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空气和气体过滤技术的进展
降低能耗仍然是过滤介质制造商和系统设计工程师的主要关注点。本文综述了工业应用中的空气和气体过滤技术的最新进展，并介绍了该领域的一些新的工艺技术。
随着过滤和分离技术的范围的扩大和发展，以及空气和气体过滤的大量应用，越来越需要开发和生产可靠且有效的过滤测试系统，从而满足相关法律的规定。推动这一需求的因素主要包括法规遵从性、通过优化流程效率来降低全生命周期成本的需求，以及通过净化空气和控制空气污染的潜在影响来减轻对健康的担忧。
多家公司已开发并制造了可靠且有效的过滤器测试系统，例如Palasreg;。该公司投资开发颗粒和过滤技术的安全标准，并在多个委员会中有代表，包括ISO（国际标准化组织）、DIN（德国标准化协会）和VDI（德国工程师协会）。这些标准适用于过滤测试系统、气溶胶测量装置的计数和气溶胶测量装置的校准。
过滤和分离技术在空气和气体过滤中的应用多种多样，市场上有多家公司，例如亚马逊过滤器公司。Blucher，Freudenberg filter Technologies和Macrotek都参与其中。这些公司的主要关注点是通过投资研发活动，降低制造设备的全生命周期成本，以满足工业需求。
工业部门包括汽车、制药、食品和饮料、化学品、涂料、水处理、石油和天然气、燃气轮机和压缩机、核和其他受污染的废物、采矿和焚烧以及建筑服务。所有这些应用都需要过滤空气和其他气体，比如利用膜生物反应器技术回收液体废物产生的沼气，以及一系列其他工艺技术产生的废气。
亚马逊过滤器公司提供了膜和深度微滤筒以及相关的工业、卫生和卫生应用，用于澄清、稳定和杀菌过滤。Freudenberg过滤技术公司设计和制造了用于工业和消费的Viledon空气过滤技术。
例如，Blucher专注于通过提供内部空气过滤技术来减轻人们对健康的担忧，该技术可用于飞机和车辆内部，这些飞机和车辆可以在对健康有害的环境中运行，同时还可用于吸尘器、冰箱和厨房抽油烟机等一系列消费电器的气味吸附。Macrotek专门提供了定制设计的工业空气污染控制系统，使用湿式和干式技术，包括淬火系统、洗涤器和颗粒收集器。
法规遵从性
两项主要标准规定了空气和气体过滤应用中可清洁过滤介质的测试规则。VDI 3926（2004）规定了用于干式可清洗过滤器的过滤介质的测试和评估程序。ISO 11057（2011）规定了脉冲射流可清洗过滤介质特性比较的标准参考试验方法。该测试对袋式过滤器和筒式过滤器等过滤元件进行评估，并应用于常压试验条件下的干式清洗应用。测试过程的主要目的是获得可清洁过滤介质的运行性能和颗粒排放水平的相关信息。
过滤测试技术
由于对可靠和有效的过滤器测试系统的需求不断扩大，从而能够准确地监测法规遵从性，Palas开发了一个用于可清洁过滤介质的过滤器测试平台（MMTC）。单元测试介质符合并超过VDI 3926（2004）和ISO 11057（2011）标准。
MMTC技术是一种用于开发和质量控制可清洁过滤介质的精确、可重复的测试系统。除了完善的MMTC 2000系统外，Palas还引入了MMTC 11057设计（图1），涵盖了ISO 11057过滤器通道设计参考测试。其特点包括风管设计、一个垂直的上游风管与独立的气流控制，和一个非常稳定的BEG 1000尘埃注入装置。
采用了一种特殊的采样单元，可在不影响脉冲射流清洗效果的情况下对下游气溶胶进行预采样，并可使用光散射光谱仪Promo在线测量颗粒大小和颗粒浓度。该装置还可以测试与实际应用的粉尘标准不同的过滤介质。
图1 Palas公司提供的过滤介质测试系统
MMTC 2000 EHF版本可以在250°C的温度下工作，相对湿度可调至高达80%。它于2016年安装在德国杜伊斯堡的能源与环境技术研究所（IUTA e.V.），用于研究湿度和温度对过滤特性的影响。
取样探头可以在过滤器外壳中进行原位测量。借助特殊形状的过滤器支架，可以模拟清洗过程中过滤器软管上所谓的“花环效应”。
此外，Promo气溶胶光谱仪还可以实现高频颗粒浓度和粒度分布的测定。因此，在清洗压力脉冲过程中，可以准确地分析试样，从而优化清洗参数。
优化流程效率
降低空气过滤和分离系统的全生命周期成本可以通过优化工艺效率来实现，以满足不同工业部门的现场特定要求。降低能源消耗和相关的经济成本是该行业中许多公司的重点。在这里，考虑了Freudenberg Filtra-tion technologies和Amazon Filters提供的新技术的例子，这些新技术用于袋式过滤、过滤筒和在线过滤监控应用程序。
图2 Freudenberg过滤技术公司提供的袋式过滤除尘器
最新系列的Viledon NEXX滤袋是专为粉尘浓度特别高的除尘应用而设计的（图2）。滤袋采用了Freudenberg公司开发的Evolon过滤介质，由一种获得专利的超细纤维材料制成。这种袋子比传统的针毡轻50%。制造过程也消耗更少的原材料。使用非常细的丝纺制而成，精细的超细纤维表面被设计成具有价值且不受污染的可回收产品。
滤袋的设计目的是有效地应用于回收食品和制药工业中的粉末状产品和筒仓粉尘。例如，磨坊里的面粉可以很容易地从气流中被回收再利用。
滤袋还可用于捕捉无机色素粉尘。它们的超细孔和纤维使颜料的颗粒直径小到纳米级。过滤介质也不含硅酮，使过滤器适合于回收汽车工业中使用的色素。
纳米纤维涂料
Viledon sinTexx Plus滤芯是Freudenberg的另一项开发成果。该技术适用于烟气和细粉尘的分离。过滤筒是由波纹聚酯无纺布与纳米纤维涂层制成，这使其能够分离非常细的灰尘和烟雾。可以选择使用涂料作为非静电过滤器，用于分离具有潜在的爆炸可能性的粉尘。
与NEXX滤芯一样，sinTexx Plus滤芯使用的过滤介质可以安装在所有几何形状的滤芯上，为客户提供设计和应用的灵活性。根据Freudenberg的报道，这可以保证较高的初始效率，因为与传统过滤器有所不同，这些过滤器不需要预先覆盖一层粉尘。波纹状过滤介质保证了恒定的低阻力，降低了功率和压缩空气的能耗，潜在地延长了产品的寿命。纳米纤维涂层过滤器墨盒可以直接处理使用，需要的维护最少。
在线监测腐蚀性测量结果
开关室和控制室中的有害气体引起的腐蚀可以导致停机并破坏生产过程。结合Viledon化学控制过滤系统技术，为电子元件提供了防腐蚀保护，Freudenberg公司的Viledon化学手表在线监测系统可以确保不存在有害的腐蚀性气体会影响敏感的电气和电子设备。
该监测系统的特点是防腐蚀传感器通过两块传感器板横跨其表面：一块由铜制成，另一块由银制成。随着防腐蚀电阻的变化，定期测量板上的显示值，并与参考值进行比较。为了保证连续的全方位分析，该技术还可以检测室温、相对湿度和室内压力。
该装置有一个操作界面屏幕，显示出彩色曲线图，表示有害气体的浓度是否在“绿色区域”，以及随着时间的推移它是如何变化的。所有信息都是实时合并的，存储并保持至少8个月，从而跟踪并分析。安装该系统是为了满足特定的工业现场要求。例如，用户可以选择通过WLAN检索数据，或者使用电子邮件发送的警报定义单个警报信号。这种灵活性可以使用户在出现问题时识别并纠正问题。
通常用于去除空气和气体中污染物的折叠式介质盒过滤器，可用于储罐和容器的排气以及压缩空气和气体的过滤。
“我们的微滤筒技术，”亚马逊过滤器公司的Keith·Wickert解释说，“可以用于控制关键应用中的颗粒污染，如生物制药、制药和饮料行业。“这项技术主要用于去除微生物和病毒。
这类过滤器通常利用疏水过滤介质，以确保在一系列条件下实现高流量和低压降。许多大型跨国制药公司都有生物技术制造业务，通常生产高价值的产品。这个领域对于过滤和分离技术专家（如亚马逊过滤器公司）来说是一个重要的领域。
Wickert解释说：“在一个特定的地点，生物制药材料是由转基因微生物生产的，这些微生物在发酵罐中培养，以提供高微生物数量和高产品产量。”
微生物需要源源不断的空气流才能生存、生长和生产所需的产品。空气经过无菌过滤后，再通过微生物生长的培养液鼓泡，同时空气在离开发酵罐（一种大型卫生不锈钢容器）时经过过滤。
发酵罐废气过滤
空气经过无菌过滤，以防止发酵罐受到外部微生物的污染，并防止污染物进入周围环境。这家特殊的制药公司使用大规模的过滤系统，需要连续运行很长一段时间，以确保操作在经济上是可行的，同时保持操作的无菌性。由于需要的系统很大，气流速度高，因此应用要求高，过滤器必须提供无菌空气，承受多次蒸汽循环，并保持低压降。
采用了SupaPore TPB微滤滤芯。使用自然疏水聚四氟乙烯（PTFE）膜制造来信，为关键应用程序提供了可靠的解决方案。
“在生物制药过程中使用SupaPore技术制造，对于运行发酵厂的公司而言是一种解决方案，因为它满足了要求——在很长一段时间内提供大量的无菌空气”，Wickert总结道。
亚马逊过滤器公司还提供了SupaPore FP H0P和PPG褶皱型空气过滤器。FP H0P过滤器使用疏水性硼硅酸盐为基础的介质制造，根据制造商提供的有效微生物污染而控制。PPG过滤器使用聚丙烯介质，并应用在需要对颗粒物进行控制的一系列过程中。
净化和污染
首先考虑了法规遵从性，然后通过优化流程效率来降低总生命周期成本的需要，现在我们将重点放在控制空气污染的潜在影响上。
Blucher专门从事这一领域的研究，提供了室内空气过滤技术，应用在建筑物内、飞机和车辆上以及危险的环境中。Macrotek专注于为工业空气污染控制应用提供定制的系统设计解决方案。
在过去的几年里，人们对改善空气质量的需求一直在稳步增长，尤其是在室内，无论是在私人、公共场所还是在工业区。排放物可能来自多种来源，例如来自室内材料的气体、通过室外空气供应进入房间的颗粒或在房间内运行的过程。更复杂的因素可能是房间太小、房间里人太多、新鲜空气供应有限。
任何持续改善空气质量的措施都必须包括消除令人不快但无害的气味，但更重要的是必须消除有害物质。这些成分包括有机化合物（VOCs）、多氯联苯（PCB）、杀虫剂和其它形式的空气分子污染（AMC）、固体颗粒和气溶胶。
正如Blucher所指出的，这些担忧可能会出现在博物馆的储藏室里。在那里，来自于所存储的物品上的林丹（一种杀虫剂）的蒸汽可能会对人体健康产生危害，人们不允许进入这些房间。但是即使是没有污染的物品，在储存的后期，随着时间的推移也会开始吸附污染物。
SARATECH公司的室内空气净化器，集成了过滤介质和球形吸收体，声称可以确保去除难闻的气味，并能分离有害物质。与颗粒过滤器相结合，净化器可去除固体颗粒，如灰尘、花粉和孢子。
任何气体杂质都在具有吸附性的微孔系统内永久结合，相对较高的湿度对过滤性能没有重大影响。该吸附剂有一个确定的内部表面高达2100m2/g，孔隙具有多模态分布，从而具有高水平的吸附能力和动力学。颗粒大小、孔隙系统和活化程度可单独调整，以适应不同的要求。
吸附过滤阶段可以调整，以适应需要过滤的污染物。设计单位是最大过滤气流流速为450msup3;/h，包括粗尘过滤器和颗粒状空气过滤器（HEPA过滤器）。
室内空气净化技术必须放置在正确的位置，才能有效、高效地运行。如果设计较差或者设备噪音较大，那么空气净化器可能并不总是处于最佳位置，从而无法捕捉和清洁整个空间内的空气。
作为净化器的Sartech过滤介质，旨在降低受到污染的环境中的空气污染水平，从而改善小且通风不良的房间内的空气质量。在法规要求下，不建议或甚至禁止进入的地点，空气净化之后可以重新进入。
图3 Macrotek公司的硫化氢洗涤系统
去除硫化氢
Macrotek的SULFCAT工艺（图3）是一种新的洗涤技术，目的是去除各种气流中的污染物。硫化氢（H2S）通常存在于石油和气藏中，是厌氧消化过程和许多工业过程中自然产生的剧毒气体。
“我们的工艺基于一种再生技术，通过使用一种再生试剂来去除传统技术产生的含硫酸盐废水流，从而从工业气体流中去除硫化氢，其结果降低了洗涤试剂的消耗量”，Macrotek的Chrisbull;Ristevski解释道。
该公司已开发出一种利用催化剂将硫化氢转化为固体硫的新技术。反应之后，该试剂通过强制氧化进行再生。然后再循环回到系统中。该工艺消除了含硫酸盐废水，从而降低了试剂的消耗。
硫化物水溶液（稳定的金属氧化物颗粒的混合物）促进了与吸收的硫化氢之间的一系列反应，并将其转化为无害的单质硫，这是一种潜在的市场产品。简单地加入空气就能使反应溶液再生。
图4 Macrotek公司的硫化氢去除工艺流程图
该工艺出现在Macrotek的新型工艺气体洗涤系统中（图4）。首先，H2S被吸收到吸收塔中，然后氧化容器对巯基试剂进行再生，并释放单质硫。然后，过滤或利用离心力的作用将其从溶液中除去。反应过程中会发生多种反应途径，但系统中的所有反应均可以概括为以下总体反应：
2H2S O2 2S（固态） 2H2O
根据制造商的解释，与传统技术相比，该工艺具有多个优点。试剂在反
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