninis pritaikymas

Nailono filtrai naudojami beveik visose pramonės šakose.

12.1 Vandens ir aplinkos valymas

nuosėdų šalinimas

drumstumo mažinimas

mikroplastiko tyrimai

lietaus vandens mėginių ėmimas

12.2 Maistas ir gėrimai

pieno filtravimas

maistinio aliejaus valymas

sulčių nuskaidrinimas

skonio išgavimas

12.3 Chemijos ir naftos chemijos produktai

filtravimas tirpikliu

dervos apdorojimas

klijai

12.4 Farmacija ir biotechnologijos

buferinis filtravimas

terpės sterilizavimas

baltymų valymas

12.5 Elektronika ir puslaidininkiai

itin gryno vandens išankstinis filtravimas

dalelių kontrolė gamyboje

13. Tinkamo nailono filtro pasirinkimas

Atrankos kriterijai:

Porų dydis

Medžiagos storis

Cheminis suderinamumas

Temperatūros įvertinimas

Srauto greičio reikalavimai

Kietųjų dalelių apkrova

13.1 Pasirinkimo lentelė

14. Priežiūra, valymas ir ilgaamžiškumas

14.1 Valymo metodai

atvirkštinis nuplovimas

plovimas šiltu vandeniu

ultragarsinis valymas (tinklelio tipai)

švelnūs plovikliai

14.2 Kada pakeisti

matomas užsikimšimas

slėgio kritimo padidėjimas

srauto greičio sumažinimas

membranos proveržis

15. Išvada

Nailono filtrai yra moksliškai pažangus, pramoniniu būdu patikrintas filtravimo sprendimas, tinkantis įvairiuose sektoriuose nuo laboratorinių tyrimų iki maisto gamybos, cheminio apdorojimo ir aplinkos apsaugos. Dėl jų hidrofiliškumo, mechaninio tvirtumo, cheminio universalumo ir įvairių formatų jie puikiai tinka moksliniam ir pramoniniam naudojimui.

Aiškus nailono polimerų mokslo, porų-dydžių mechanizmų, gamybos procesų ir našumo rodiklių supratimas leidžia inžinieriams, tyrėjams ir kokybės vadybininkams pasirinkti optimalias filtravimo priemones, pritaikytas jų specifiniams sistemos reikalavimams.