فهرست مطالب
کارتریج فیلتر بخشی از یک سیستم فیلتراسیون است که قابلیت جدا شدن از بدنه اصلی سیستم به جهت دفع و تعویض یا تمیز کردن و استفاده مجدد را دارد. معمولاً به شکل استوانهای در نظر گرفته میشود، اگرچه لزوماً چنین نیست.
فیلترهای کارتریج بهعنوان فیلترهای نهایی در کاربردهای صنعتی، برای کاربردهایی که خلوص بالا موردنیاز است یا در مواردی که راندمان فوقالعاده بالا مورد انتظار است، استفاده میشوند. بهعنوانمثال میتوان به مراقبتهای بهداشتی و صنایع داروسازی اشاره کرد. فیلتر کارتریج همچنین در کاربردهای فیلتر مصرفی مانند فیلترهای آب خانگی و فیلترهای استخر استفاده میشوند. کاغذ صافی عمل شده با رزین پلیسهدار، محیط فیلتری برای بسیاری از کاربردهای کارتریج فیلتر است. فیلتر کردن سوختهای هیدروکربنی و روغنهای روان کننده بزرگترین کاربرد کاغذهای رزین شده در کاربردهای فیلتر مایع هستند.
شکل 1. یک نمونه رایج از کارتریج فیلترها، فیلترهای روغن خودرو هستند
شکل 2. نمونهای از کارتیج فیلترهای مورداستفاده برای آب استخر
کاربردهای فیلتر کارتریج در محیطهای مایع
کاربردهای کارتریج فیلتر در فیلتراسیون مایع به شرح زیر است:
1.فیلتراسیون مایعات آبی
- تصفیهخانههای آب
- تصفیهخانههای تخلیه آب
- جریانهای فرآیند صنعتی
- تصفیه آب آشامیدنی
- فیلتراسیون نوشیدنی
- فیلتر قهوه
- نوشیدنیهای غیرالکلی
2. فیلترهای استخر
3.فیلتر کردن غذاهای آبی
- قندها
- کارخانههای فرآوری مواد غذایی
- فرآوری آبمیوه
4. کاربردهای فیلتراسیون پزشکی
- فیلترهای خون
- تصفیه آب
5. کاربردهای دارویی
6. مواد شیمیایی صنعتی
- رنگ
- توریها
- محلولهای آبکاری
- جوهرهای چاپ
7. فیلتراسیون سیالات هیدروکربنی
- پردازش هیدروکربن صنعتی
- پتروشیمیها
- رزینها (پایه حلال)
- لاکها
8. هوانوردی و فیلتراسیون سوخت دیزل
9. سیالات هیدرولیک
10. خنککننده ماشینابزار و فیلتراسیون روغن برش
11. فیلتراسیون روغن خوراکی
- رستورانهای فست فود
- فرآوری مواد غذایی
- فیلتر موتور
ساخت و مونتاژ کارتریج فیلتر
تقریباً هر نوع پارچه فیلتر نبافته در فیلتر کارتریج استفاده میشود. اکثر فیلترهای کارتریج به شکل استوانهای هستند. برخی از کارتریجهای فیلتر مایع، شکل غیر استوانهای دارند. شکل 2 در پایین نمونهای از کارتریج غیر استوانهای شکل است. توجه داشته باشید که محفظه استوانه¬ای نیست و عنصر فیلتر چیندار بیضیشکل است. فیلتراسیون موتور (روغن و سوخت)، یکی از بزرگترین کاربردهای کارتریجهای فیلتر مایع، است. بااینحال، بحث در مورد انواع مختلف کارتریج فیلتر بدون گنجاندن فیلترهای موتور دشوار است؛ بنابراین ساختار کلی، شکل و ماهیت فیلترهای کارتریج موتور مایع در این بحث فیلتر کارتریج قرار خواهد گرفت.
شکل 3. نمونهای از یک کارتریج فیلتر و محفظه آن
فیلترهای کارتریج کاربردهای مختلفی دارند و طیف گستردهای از فیلترهای مورداستفاده در این کارتریجها وجود دارد ازجمله فیلترهای پارچهای بافتهشده، فیلترهای فلزی متخلخل، غشاها، فیلترهای نخی و سایر فیلترهای جدید.
رایجترین شکل کارتریجها آنهایی هستند که حاوی ساختارهای فیلترهای چیندار هستند. در شکل زیر نمونهای از کارتریج فیلتر چیندار نمایش داده شده است.
شکل 4. نمونهای از فیلتر کارتریج چیندار
ظرفیت نگهداری کثیفی در فیلتر کارتریج
کارتریجها یا قطعات فیلتر یکبارمصرف، بهاندازه کافی ارزان هستند، بهطوریکه هرگونه تلاش برای تمیز کردن و استفاده مجدد از آنها توجیه اقتصادی ندارد. معمولاً کارتریج فیلتر عمقی را نمیتوان بهآسانی تمیز کرد، زیرا کثیفی بهخوبی در محیط محبوس شده است که تمیز کردن آن فایده چندانی در بازگرداندن کارتریج برای استفاده مجدد ندارد. درنهایت، حتی کارتریجهای قابل تمیز کردن نیز باید تعویض شوند. بدیهی است که ظرفیت نگهداری کثیفی، یک نیاز مهم در کارتریج فیلتر و محیط فیلتر موجود در آنها است؛ بنابراین راههایی برای افزایش ظرفیت کارتریج فیلترها وجود دارد که در ادامه به برخی از آنها پرداخته میشود:
الف) افزایش سطح محیط:
پلیسه کردن (چیندار کردن) محبوبترین راه برای افزایش سطح یک فیلتر است. با تا کردن محیط به جلو و عقب، میتوان مقدار بیشتری از آن را در محدوده محفظه فیلتر قرار داد. شکل پلیسه (چینها) نیز عامل مهمی است. طراحی پلیسه موجی Pall Ultipleats که در بالا ذکر شد، مساحت سطح و ظرفیت نگهداری ذرات کثیف را افزایش میدهد. افزایش تعداد چینها اغلب یک راه مؤثر برای افزایش ظرفیت نگهداری کثیفی یک واحد فیلتر است، اما باید احتیاط کرد. اگر چینها بیشازحد وجود داشته باشد، ممکن است چینها به هم بچسبند و منجر به گیرکردن جریان مایع بین چینها شود. این میتواند تأثیر منفی بر ظرفیت نگهداری کثیفی داشته باشد.
ب) استفاده از پیش فیلتر:
پیش فیلتر به این مفهوم که میتواند ذرات درشت کثیف را نگه دارد و فیلتر نهایی مواد ریز را که از پیش فیلتر عبور میکند خارج میکند. برای انجام این کار از چندین ترتیب استفاده میشود. یکی استفاده از دو فیلتر یا دو بانک فیلتر بسته به سیستم است. اولین فیلتر یا بانک فیلتر، پیش فیلتر (های) خواهد بود و فیلتر دوم یا بانک فیلترها فیلتر (های) نهایی خواهد بود. طرحهای فیلتری وجود دارد که در آن محیط پیش فیلتر و محیط فیلتر نهایی در یک محفظه فیلتر قرار میگیرند. روشهایی برای طراحی پیش فیلتراسیون و اثرات فیلتراسیون نهایی در یک محیط منفرد مانند محیط فیلتر چگالی گرادیان وجود دارد که در زیر موردبحث قرارگرفته است.
پ) استفاده از فیلترهای با چگالی جریان:
یک فیلتر چگالی گرادیان با عبور جریان از سطح بالادست به سطح پاییندست، چگالی خود را تغییر میدهد. شکل زیر یک عکس مقطعی از یک محیط فیلتر با چگالی گرادیان است که در کاربردهای کیسه فیلتر مایع استفاده میشود. تغییر در چگالی، امکان فیلتراسیون عمقی را فراهم میکند بهطوریکه ذرات بزرگتر در سطح بالادست با چگالی کم حذف میشوند و ذرات ریزتر در داخل محیط با چگالی بالاتر حذف میشوند.
شکل 5. فیلتر چگالی جریان
راههای مختلفی برای دستیابی به چگالی گرادیان در یک محیط فیلتر وجود دارد. کاغذ صافی لایهای مرطوب ذاتاً ساختاری با چگالی گرادیان است همانطور که طرف مقابل سیم را تشکیل میدهد یا پارچه شکلدهنده (سمت سیم) متراکمتر از سمتی است که از جهت جریان فاصله دارد.
شکلدهی چندلایه پارچه، که در آن هر لایه دارای تراکم متوالی کمتر یا ساختار منافذ متوالی بزرگتر است، روش دیگری برای تشکیل محیطهای چگالی گرادیان است. این کار را میتوان با ماشینهای چند کارتی در فرآیند ریختن خشک و با هدباکسهای چندلایه در فرآیند لایه گذاری مرطوب انجام داد. Kaukopaasi و Shah (264) در مورد مطالعهای در مورد محیطهای لایهای مرطوب چندلایهای که با رزین ساختهشده از خمیر چوب ساختهشدهاند، گزارش دادند. گزارش آنها نشان میدهد که چندلایه میتواند ظرفیت نگهداری خاک را دو برابر کند و درعینحال کارایی فیلتراسیون را افزایش دهد.
ساختارهای دولایه را میتوان با ترکیب یکلایه با تخلخل بالا در سمت بالادست با یکلایه با راندمان فیلتراسیون بالا در سمت پاییندست، بهعنوان مدیا چگالی گرادیان طراحی کرد. درواقع یک پیش فیلتر و فیلتر نهایی در همان محیط است.
یک نوع از فیلتر چگالی گرادیان یک محیط مرکب حاوی یک “لایه ظرفیت” در بالادست و به دنبال یک “لایه کارایی” در پاییندست است. لایه ظرفیت بهعنوان یک بستر حجیم متخلخل طراحیشده است که برای به دام انداختن مقادیر زیادی ذرات کثیف بزرگ طراحیشده است. ممکن است یک محیط اسپان باند یا سلولزی باشد. لایه بازده معمولاً یک محیط فیلتر با راندمان بالا مانند یک غشاء یا شبکه نانو الیافی و برای به دام انداختن ذرات ریز که به لایه ظرفیت نفوذ میکنند طراحیشده است. طرح برعکس یک غشاء معمولی پشتیبان بستر یا شبکه نانو الیافی است که در آن بستر در پاییندست جریان قرار دارد و برای ایجاد پشتیبانی ساختاری برای لایه کارایی وجود دارد.
ت) استفاده از فیلترهای حجیمتر و ضخیمتر:
حجیم بودن یک محیط فیلتر به ظرفیت نگهداری کثیفی آن مربوط میشود. حجیم بودن را میتوان با افزایش گرماژ محیط فیلتر یا با افزایش ساختار منافذ یا حجم منافذ آن افزایش داد. حجم منافذ را میتوان با استفاده از الیاف درشتتر، الیاف چیندار و الیاف با مدول بالاتر (سفت تر) افزایش داد.
در این رویکردها هشدارهایی وجود دارد. یک محیط حجیمتر ممکن است در کارتریج فیلتر جا خوش کند. اگر یک کارتریج متوسط پلیسهدار باشد، حجم اضافی ممکن است چینها را وادار به فشرده کردن و محدود کردن جریان کند و درنتیجه ظرفیت نگهداری کثیفی بهجای افزایش مطلوب، کاهش پیدا کند. ممکن است با کاهش تعداد چینها در کارتریج این مورد را اصلاح کنید، اما این امر باعث کاهش سطح موجود برای فیلتراسیون میشود و سپس آنچه که با افزایش حجم به دست میآید با کاهش سطح از بین میرود. افزایش حجم با افزایش حجم منافذ محیط فیلتر ممکن است ظرفیت نگهداری کثیفی را افزایش دهد. بااینحال، راندمان فیلتراسیون ممکن است به خطر بیفتد.
ث) استفاده از مدیاهای دارای بار مثبت الکتروکینتیک:
نمونهای از این فیلترها و کارتریجهای Zeta Pluss هستند که توسط 3 M به بازار عرضه میشوند. صفحات فیلتر مورداستفاده در این فیلترها و کارتریجها بهطور ویژه برای ایجاد بار یونی (کاتیونی) مثبت پردازششدهاند.
نحوه تهیه کارتریج فیلتر برای صنایع و کاربردهای مختلف
شرکت صنعت آفرینان سامان اندیش تهیهکننده انواع کارتیج فیلترها برای صنایع مختلف میباشد این شرکت با سالها تجربه در عرصهی تامین تجهیزات صنعتی، هماکنون نیز درصدد برطرف کردن نیازهای صنایع به گونه کارتریج فیلترها می باشد. شما میتوانید برای انتخاب و دریافت محصول موردنظر، با کارشناسان ما تماس بگیرید تا در انتخاب بهترین محصول مطابق با نیاز شما، در کنارتان باشند.
