Tipos de materiales de filtro e investigación de mecanismos de filtración

¿Qué es el material filtrante? La filtración se refiere al proceso de purificación de eliminar partículas de polvo dispersas de un fluido con un medio poroso. Durante la filtración, debido a la colisión inercial, la interceptación, la difusión, el tamizado, así como la fuerza electrostática, la gravedad y otros efectos, las partículas de polvo suspendidas en el fluido se depositan en la superficie del medio poroso o se contienen dentro de él. Como material poroso, su estructura puede ser fibrosa, porosa o una combinación de estas estructuras, denominadas colectivamente materiales de filtro. Los materiales filtrantes se usan ampliamente en casi todas las situaciones donde el polvo es generado por actividades humanas, incluida la producción industrial, el transporte, las actividades comerciales y la vida cotidiana.

Tipos de materiales de filtro

De acuerdo con los diferentes usos de los materiales de filtro, los clasificamos en tres categorías, centrándonos en los materiales del filtro de admisión y los materiales del filtro de escape.

• Primera categoría: Materiales de filtro de admisión, utilizados para filtrar partículas de polvo en el aire. Se dividen en materiales de filtro para crear aire limpio y aquellos para proteger la maquinaria.
• Segunda categoría: materiales de filtro de escape, utilizados para filtrar los gases cargados de polvo emitidos por empresas industriales y mineras, protegiendo la atmósfera de la contaminación.
• Tercera categoría: materiales de filtro líquido, utilizados para filtrar impurezas de líquidos como agua y aceite.

Filtración de admisión vs filtración de escape

Tanto la filtración de admisión como la filtración de escape entran en la categoría de tecnología de purificación de filtración. Comparten muchos principios de trabajo similares, con sus diferencias que se describen a continuación.

Tipos de materiales de filtro

Material de filtro tejido

La tela se fabrica entrelazando fibras hiladas en un cierto patrón, que consiste principalmente en tejido liso, tejido de sarga y tejido satinado.

Material de filtro no tejido

El material de filtro no tejido es un tipo de material de filtro que forma una banda de fibra directamente sin los procesos generales de hilado y tejido. Para las fibras naturales, el calor, la humedad, la presión y el movimiento se pueden utilizar para unirlas en el fieltro.

Material de filtro moldeado termoplástico

El material del filtro está hecho de polímeros de prensado en caliente en elementos de filtro de un solo poro, y luego los recubre con materiales especiales. Su material representativo del filtro es la placa sinterizada acanalada, ofreciendo alta eficacia del retiro de polvo, resistencia estable, y vida útil larga.

Material de filtro de cerámica porosa

El material de filtro cerámico poroso es un material de filtro fabricado por sinterización de materiales refractarios con aglutinantes a altas temperaturas. Su estructura interna contiene numerosos poros finos con tamaños de poro controlables que están interconectados.

Material de filtro de papel

Los materiales de filtro delgado fabricados con el método de fabricación de papel húmedo son convenientes para doblar en cartuchos de filtro plisados y filtros de alta eficiencia. Tienen las características de aumentar el área de filtración y reducir la huella y el espacio de los colectores de polvo.

Material de filtro compuesto

Los materiales de filtro hechos por dos o más métodos o compuestos de dos o más materiales se denominan materiales de filtro compuestos. El procesamiento de materiales de filtro compuestos implica principalmente métodos como la unión adhesiva y la unión por prensado en caliente.

Mecanismo de la filtración del material del filtro

El mecanismo de filtración de los materiales filtrantes se puede resumir en cinco tipos básicos: filtración gruesa de superficie, filtración gruesa de profundidad, filtración en profundidad, filtración de torta de filtro y filtración de purificación de gases tóxicos y dañinos.

Filtración gruesa de la superficie y filtración gruesa de la profundidad

La filtración gruesa superficial ocurre cuando las partículas son más grandes que los poros del filtro y no pueden pasar a través. La filtración gruesa de profundidad se refiere a las partículas que ingresan a la parte más profunda del medio filtrante, donde quedan atrapadas porque el tamaño del canal de flujo profundo es más pequeño que el tamaño de partícula.

Filtración de la profundidad (tipo filtro de la profundidad)

Incluye el mecanismo de eliminación de partículas de fluidos, incluso si las partículas pueden ser más pequeñas que el diámetro de algunos puntos en la estructura del filtro. La mayoría de las teorías relacionadas con los materiales de filtro no tejidos se basan en el efecto de filtración en profundidad.

Filtración de la torta del filtro

La filtración de la torta de filtro de la capa de polvo se refiere al proceso donde las partículas se capturan y se acumulan en una capa de torta de filtro en o cerca de la superficie del material de filtro, participando en la filtración.

Purificación y filtración de gases tóxicos y nocivos

Los gases tóxicos y nocivos son partículas moleculares gaseosas que, como el aire, pueden penetrar en el material del filtro. Sin embargo, después de un tratamiento especial de la capa de fibra de material de filtro convencional, también pueden separarse, capturarse y purificarse. Por ejemplo, utilizando nano TiO₂ Materiales fotocatalíticos.

Tendencias de desarrollo de materiales de filtro

Con la continua expansión de los campos de aplicación de los materiales de filtro, la tendencia de reemplazar otros métodos de eliminación de polvo con métodos de eliminación de polvo de filtración está estrechamente relacionada con la aplicación generalizada de materiales de filtro de eliminación de polvo, además de la creciente protección ambiental y los requisitos de salud humana. Actualmente, el desarrollo de materiales de filtro de eliminación de polvo tiene las siguientes tendencias:

• La variedad, las especificaciones y las funciones de los materiales de fibra sintética utilizados en los materiales de los filtros de escape se están expandiendo continuamente, y la tecnología de procesamiento se está volviendo más avanzada y razonable, lo que indica una tendencia a reemplazar gradualmente los materiales de fibra de vidrio.
• El rendimiento integral de los materiales de filtro de fieltro perforados con aguja es superior al de los materiales de filtro textil, lo que indica una tendencia a reemplazar gradualmente los materiales de filtro textil.
• Los materiales de filtro hechos de una mezcla de varios materiales se están desarrollando continuamente. La mezcla de diferentes fibras complementa las fortalezas y debilidades de cada uno, mejorando el rendimiento integral de los materiales de filtro.
• Los materiales de filtro de estructura de gradiente y los materiales de filtro recubiertos de membrana están emergiendo en una corriente sin fin. El rendimiento de filtración de los materiales filtrantes ha evolucionado desde la filtración en profundidad hasta la filtración superficial, proporcionando soporte técnico para la purificación eficiente y el control de polvo respirable como PM₁₀ Incluso el PM_2,5.
• El desarrollo y la madurez tecnológica de materiales de filtro funcionales con propiedades tales como resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, antiestático, repelencia al aceite y al agua, resistencia a la hidrólisis y resistencia a la oxidación han ampliado sus campos de aplicación.
• Con la aparición de nuevos materiales como recubrimientos catalíticos, nanomateriales y fotocatalizadores, así como el desarrollo de nuevas tecnologías como fotocatalizadores, los materiales de filtro ahora tienen funciones duales de eliminación de polvo y purificación de gases de escape, extendiendo su rango de aplicación al campo de la purificación de gases de escape tóxicos y nocivos.
• La gama de aplicaciones de los materiales de filtro está comenzando a expandirse en todos los aspectos de la producción y la vida de las personas, convirtiéndose en esencial para el desarrollo de la producción y la mejora de la calidad de vida.