Фільтри відіграють незамінну роль у сучасній промисловості, побуті та техніці. Від очищення питної води в повсякденному житті до очищення хімічної сировини в промисловому виробництві, до перевірки інформації під час обробки даних, фільтри є всюди. Щоб глибше зрозуміти механізм роботи та продуктивність фільтрів, дуже важливо уточнити їх внутрішні елементи.
Зміст
1. Елементи фільтруючого матеріалу
(I) Волокнисті матеріали
(II) Пористі матеріали
2. Функціональні елементи
(I) Магнітні матеріали
(II) Іонообмінні смоли
3. Опорно-конструктивні елементи
(I) Металеві каркаси
(II) Ущільнювальні кільця
4. Аналіз галузевих даних
(I) Розмір ринку
(II) Частка попиту на фільтруючий матеріал
5. Тенденції розвитку фільтруючих елементів
(I) Дослідження та розробки-високоефективних матеріалів
(II) Інтелект і функціональна інтеграція
(III) Застосування екологічно чистих матеріалів
Елементи фільтруючого матеріалу
(I) Волокнисті матеріали
Синтетичні волокна: поліефірні волокна та поліпропіленові волокна зазвичай використовуються у фільтрах серед синтетичних волокон. Поліефірні волокна мають характеристики високої міцності, зносостійкості та стійкості до хімічної корозії. Вони широко використовуються в повітряних фільтрах і можуть ефективно перехоплювати забруднюючі частинки, такі як пил і пилок у повітрі. Наприклад, у вентиляційній системі промислових підприємств повітряні фільтри середньої{3}}ефективності, виготовлені з поліефірних волокон, можуть відфільтровувати частинки розміром понад 1 мікрон із ефективністю фільтрації до 85%. Поліпропіленові волокна часто використовуються у фільтрах для води завдяки їх високій хімічній стабільності та гідрофобності та можуть ефективно видаляти зважені речовини, колоїди та інші домішки у воді. На стадії попереднього очищення очисних споруд фільтри з поліпропіленового волокна можуть знизити концентрацію зважених речовин у сирій воді зі 100 мг/л приблизно до 20 мг/л.
Натуральні волокна: натуральні волокна, такі як бавовна та вовна, також можна використовувати як фільтруючі матеріали. Бавовняне волокно є недорогим і широко доступним, і використовується в деяких простих сценаріях фільтрації рідини. Наприклад, готуючи домашнє вино вдома, можна використовувати бавовну, щоб відфільтрувати залишки у вині. Волокно вовни має певну адсорбційну здатність і може використовуватися для фільтрації речовин, таких як нафта. У фільтрації харчової олії на невеликих харчових підприємствах фільтри з вовняного волокна можуть ефективно видаляти домішки в олії та значно покращувати прозорість харчової олії.
(II) Пористі матеріали
Кераміка: керамічні матеріали характеризуються стійкістю до високих температур, корозії та високою механічною міцністю, і вони добре працюють у сферах високо-фільтрації газу та високо-точної фільтрації рідини. Наприклад, у -високотемпературному очищенні димових газів у сталеплавильній промисловості керамічні фільтри можуть стабільно працювати в середовищі з високою температурою вище 800 градусів, ефективно фільтруючи частки пилу в димових газах, так що концентрація викидів димових газів відповідає стандартам охорони навколишнього середовища (менше 50 мг/м³). Під час фільтрації рідких ліків у фармацевтичній промисловості керамічні фільтри забезпечують високу-точну фільтрацію, перехоплюючи мікроорганізми та домішки з розміром часток менше 0,1 мікрона та забезпечуючи чистоту та безпеку рідких ліків.
Активоване вугілля: активоване вугілля має багату структуру пор і величезну питому поверхню, а також має сильну адсорбційну здатність. Він широко використовується в галузі очищення повітря та очищення води. У очищувачах повітря для приміщень фільтри з активованим вугіллям можуть ефективно адсорбувати шкідливі гази, такі як формальдегід і бензол, зменшуючи концентрацію шкідливих газів у приміщенні. Експериментальні дані показують, що в нещодавно відремонтованих приміщеннях використання фільтрів з активованим вугіллям може знизити концентрацію формальдегіду з 0,3 мг/м³ до 0,1 мг/м³ протягом 24 годин. Під час очищення питної води фільтри з активованим вугіллям можуть видаляти запахи, пігменти та деякі органічні забруднювачі у воді, покращуючи смак і якість питної води.
Функціональні елементи
(I) Магнітні матеріали
Магнітні матеріали відіграють важливу роль у фільтрації рідин, що містять феромагнітні домішки. Наприклад, у системі циркуляції ріжучої рідини металообробної промисловості магнітні фільтри, виготовлені з постійних магнітів або електромагнітів, можуть швидко поглинати магнітні домішки, такі як залізні ошурки та залізний порошок у ріжучій рідині, підтримувати ріжучу рідину чистою та продовжувати термін її служби. Згідно зі статистичними даними, після використання магнітних фільтрів цикл заміни СОЖ можна подовжити з початкового 1 місяця до 3-4 місяців, що ефективно знижує виробничі витрати.
(II) Іонообмінна смола
Іонообмінна смола - це полімерний матеріал з іонообмінною функцією, який зазвичай використовується в галузі очищення води. Сильна кислотна катіонообмінна смола може видаляти кальцій, магній та інші іони у воді, зменшувати жорсткість води та запобігати утворенню накипу. При обробці котлової води, після обробки фільтрами з іонообмінної смоли, жорсткість води може бути знижена з 300 мг/л (у розрахунку на карбонат кальцію) до рівня нижче 50 мг/л, що ефективно захищає котлове обладнання та знижує витрати на технічне обслуговування. Сильна лужна аніонообмінна смола може видаляти аніони, такі як хлорид-іони та сульфат-іони у воді, щоб покращити чистоту води.
(I) Металевий каркас
Металевий каркас забезпечує структурну підтримку фільтра, щоб гарантувати, що фільтруючий матеріал залишається стабільним під час роботи. Каркаси з нержавіючої сталі широко використовуються у фільтрах хімічної, харчової та інших галузей промисловості завдяки своїй стійкості до корозії та високій міцності. Наприклад, у фільтрах на лініях виробництва харчових продуктів і напоїв каркаси з нержавіючої сталі можуть витримувати високий тиск і температури, щоб забезпечити нормальну роботу фільтрів у складних виробничих середовищах. Каркаси з алюмінієвого сплаву мають такі переваги, як легка вага та низька вартість, і часто використовуються в деяких повітряних фільтрах, які вимагають ваги, наприклад у фільтрах автомобільних кондиціонерів.
(II) Ущільнювальне кільце
Ущільнювальне кільце є ключовим елементом для забезпечення герметичності фільтра для запобігання витоку рідини або газу під час процесу фільтрації. Силіконові гумові ущільнювальні кільця мають хорошу стійкість до високих і низьких температур і можуть використовуватися в діапазоні температур від -60 градусів до 250 градусів. Вони підходять для ущільнення фільтрів у середовищах з високою або низькою температурою. Ущільнювальні кільця з фторкаучуку мають чудову стійкість до хімічної корозії та відіграють важливу роль у фільтрах, які контактують з корозійними середовищами, такими як сильні кислоти та луги.
Статистика галузевих даних
(I) Розмір ринку
Згідно зі статистичними даними дослідницьких установ, розмір світового ринку фільтрів сягне 45 мільярдів доларів США у 2023 році та, як очікується, зросте до 65 мільярдів доларів США до 2028 року, із загальним річним темпом зростання 7,5%. Серед них ринок фільтрів у промисловій сфері займає найбільшу частку, досягаючи 40%, і в основному використовується в нафтохімічній, енергетичній, металургійній та інших галузях.
(II) Частка попиту на фільтрувальні матеріали
На ринку фільтруючих матеріалів попит на матеріали з синтетичного волокна становить найвищу частку, досягаючи 35%, головним чином через його широке застосування у фільтрації повітря та фільтрації води. Попит на матеріали з активованого вугілля становить 20%. Оскільки вимоги людей до якості повітря та води продовжують зростати, ринковий попит демонструє стійку тенденцію до зростання. Попит на керамічні матеріали становить 15%, і їх застосування у високо-температурних і високо-полях фільтрації точності поступово зростає.
| Категорія елемента | Специфічні матеріали | Частка ринкового попиту | Основні області застосування |
| Категорія фільтруючого матеріалу | Поліефірне волокно | 20% | Фільтрація повітря (промислові підприємства, системи вентиляції комерційних будівель) |
| Поліпропіленове волокно | 15% | Фільтрація води (очищення стічних вод, попереднє очищення промислових вод) | |
| Кераміка | 15% | Високо{0}}фільтрація газу за високих температур (виплавка сталі, виробництво цементу), високо{1}}точна фільтрація рідини (фармацевтика, електроніка) | |
| Активоване вугілля | 20% | Очищення повітря (приміщення, автомобільне), очищення води (очищення питної води, очищення стічних вод) | |
| Клас функціональних елементів | Магнітний матеріал | 8% | Обробка металу, фільтрація СОЖ для машинобудування |
| Іонообмінна смола | 10% | Підготовка води (котлова вода, підготовка промислової чистої води) | |
| Опорно-конструктивні елементи | Рама з нержавіючої сталі | 6% | Фільтри для хімічної промисловості, харчової промисловості та виробництва напоїв |
| Рама з алюмінієвого сплаву | 4% | Фільтри автомобільні кондиціонери, побутові очищувачі повітря | |
| Ущільнювальне кільце з силіконової гуми | 3% | Ущільнення фільтрів при високих і низьких температурах | |
| Ущільнювальне кільце з фторкаучуку | 2% | Ущільнення фільтра при контакті з корозійними середовищами, такими як сильні кислоти та луги |
Тенденції розвитку фільтруючих елементів
(I) Дослідження та розробка високо-матеріалів
З безперервним удосконаленням вимог різних галузей промисловості до точності, ефективності та стабільності фільтрації дослідження та розробка високо-ефективних фільтруючих матеріалів стали трендом. Наприклад, нановолокнисті матеріали мають більш високу ефективність фільтрації та менший опір завдяки своїй унікальній нанорозмірній структурі пор, і очікується, що вони будуть широко використовуватися у сферах фільтрації повітря та води. Нові композиційні фільтрувальні матеріали поєднують переваги різних матеріалів, щоб задовольнити потреби у фільтрації в складних умовах роботи.
(II) Інтелект і функціональна інтеграція
У майбутньому елементи у фільтрі розвиватимуться в напрямку інтелекту та функціональної інтеграції. Магнітний фільтр інтегрований з датчиком для моніторингу вмісту магнітних домішок у рідині в режимі реального часу та автоматичного регулювання інтенсивності фільтрації. Фільтр із іонообмінної смоли в поєднанні з технологією Інтернету речей може дистанційно контролювати обмінну здатність смоли, своєчасно нагадувати про заміну або регенерацію та покращувати ефективність очищення води.
(III) Застосування екологічно чистих матеріалів
На фоні підвищення екологічної свідомості поступово зростатиме застосування екологічно чистих фільтруючих матеріалів. Біорозкладаним натуральним волокнистим матеріалам і переробленим синтетичним волокнистим матеріалам приділятиметься більше уваги, щоб зменшити вплив відходів на навколишнє середовище після використання фільтрів.