Dans la technologie de filtration moderne, la sélection des matériaux des filtres à cartouche détermine directement leur efficacité de filtration, leur durabilité et leur gamme d'applications. Parmi eux, le polypropylène (PP), la polyéthersulfone (PES) et l'acier inoxydable sont trois matériaux de base largement utilisés. Avec leurs propriétés physiques et chimiques uniques, ils jouent un rôle irremplaçable dans différents scénarios industriels.
contenu
- Polypropylène (PP)
- Polyethersulfone (PES)
- Acier inoxydable
- Application complète et développement technologique des trois matériaux
Le polypropylène (PP), un polymère thermoplastique léger, est l'un des matériaux fondamentaux des filtres à cartouche. Avec une densité de seulement 0,90 - 0,91 g / cm³, il réduit considérablement le poids global du filtre tout en maintenant la résistance structurelle. Cette caractéristique le rend particulièrement avantageux dans les applications telles que les petits purificateurs d'eau ménagère et les filtres industriels portables, où le remplacement fréquent des cartouches de filtre est nécessaire. L'avantage significatif de PP réside dans son excellente résistance chimique, résiste à la corrosion par la plupart des acides, des bases, des solvants organiques et des solutions salines, en maintenant des performances stables dans une plage de pH de 1-14. Il excelle dans des applications telles que la filtration chimique des matières premières et la purification de la solution d'électroples. Une entreprise chimique a utilisé un filtre à cartouche PP pour traiter les eaux usées contenant 5% d'acide sulfurique. Après trois mois de fonctionnement continu, l'élément de filtre a maintenu plus de 70% de son efficacité de filtration initiale, dépassant considérablement la durée de vie d'un mois des éléments de filtre en coton traditionnels.
L'hydrophobicité de PP le rend particulièrement adapté au filtrage des systèmes aqueux non - tels que le carburant et les huiles de lubrification, empêchant efficacement le colmatage des éléments de filtre dû à l'absorption de l'eau et à l'expansion. Dans les systèmes de filtration de carburant du moteur automobile,Éléments de filtre PPIsoler l'eau du carburant au fond du boîtier du filtre et l'écouler périodiquement à travers une soupape de vidange, assurant un fonctionnement stable. Les éléments du filtre PP utilisent généralement une technologie de fonte pour créer une structure de taille de pores à gradient. La taille des pores de la couche externe peut atteindre 50 à 100 microns, capturant de grandes impuretés; La taille des pores de la couche intérieure diminue progressivement à 0,1 micron, interceptant les microntaminants. Ce modèle de filtration en couches assure non seulement des débits élevés (généralement 5 à 50 litres / minute), mais prolonge également la durée de vie. Dans le processus de prétraitement en eau brute dans une brasserie, un élément filtrant PP de 10 pouces de diamètre de 10 pouces atteint une capacité de filtre unique de 100 tonnes, 1,5 fois celle d'un élément filtrant conventionnel de la même taille.
PP est peu coûteux et facile à traiter, le prix des matières premières n'étant qu'environ un - cinquième de celui de PES. Cela offre des avantages économiques importants dans les grandes applications à échelle - telles que le traitement municipal des eaux usées et le prétraitement des aliments et des boissons. Cependant, sa résistance à la température est limitée (généralement pas plus de 60 degrés), nécessitant une prudence lorsqu'elle est utilisée dans des environnements de température élevés -. À des températures supérieures à 80 degrés, le matériau PP adoucit considérablement, entraînant une précision de filtration réduite. Dans les scénarios de filtration liquide à température élevés -, un dispositif de surveillance de la température est nécessaire pour assurer un remplacement en temps opportun de l'élément de filtre.
Polyethersulfone (PES) est un plastique élevé de l'ingénierie des performances -, et il est devenu le matériau préféré dans le domaine de la filtration de précision en raison de son excellente résistance à la chaleur et de son biocompatibilité. La température de transition du verre du matériau PES est aussi élevé que 225 degrés, ce qui lui permet de maintenir des performances de structure et de filtration stables dans des environnements de température élevés -. Les cartouches du filtre PES peuvent résister au moins 20 fois de stérilisation à la vapeur à 121 degrés, et leurs performances de filtration se détériorent à peine après une stérilisation répétée, ce qui les rend indispensables dans des scénarios avec des exigences de stérilité extrêmement élevées dans l'industrie pharmaceutique, telles que la filtration en eau d'injection et la purification des agents biologiques. Dans l'atelier de production de vaccins d'une usine biopharmaceutique, les filtres à cartouche PES sont utilisés pour filtrer le milieu de culture. Après 15 fois de stérilisation à la vapeur, le taux d'interception bactérienne de l'élément filtrant reste supérieur à 99,999%, répondant pleinement aux normes GMP.
Par rapport à PP, PES a une hydrophilie plus forte et son flux d'eau peut être augmenté de plus de 30%, ce qui le rend particulièrement adapté aux systèmes élevés de préparation de l'eau de pureté -. Dans la préparation de l'eau ultrapure dans l'industrie de l'électronique, les éléments du filtre PES peuvent atteindre une filtration d'écoulement - élevée sous une faible pression de fonctionnement (0,2-0,3MPA), réduisant la consommation d'énergie du groupe de pompe. Sa stabilité chimique est également excellente, étant capable de résister à de solides solvants tels que des cétones et des esters, étant ainsi largement utilisés dans des domaines tels que la filtration de la photorésistaire dans l'industrie de l'électronique et la purification de l'encre dans l'industrie du revêtement. Une usine de semi-conducteurs a utilisé des éléments de filtre PES au lieu des éléments de filtre en nylon traditionnels dans le processus de filtration de la photorésistaire, qui non seulement a amélioré l'efficacité de filtration de 25% mais a également évité la pollution éluée possible des matériaux en nylon dans les solvants photorésistaires.
La précision de filtration des cartouches de filtre PES peut atteindre 0,01 microns, ce qui peut éliminer efficacement les bactéries, les colloïdes et autres minuscules contaminants. Cependant, le coût de fabrication élevé le rend plus adapté aux scénarios de filtration de précision finaux élevés -. Pour équilibrer le coût et les performances, certaines entreprises adoptent une structure composite de PES et PP, la couche externe étant un PP pré - la couche de filtration et la couche intérieure étant une couche de filtration fine PES, ce qui assure une précision de filtration tout en réduisant le coût global.
L'acier inoxydable, en tant que représentant des matériaux de filtration métallique, est célèbre pour sa résistance super structurelle et sa capacité à résister à des environnements extrêmes. L'élément de filtre en acier inoxydable 316L couramment utilisé contient 16 -} 18% de chrome, 10 - 14% de nickel et 2-3% de molybdène. L'ajout de ces éléments d'alliage lui donne une excellente résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques . 316 l Les cartouches de filtre en acier inoxydable peuvent résister à une plage de température de -270 degrés à 480 degrés, effectuant de manière stable dans des conditions de travail telles que la filtration à haute température de l'huile et du gaz et le traitement de l'eau de l'alimentation de la chaudière. Dans le système de filtration d'huile brut à haute température d'une raffinerie, les éléments de filtre en acier inoxydable 316L fonctionnaient en continu pendant 6 mois à une température de fonctionnement de 300 degrés, sans diminution significative de l'efficacité de filtration, tandis que les éléments de filtre polymère traditionnels n'ont pu être utilisés que pendant 1 mois dans les mêmes conditions.
Sa résistance à la corrosion bénéficie de la composition en alliage de nickel du chrome -, qui peut résister à l'érosion des milieux rigoureux tels que l'eau de mer, les acides forts et les alcalis, étant ainsi indispensables dans des domaines tels que l'ingénierie marine et la filtration d'alimentation de la bougie de réaction chimique. Une plate-forme de forage offshore a utilisé des éléments de filtre en acier inoxydable 316L pour filtrer l'eau de mer pour le système de refroidissement. Après 1 an d'utilisation, seules de légères marques de corrosion sont apparues à la surface des éléments du filtre, et les performances de filtration sont restées bonnes. Les cartouches de filtre en acier inoxydable sont fabriquées par des processus de frittage ou de tissage, avec une porosité de 30% - 50%, garantissant à la fois une efficacité de filtration et une résistance mécanique suffisante, et peuvent résister aux pressions de travail jusqu'à 10MPa. Dans les systèmes de filtration à huile hydraulique à haute pression, les éléments de filtre en acier inoxydable peuvent fonctionner de manière stable sous une pression de travail de 8MPA sans fissuration ni déformation.
Les matériaux en acier inoxydable peuvent être réutilisés par lavage à contre-courant, nettoyage à ultrasons, etc., avec une durée de vie de plusieurs années, réduisant considérablement les coûts d'utilisation des termes longs -. Le système de filtration d'alimentation de la bouilloire réactionnel d'une entreprise chimique a utilisé des éléments de filtre en acier inoxydable. Grâce au nettoyage par ultrasons mensuel, la durée de vie des éléments du filtre a atteint 3 ans. Par rapport aux éléments de filtre en polymère jetable, le coût accumulé a été économisé de plus de 60%. Cependant, leur poids important et leur investissement initial élevé, avec le prix d'un seul élément de filtre en acier inoxydable de 10,16L de 10 pouces étant de 10 à 15 fois celui d'un élément de filtre PP, les rendent plus adaptés aux scénarios industriels avec des exigences de durabilité extrêmement élevées.
Application complète et développement technologique des trois matériaux
Ces trois matériaux constituent ensemble le système technique de base des filtres à cartouche: les matériaux PP répondent aux besoins économiques de la filtration conventionnelle, les matériaux PES assument la responsabilité de qualité de la filtration de précision et les matériaux en acier inoxydable surmontent les défis d'application des environnements extrêmes. Dans les applications pratiques, une sélection complète est souvent effectuée sur la base de la nature du milieu filtré, des conditions de température et de pression, les exigences de précision et le budget des coûts. Parfois, différents matériaux sont même utilisés en combinaison, tels que la connexion série de la filtration PP pré - et la filtration fine PES, pour obtenir des effets de filtration efficaces et économiques. Dans la chaîne de production d'une usine de nourriture et de boissons, les éléments de filtre PP sont d'abord utilisés pour éliminer les grandes impuretés de particules et les colloïdes dans l'eau, puis des éléments de filtre PES sont utilisés pour la filtration de précision, ce qui garantit non seulement la qualité du produit, mais étend également la durée de vie des éléments de filtre PES.
Avec le développement de la technologie des matériaux, ces matériaux de base sont constamment mis à niveau. Les matériaux PP antibactériens peuvent inhiber la croissance des bactéries à la surface des éléments filtrants en ajoutant des agents antibactériens en ion argent, qui conviennent à la filtration d'eau potable; Radiation - Les matériaux PES résistants peuvent maintenir des performances stables dans les environnements de rayonnement et sont utilisés pour le traitement des eaux usées de l'industrie nucléaire; La super corrosion - résistant en acier inoxydable améliore encore la résistance à la corrosion en augmentant la teneur en molybdène et en optimisant la composition des alliages, qui convient au traitement des scénarios de concentration et d'alcali élevés élevés. L'émergence de ces nouvelles variétés continue d'étendre les limites de l'application des filtres à cartouche, fournissant des solutions plus précises pour les besoins de filtration dans différentes industries.