سه نکته اصلی در ارتباط با تاثیر ویژگی های الیاف در عملکرد فیلتراسیون، شامل: انتخاب الیاف، فرآیند تولید مدیای فیلتر و کاربرد نهایی آنها می باشند. هنگامی که صحبت از عملکرد فیلتر به میان می آید، خواص اساسی الیاف معمولا برای بهینه سازی حجم، نفوذپذیری هوا و اندازه منافذ مواد طراحی می شوند. حجم و نفوذپذیری هوا با هم مرتبط هستند، و بر ظرفیت نگهداری آلاینده ها تاثیر می گذارند. همچنین اندازه منافذ با سایز ذره ی نفوذ کننده به مدیا مرتبط است، که اساساً این مشخصه کارایی فیلتراسیون را تعیین می کند.
هر یک از این ویژگی ها تاثیر متقابل روی یکدیگر دارند. بنابراین برای بهینه سازی عملکرد فیلتر ایجاد تعادل بین پارامترها الزامیست.
اهمیت اندازه فیبر
• فرآیند فیلتراسیون تنها با توانایی فیلتر در به دام انداختن ذرات، موثر است. مکانیزم های مختلف فیلتراسیون برای جمع‌آوری ذرات، بر روی سطح مدیا و یا از طریق نفوذ در عمق مدیا، وجود دارند.
چهار مورد از مکانیزم های اولیه عبارتند از:
• نهفتگی اینرسی
• انتشار یا (حرکت براونی)
• مکانیزم به دام انداختن و اثر الکترواستاتیک
• برخورد غیرمستقیم (مکانیزم فیلتراسیون غالب برای محصولات مدرن فیلتر هوا).
تجربه نشان داده است که با افزایش قطر فیبر، احتمال رسوب گرد و غبار به طور قابل توجهی در سطح فیبر و بین الیاف افزایش می یابد. اندازه منافذ فیلتر و قطر فیبر نیز تأثیر قابل‌توجهی بر میزان نرخ رسوب گرد و غبار در مرحله اولیه فیلتراسیون در عمق مدیای فیلتر دارد، که با پیشرفت فرآیند فیلتراسیون، این اثر به تدریج تضعیف می شود.
اصول فیزیکی بسیاری در فرآیند فیلتراسیون وجود دارد. اما جهت تسهیل، این مکانیزم ها به صورت زیر عمل می کنند:
اگر الیاف بسیار کوچکتر از ذرات باشند، فیلتراسیون در نتیجه نهفتگی اینرسی و به دام انداختن ذرات انجام می شود.
اگر الیاف و ذرات از نظر اندازه مشابه باشند، فیلتراسیون در نتیجه اینرسی، به دام انداختن ذرات و انتشار براونی انجام می گیرد.
اگر فیبر بسیار بزرگتر از ذرات باشد، فیلتراسیون در نتیجه اینرسی و انتشار براونی خواهد بود.
مسیر عبور ذرات
الیاف و ذرات رابطه ای متقابل با یکدیگر دارند، اما بر اساس اندازه نسبی خود، رفتار متفاوتی نشان می دهند. به عنوان مثال در بیشتر مواقع، اگر ذره ای فیبر را لمس کند، جذب می شود. در این فعل و انفعال، اندازه و شکل الیاف قابل توجه است. کوچک بودن قطر الیاف پارامتر مهمی جهت افزایش بازدهی فیلتراسیون است، زیرا ساختار متخلخل متراکمی ایجاد می کنند. اما الیاف با قطر بزرگتر ساختار باز تر(غیرمتراکم)، با بازهی کمتری ایجاد می کنند.
الیاف می توانند گرد یا زاویه دار باشند. فیبر زاویه دار معمولاً سطح بیشتری نسبت به فیبر گرد ایجاد می کند و کارایی را افزایش می دهد. الیاف مسطح از این قاعده مستثنا هستند. زیرا این الیاف ساختار متخلخل سخت ایجاد نمی‌کنند و در نتیجه جریان را محدود نکرده و مانع جریان نمی شوند.
عوامل دیگر
عوامل دیگری که باید به آنها توجه داشت، مواردی مربوط به استحکام الیاف است، که در بازدهی نقش دارند. این ویژگی ها شامل: مدول[۱] و Tenacity ( استحکام کششی یا مقاومت ویژه) هستند. مدول اصطلاحی است که انعطاف پذیری یا سختی فیبر را نشان می دهد. Tenacity یا استحکام کششی، مقاومت در برابر شکستن است. یک فیبر با مدول بالا در یک مدیای فیلتر بازدهی کمتری برای فیلتراسیون ایجاد می کند. زیرا الیاف سخت و تراکم پذیر نیستند.
به نظر می رسد Tenacity یک علت استحکام در مدیای فیلتر بی بافت باشد، اما پیوند الیاف نیز به همان اندازه و حتی بیشتر موثر هستند. در نهایت، جهت گیری الیاف یا مقدار یکنواختی در جهت فیبرها، از طریق بهینه سازی اندازه منافذ، استحکام و سطح تماس کلی، بر عملکرد فیلتراسیون تأثیر می گذارند.
نانو الیاف
نانوالیاف فناوری هیجان انگیزی هستند! اغلب اوقات نانوالیاف به الیاف دیگر اضافه می شود تا خواص زیادی را افزایش دهند. از آنجایی که اندازه اهمیت دارد، افزودن حتی مقدار تقریباً نامحسوس نانوالیاف به طور چشمگیری راندمان فیلتراسیون را در یک افت فشار نسبتاً کم بهبود می بخشد. همچنین افزودن الیاف نانو نیز با تسهیل فرایند تمیز کردن، عمر فیلتر را افزایش می دهد. زیرا الیاف، ذرات را به جای بارگذاری عمقی، روی سطح نگه می دارند.
لینک مقاله: https://www.filtnews.com/how-fiber-diameter-size-affect-filtration-performance/
[۱] Modulus
نویسنده: Chris Plotz
مترجم: فروغ خلیلی
تاریخ: ۹ ژانویه ۲۰۲۲
ذخیره پست 
