Filtry hrají nepostradatelnou roli v moderním průmyslu, životě a technologii. Od čištění pitné vody v každodenním životě přes čištění chemických surovin v průmyslové výrobě až po prověřování informací při zpracování dat, filtry jsou všude. Pro hluboké pochopení pracovního mechanismu a výkonu filtrů je velmi důležité objasnit jejich vnitřní prvky.
Obsah
1. Prvky filtračního materiálu
(I) Vláknité materiály
(II) Porézní materiály
2. Funkční prvky
(I) Magnetické materiály
(II) Iontoměničové pryskyřice
3. Nosné a konstrukční prvky
(I) Kovové rámy
(II) Těsnící kroužky
4. Statistiky průmyslových dat
(I) Velikost trhu
(II) Podíl poptávky po materiálu filtru
5. Vývojový trend filtračních prvků
(I) Výzkum a vývoj vysoce{0}}materiálů
(II) Inteligence a funkční integrace
(III) Aplikace ekologických a ekologicky šetrných materiálů
(I) Vláknité materiály
Syntetická vlákna: Polyesterová vlákna a polypropylenová vlákna se běžně používají ve filtrech ze syntetických vláken. Polyesterová vlákna se vyznačují vysokou pevností, odolností proti opotřebení a chemickou odolností proti korozi. Jsou široce používány ve vzduchových filtrech a mohou účinně zachycovat částice znečišťujících látek, jako je prach a pyl ve vzduchu. Například ve ventilačním systému průmyslových závodů dokážou vzduchové filtry se střední-účinností vyrobené z polyesterových vláken odfiltrovat částice s velikostí částic větší než 1 mikron s účinností filtrace až 85 %. Polypropylenová vlákna se často používají ve vodních filtrech kvůli jejich dobré chemické stabilitě a hydrofobnosti a mohou účinně odstraňovat suspendované látky, koloidy a další nečistoty ve vodě. Ve fázi předčištění čistíren odpadních vod mohou filtry z polypropylenových vláken snížit koncentraci suspendovaných látek v surové vodě ze 100 mg/l na přibližně 20 mg/l.
Přírodní vlákna: Přírodní vlákna, jako je bavlna a vlna, lze také použít jako filtrační materiály. Bavlněná vlákna jsou levná a široce dostupná a používají se v některých jednoduchých scénářích filtrace kapalin. Například při domácí výrobě domácího vína lze použít bavlnu k odfiltrování zbytků ve víně. Vlněné vlákno má určitou adsorpční kapacitu a lze jej použít k filtraci látek, jako je olej. Při filtraci jedlého oleje v malých závodech na zpracování potravin mohou filtry z vlněných vláken účinně odstranit nečistoty v oleji a výrazně zlepšit čirost jedlého oleje.
(II) Porézní materiály
Keramika: Keramické materiály se vyznačují vysokou teplotní odolností, odolností proti korozi a vysokou mechanickou pevností a dobře fungují v oblasti vysokoteplotní filtrace plynů a vysoce přesné filtrace kapalin-. Například při vysokoteplotním čištění spalin v průmyslu tavení oceli mohou keramické filtry stabilně fungovat v prostředí s vysokou teplotou nad 800 stupňů a účinně odfiltrovat prachové částice ve spalinách, takže koncentrace emisí spalin splňuje normy ochrany životního prostředí (méně než 50 mg/m³). Při filtraci tekutých léků ve farmaceutickém průmyslu mohou keramické filtry dosáhnout vysoce přesné filtrace-, zachycují mikroorganismy a nečistoty s velikostí částic menší než 0,1 mikronu a zajišťují čistotu a bezpečnost tekutého léku.
Aktivní uhlí: Aktivní uhlí má bohatou strukturu pórů a obrovský specifický povrch a má silnou adsorpční kapacitu. Je široce používán v oblastech čištění vzduchu a čištění vody. Ve vnitřních čističkách vzduchu mohou filtry s aktivním uhlím účinně adsorbovat škodlivé plyny, jako je formaldehyd a benzen, a snížit tak koncentraci škodlivých plynů v místnosti. Experimentální data ukazují, že v nově zrekonstruovaných místnostech může použití filtrů s aktivním uhlím snížit koncentrace formaldehydu z 0,3 mg/m³ na méně než 0,1 mg/m³ během 24 hodin. Při úpravě pitné vody mohou filtry s aktivním uhlím odstraňovat pachy, pigmenty a některé organické znečišťující látky ve vodě, čímž zlepšují chuť a kvalitu pitné vody.
Funkční prvky
(I) Magnetické materiály
Magnetické materiály hrají důležitou roli při filtraci kapalin obsahujících feromagnetické nečistoty. Například v systému cirkulace řezné kapaliny v průmyslu zpracování kovů mohou magnetické filtry vyrobené z permanentních magnetů nebo elektromagnetů rychle absorbovat magnetické nečistoty, jako jsou železné piliny a železný prášek v řezné kapalině, udržovat řeznou kapalinu čistou a prodlužovat její životnost. Podle statistik lze po použití magnetických filtrů prodloužit cyklus výměny řezné kapaliny z původního 1 měsíce na 3-4 měsíce a efektivně tak snížit výrobní náklady.
(II) Iontoměničová pryskyřice
Iontoměničová pryskyřice je polymerní materiál s iontoměničovou funkcí, který se běžně používá v oblasti úpravy vody. Silně kyselá katexová pryskyřice může odstranit vápník, hořčík a další ionty z vody, snížit tvrdost vody a zabránit tvorbě vodního kamene. Při úpravě vody v kotlích lze po úpravě filtry z iontoměničové pryskyřice tvrdost vody snížit z 300 mg/l (vypočteno jako uhličitan vápenatý) pod 50 mg/l, což účinně chrání zařízení kotle a snižuje náklady na údržbu. Silná alkalická anexová pryskyřice může odstranit anionty, jako jsou chloridové ionty a síranové ionty, ve vodě, aby se zlepšila čistota vody.
(I) Kovový rám
Kovový rám poskytuje konstrukční podporu filtru, aby bylo zajištěno, že materiál filtru zůstane během provozu stabilní. Rámy z nerezové oceli jsou široce používány ve filtrech v chemickém, potravinářském a jiném průmyslu díky jejich odolnosti proti korozi a vysoké pevnosti. Například ve filtrech na výrobních linkách na výrobu potravin a nápojů mohou rámy z nerezové oceli odolávat vysokým tlakům a teplotám, aby zajistily normální provoz filtrů ve složitých výrobních prostředích. Rámy z hliníkové slitiny mají výhody nízké hmotnosti a nízké ceny a často se používají v některých vzduchových filtrech, které vyžadují hmotnost, jako jsou automobilové klimatizační filtry.
(II) Těsnicí kroužek
Těsnicí kroužek je klíčovým prvkem pro zajištění utěsnění filtru, aby se zabránilo úniku kapaliny nebo plynu během procesu filtrace. Těsnící kroužky ze silikonové pryže mají dobrou odolnost vůči vysokým a nízkým teplotám a lze je použít v teplotním rozsahu -60 stupňů až 250 stupňů. Jsou vhodné pro těsnění filtrů v prostředí s vysokou nebo nízkou teplotou. Fluorové těsnicí kroužky mají vynikající chemickou odolnost proti korozi a hrají důležitou roli ve filtrech, které přicházejí do styku s korozivními médii, jako jsou silné kyseliny a zásady.
Statistiky průmyslových dat
(I) Velikost trhu
Podle statistik institucí pro výzkum trhu dosáhne globální velikost trhu s filtry v roce 2023 45 miliard USD a očekává se, že do roku 2028 vzroste na 65 miliard USD se složenou roční mírou růstu 7,5 %. Mezi nimi má největší podíl trh s filtry v průmyslové oblasti, který dosahuje 40 %, a používá se především v petrochemickém, energetickém, metalurgickém a dalším průmyslu.
(II) Podíl poptávky po filtračních materiálech
Na trhu filtračních materiálů zaujímá nejvyšší podíl poptávka po materiálech ze syntetických vláken, která dosahuje 35 %, a to především díky jejich širokému uplatnění ve filtraci vzduchu a filtraci vody. Poptávka po materiálech s aktivním uhlím představuje 20 %. Vzhledem k tomu, že požadavky lidí na kvalitu vzduchu a vody neustále rostou, poptávka na trhu vykazuje stálý růstový trend. Poptávka po keramických materiálech představuje 15 % a jejich použití ve vysoko-teplotních a vysoce přesných filtračních polích se postupně zvyšuje.
| Kategorie prvku | Specifické materiály | Podíl poptávky na trhu | Hlavní oblasti použití |
| Kategorie filtračního materiálu | Polyesterové vlákno | 20% | Filtrace vzduchu (průmyslové závody, ventilační systémy komerčních budov) |
| Polypropylenové vlákno | 15% | Filtrace vody (čištění odpadních vod, předúprava průmyslové vody) | |
| Keramika | 15% | Vysokoteplotní filtrace plynu (tavení oceli, výroba cementu), vysoce přesná filtrace kapalin (farmaceutika, elektronika)- | |
| Aktivní uhlí | 20% | Čištění vzduchu (vnitřní, automobilový), čištění vody (úprava pitné vody, čištění odpadních vod) | |
| Třída funkčních prvků | Magnetický materiál | 8% | Zpracování kovů, filtrace řezných kapalin pro strojírenskou výrobu |
| Iontoměničová pryskyřice | 10% | Úprava vody (bojlerová voda, příprava průmyslové čisté vody) | |
| Nosné a konstrukční prvky | Rám z nerezové oceli | 6% | Filtry pro chemický, potravinářský a nápojový průmysl |
| Rám z hliníkové slitiny | 4% | Automobilové klimatizační filtry, domácí čističky vzduchu | |
| Těsnící kroužek ze silikonové pryže | 3% | Těsnění filtru v prostředí s vysokou a nízkou teplotou | |
| Fluorový těsnicí kroužek | 2% | Těsnění filtru v kontaktu s korozivními médii, jako jsou silné kyseliny a zásady |
Trend vývoje filtračních prvků
(I) Výzkum a vývoj vysoce{0}}výkonných materiálů
S neustálým zlepšováním požadavků různých průmyslových odvětví na přesnost, účinnost a stabilitu filtrace se výzkum a vývoj vysoce{0}}výkonných filtračních materiálů stal trendem. Například nanovlákenné materiály mají vyšší účinnost filtrace a nižší odolnost díky své jedinečné struktuře pórů v nanoměřítku a očekává se, že budou široce používány v oblastech filtrace vzduchu a filtrace vody. Nové kompozitní filtrační materiály kombinují výhody různých materiálů, aby vyhovovaly potřebám filtrace za složitých pracovních podmínek.
(II) Inteligence a funkční integrace
V budoucnu se budou prvky ve filtru vyvíjet směrem k inteligenci a funkční integraci. Magnetický filtr je integrován se senzorem pro sledování obsahu magnetických nečistot v kapalině v reálném čase a automatické nastavení intenzity filtrace. Iontoměničový pryskyřičný filtr v kombinaci s technologií internetu věcí dokáže na dálku sledovat výměnnou kapacitu pryskyřice, včas připomenout výměnu nebo regeneraci a zlepšit účinnost úpravy vody.
(III) Aplikace ekologických a ekologicky šetrných materiálů
Na pozadí rostoucího povědomí o životním prostředí bude postupně přibývat používání ekologických a ekologicky šetrných filtračních materiálů. Biologicky rozložitelným materiálům z přírodních vláken a recyklovatelným materiálům ze syntetických vláken bude věnována větší pozornost, aby se snížil dopad odpadu po použití filtrů na životní prostředí.