Полимерные волокнистые фильтры: принципы, методы и средства испытаний

ПОЛИМЕРНЫЕ ВОЛОКНИСТЫЕ ФИЛЬТРЫ: ПРИНЦИПЫ, МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИСПЫТАНИЙ

А.И. Зуборев, преподаватель, к.т.н.

Гомельский инженерный институт МЧС Республики Беларусь,

г. Гомель

Полимерные волокнистые фильтры являются важным элементом производственных систем. Практически любой промышленный процесс предусматривает операции очистки многофазных сред - воздуха, воды или технологических жидкостей - от загрязнений. В промышленности и быту широко используют системы вентиляции и кондиционирования, практикуют очистку воздуха в помещениях, осуществляют питьевую водоподготовку, а также очистку сточных вод, рабочих жидкостей машин и механизмов, отходящих газов. Мировая тенденция к экологизации производств влечет за собой расширение номенклатуры фильтров на основе волокнисто-пористых полимерных материалов, которые давно наилучшим образом зарекомендовали себя в качестве основных рабочих компонентов очистных систем [1].

Эффективность фильтрования сред от загрязнений зависит, с одной стороны, от комплекса свойств фильтроматериала, а с другой - от условий, в которых протекает процесс фильтрации. Важны вид и фракционный состав фильтруемой среды, интенсивность потока, давление и сопротивление течению, величина и концентрация частиц. Актуальной для разработчиков современных фильтров остается проблема качественной экспресс-оценки фильтрационных характеристик [2].

Важнейшими для волокнисто-пористых материалов являются параметры, характеризующие пористую структуру. Ее определяют суммарным объемом пор (общая пористость), удельной поверхностью, радиусом и дифференциальной кривой распределения объемов пор по радиусам [1]. Разработан ряд способов оценки этих показателей, среди которых - сорбционные, дифракционные, основанные на капиллярных явлениях, оптической (видимой) и электронной микроскопии, а также акустические, емкостные и др. [3].

Зная основные фильтрационные характеристики (аэродинамическое сопротивление, коэффициент проскока, пылеемкость, грязеемкость, класс фильтра и т.п.) фильтрующих материалов, можно корректно рекомендовать область их применения. Опыт авторов в области разработки полимерных волокнистых фильтров для СИЗОД показывает, что одним из факторов, повышающих эффективность фильтрования, является придание волокнам электретного заряда [4]. В связи с тем, что производится заряжение волокон в вязко-текучем состоянии, полимер претерпевает ряд физико-химических превращений. Анализ этих превращений в

совокупности с методами анализа структуры успешно дополняет уже сложившиеся методы технической диагностики фильтров [5]. В первую очередь речь идет об исследовании волокнистой структуры фильтров методами оптической и электронной микроскопии с последующим компьютерным анализом изображений. Во-вторых, немаловажной является оценка электрофизических свойств. В ряд перспективных методов исследования волокнистых полимерных материалов выдвигается термоактивационная токовая спектроскопия [6]. В работах [1, 4] установлена взаимосвязь между диаметром волокон, плотностью их упаковки, поверхностной плотностью электретного заряда, экспериментально полученным значениям коэффициента проскока аэрозоля и аэродинамического сопротивления. С помощью полученных трехмерных диаграмм можно как предсказать коэффициент проскока и аэродинамическое сопротивление, непосредственно не измеряя их, так и оптимально подобрать фильтр с нужным набором служебных характеристик.

Список использованной литературы

1. Кравцов А.Г., Марченко С.А., Зотов С.В., Станкевич В.М., Наумов А.Д. Полимерные волокнисто-пористые фильтрующие материалы / Под общ. ред. Ю.М. Плескачевского. - Гомель: БелГУТ. - 2012. - 319 с.

2. Мухамеджанов Г.К. Текстильные фильтрующие материалы для очистки воздушной среды: классификация и методы испытаний // Технический текстиль, 2004. - № 9. - С. 26-27.

3. Начинкин О.И. Полимерные микрофильтры / О.И. Начинкин. -Москва: Химия, 1985. - 216 с.

4. Витязь П.А. Фильтрующие материалы: свойства, области применения, технология изготовления / П.А. Витязь, В.М. Капцевич, Р.А. Кусин. - Минск: НИИ ПМ с ОП, 1999. - 304 с.

5. Кравцов А.Г. Дополнительный анализ некоторых свойств полимерных волокнистых материалов, использующихся в системах очистки воздуха / А.Г. Кравцов // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2002. - Т. 68. - № 7. - С. 54-58.

6. Способ проведения термостимулированной токовой спектроскопии диэлектрических материалов: пат. 2210071 РФ, МПК7 G 01 № 25/18 / А.Г. Кравцов, В.А. Шаповалов, С.В. Зотов, В.А. Гольдаде; заявитель ИММС НАН Беларуси. - № 2001115134; заявл. 04.06.01; опубл. 10.08.03 // Официальный бюллетень «Изобретения». / Федеральная служба по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам РФ. -2003. - № 22.