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Die besten 5 Gründe, warum ein Filter mit Nanofaser-Leistungsschicht seinen Preis wert ist

Nanotechnologie ist die Manipulation von Materie auf nahezu atomarer Ebene, wo einzigartige Phänomene neue Anwendungen ermöglichen.¹ Ein Beispiel für die Nanotechnologie ist die Verwendung von Nanofasern als Leistungsschicht für industrielle Luftfiltrationsanwendungen. Um eine Nanofaserschicht herzustellen, erzeugt ein Elektrospinnverfahren eine sehr feine, kontinuierliche, elastische Faser mit einem Durchmesser von 0,2 bis 0,3 Mikrometer, die dann auf ein Filtermediumsubstratmaterial aufgebracht wird. Die Nanofasern bilden ein permanentes Gewebe mit sehr feinen Zwischenräumen auf der Substratoberfläche. Das Gewebe sammelt Staub, Schmutz und Verunreinigungen auf der Oberfläche des Filters; dies bietet viele Vorteile gegenüber herkömmlichen Filtern, die aus Zellulose-, Zellulose/Synthetik-, Spinnvlies- oder schmelzgeblasenen Standardfiltrationsmedien aufgebaut sind.

Obwohl die Kosten für den Kauf von Premium-Nanofaser-Performance-Layer-Filtern für eine Entstaubungsanlage höher sein können als bei Standard-Medienfilter, gibt es ein starkes Argument dafür, dass die Nanofaser-Schichtfilter den höheren Kaufpreis wert sind. Im Folgenden sind die besten 5 Gründe aufgeführt, warum ein Nanofaser-Performance-Layer-Filter seinen Preis wert ist:

1.  Höhere Anfangs- und Dauerleistung.  Eine primäre Funktion einer Entstaubungsanlage ist die Kontrolle und Minimierung von Emissionen, die durch einen Herstellungsprozess erzeugt werden. Saubere, neue Filter haben typischerweise niedrigere Wirkungsgrade (und daher höhere Emissionen) als Filter mit Staubansammlungen. Wenn sie sauber sind, fängt eine Nanofaserschicht auf der Oberfläche des Filtermediums Staubpartikel besser ein als Filter ohne Nanofaserschicht, siehe Abbildung 1. Diese Leistung wird durch mehrere Filtermechanismen ermöglicht, einschließlich Abfangen, Diffusion und Impaktion, siehe Abbildung 2.

Abbildung 1 – Vergrößerung der Nanofaserschicht-Filtrationsmedien im Vergleich zu Zellulose-, Zellulose/Synthetik-, Spinnvlies- und schmelzgeblasenen Fasern
Abbildung 2 – Filtrationsmechanismen

Aber die anfängliche Effizienz ist nur ein kleiner Teil der ganzen Geschichte. Die meisten industriellen Entstaubungsanlagen verwenden ein Filterreinigungsverfahren, um die Staubansammlung auf der Filteroberfläche während der gesamten Lebensdauer des Filters zu kontrollieren. Jedes Mal, wenn ein Filter gereinigt wird (typischerweise durch einen Umkehrimpuls von Druckluft), wird der auf dem Filtermedium abgelagerte Staub aufgewirbelt, und ein emissionserzeugendes Ereignis kann auftreten. Bei einem Nanofaser-Leistungsschichtfilter sammelt sich der aufgenommene Staub auf der Oberfläche des Filtrationsmediums und nicht innerhalb des Mediums an und wird mit weniger Impulsen gereinigt. Weniger Impulse führen zu weniger potenziellen emissionserzeugenden Ereignissen.

2.  Geringerer Druckverlust über dem Filtermedium spart Energie.  Die meisten Entstaubungssysteme sind auf einen Lüfter angewiesen, um staubhaltige Luft von einer Verunreinigungsquelle zu einem Abscheider und dann durch das Filtermedium zu ziehen. Die Energie (statischer Druck), die erforderlich ist, um die Luft durch das Filtrationssystem zu bewegen, definiert die erforderliche Lüftergröße und daher die zum Betrieb des Systems erforderliche effektive Energie. Die durch ein Filtermedium und die eingefangenen Partikel verursachte Blockade kann einen wesentlichen Beitrag zum Lüftergesamtenergiebedarf eines Systems leisten. In Standardmedienfiltern kann ein Großteil der gefilterten Staubpartikel tief in die Poren der Medien gesaugt werden. Diese Tiefenbelastung der Filtermedien kann nicht so gut wie oberflächenfiltrierte Partikel bei einem Nanofaser-Performance-Layer-Filtermedium gereinigt werden, siehe Abbildung 3. Wenn der eingefangene Staub nicht aus der Medientiefe entfernt werden kann, werden höhere stabile Druckdifferenzen über dem Filtermedium hinweg erzeugt, und der Energiebedarf steigt an. Da das Nanofaserschichtmedium Staub auf der Oberfläche aufnimmt und die Tiefenbelastung reduziert, reinigt es sich vollständiger und arbeitet mit einem niedrigeren Druckunterschied über dem Filtrationsmedium, was den Energiebedarf verringert. Eine geringere Blockade über dem Filtrationsmedium führt zu einem geringeren Gesamtenergiebedarf des Systems und zu einem geringeren Lüfterbedarf bei der Auslegung eines neuen Systems und der Auswahl der Komponenten. Noch größere Energieeinsparungen sind möglich, wenn der Systemlüfter mit einem Frequenzumrichter konfiguriert ist.

Oberflächenfiltration

Tiefenbelastung

Abbildung 3 – die Wirkung einer Nanofaserschicht bei einem Filter

3.  Weniger Druckluftverbrauch für Pulse-Jet-gereinigte Entstaubungssysteme.  Erzielen Sie einen weiteren Vorteil für ein oberflächenfiltriertes Nanofaserschichtmedium! Wie bereits erwähnt, erfordert die Abscheidung von Staub auf der Oberfläche eines Filtermediums wesentlich weniger Druckluftimpulse zur Reinigung als bei tiefenbelasteten Medien, siehe Abbildung 4. Weniger Druckluftimpulse führen zu einem insgesamt geringeren Druckluftverbrauch, was wiederum den Energiebedarf des Kompressors und die Kosten für den Kompressorbetrieb reduziert.

Sauberer Nanofaserschichtfilter

Oberflächenfiltrierter Nanofaserschichtfilter

Abbildung 4 – Nanofasermedium wird mit ISO-Feinstaub beladen. Staubpartikel sammeln sich auf der Oberfläche des Mediums an und lassen sich leicht entfernen, während das Substrat sauber bleibt. Ein Tiefenfilter würde es ermöglichen, dass Staubpartikel tief in das Substrat eindringen, sich dort ansammeln und den Luftstrom abbremsen

4.  Längere Filterlebensdauer.  Die meisten Entstaubungsfilter erreichen das Ende ihrer Lebensdauer, wenn das Filtermedium vollständig in der Tiefe belastet ist und nicht mehr in einem akzeptablen Maß gereinigt werden kann, um den vorgesehenen Luftstrom mit dem verfügbaren Lüfter im System zu garantieren. Aufgrund der Nanofaser-Wirkschicht und der Oberflächenfiltrationseigenschaften halten Nanofaser-Schichtfilter deutlich länger als herkömmliche Standardfilterelemente. Eine längere Filterlebensdauer bedeutet, dass weniger häufig neue Filter gekauft werden müssen, was im Laufe der Zeit zu erheblichen Kosteneinsparungen führt. Darüber hinaus reduziert eine längere Filterlebensdauer die Häufigkeit kostspieliger Betriebsunterbrechungen bei Wartungsarbeiten für den Filterwechsel.

5.  Flexibilität in der Filterkonfiguration, um Probleme zu lösen.  Nanofaser-Leistungsschichtmedien können auf einer Vielzahl von Substratmaterialien hergestellt und in viele verschiedene Filterkonfigurationen eingebaut werden. Eine Nanofaserschicht kann auf Zellulose-, synthetischen und Spinnvlies-Mediensubstraten aufgebracht werden, um die Leistung jedes dieser Medien zu verbessern. Die Substrate können aufgrund ihrer einzigartigen antistatischen, feuchtigkeitsbeständigen und Temperatureigenschaften ausgewählt werden, wobei die Vorteile der Nanofaser-Leistungsschicht erhalten bleiben. Nanofaser-Leistungsschicht-Filter sind seit Jahren als Patronenfilter erhältlich, aber die Hersteller bieten diese Medien nun in plissierten Taschen- und Faltenfilterkonfigurationen an.

Die Erweiterung der Filterkonfigurationen und die Verfügbarkeit von Premium-Nanofaser-Leistungsschichtfiltern für eine breitere Vielfalt von Anwendungen bedeutet, dass mehr Betreiber von Entstaubungsanlagen von Standardfiltern wechseln, ihre Emissionen reduzieren, Energie sparen und somit ihr Endergebnis verbessern können.

1 National Nanotechnology Initiative (www.nano.gov)

 

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