Угольные фильтры

Об активированных углях

Полезные свойства углей были известны еще в Древнем Египте, где древесный уголь использовали в медицинских целях уже за 1,5 тысячи лет до нашей эры. Древние римляне так же пользовались углём для очистки воды, пива и вина.

В настоящее время активированные угли занимают ведущее место среди фильтровальных материалов, область применения их сильно расширилась и они заняли важную позицию в защите окружающей среды.

Производство активированных углей

Углеродосодержащее сырье подвергают карбонизации - обжигу при высокой температуре в инертной атмосфере без доступа воздуха. Однако, полученный карбонизат обладает плохими адсорбционными свойствами, поскольку размеры его пор невелики и внутренняя площадь поверхности мала.

Поэтому карбонизат подвергают активизации для получения специфической структуры пор и улучшения адсорбционных свойств. Активация может осуществляться посредством обработки водяным паром или специальными химическими реагентами.

Активация водяным паром проводится при температуре 800- 1000°С в строго контролируемых условиях. При этом на поверхности пор происходит химическая реакция между водяным паром и углем, в результате чего образуется развитая структура пор и увеличивается внутренняя поверхность угля.

С помощью такого процесса можно получать угли, обладающие различными адсорбционными свойствами. Площадь поверхности угля, активированного водяным паром порядка 1500 м²/г, благодаря чему проявляются адсорбентные свойства активированного угля.

По структуре различают три категории пор: микро-, мезо- и макропоры.

Микро- и мезопоры составляют наибольшую часть поверхности активированных углей. Соответственно, именно они вносят наибольший вклад в их адсорбционные свойства.

Микропоры особенно хорошо подходят для адсорбции молекул небольшого размера, а мезопоры для адсорбции более крупных органических молекул.

Определяющее влияние на структуру пор оказывают исходные материалы для их получения. Активированные угли на основе скорлупы кокоса характеризуются большей долей микропор, а активированные угли на основе каменного угля - большей долей мезопор. Большая доля макропор характерна для углей на основе древесины.

Адсорбция

Молекулы удаляемых загрязнителей удерживаются на поверхности активированного угля межмолекулярными силами Ван-дер-Ваальса, таким образом, происходит удаление загрязнителей из очищаемого воздуха.

Эффективность угля как адсорбента зависит от величины его доступной площади поверхности. На эффективность адсорбции могут влиять такие факторы, как размер молекул адсорбента, размер пор и гранул угля, температура воздуха.

Некоторые вещества слабо адсорбируются на поверхности обычных активированных углей. К числу таких веществ относится аммиак, диоксид серы, пары ртути, сероводород, формальдегид, хлор, цианистый водород.

Для эффективного удаления таких веществ используются активированные угли, импрегнированные специальными химическими реагентами.

Основная характеристика активированного угля - способность поглощать все вредные для человека примеси (газы, частицы). При таком поглощении происходит насыщение поверхности активированного угля, уровень насыщения определяется количеством и типом.

Фильтры

В панельных фильтрах используют гранулированный рекупера- ционный активированный уголь, который получают в виде гранул из каменноугольной пыли и связующих веществ методом обработки водяным паром при температуре 850-950°С.

Активированные рекуперационные угли обладают высокой поглощающей способностью по парам органических веществ, достаточно прочны и не требуют значительных затрат энергии на преодоление гидравлического сопротивления слоя адсорбента при прохождении газа. Степень извлечения растворителя на рекуперационных установках составляет 95-99%.

Активированные угли используются для очистки вентвыбросов на предприятиях химической и нефтехимической промышленности, а также для использования с системах кондиционирования воздуха в помещениях (бытовые, рестораны, кафе, офисы и т.д.).

Технические характеристики гранулированных рекуперационных активированных углей

Наименование показателя	Норма
Внешний вид	Цилиндрические гранулы тёмно-серого или чёрного цвета
Основной размер частиц, мм	2,8-5,0
Прочность гранул на истирание, %, не менее	68
Насыпная плотность, г/дм³, не более	550
Равномерная активность по толуолу, г/дм³, не менее	145
Массовая доля влаги, %, не более	10

В карманных угольных фильтрах используется уникальный фильтрующий материал, состоящий из волокнистого активированного угля.

Технологическая особенность этого фильтрующего материала состоит в том, что он содержит 99,5% чистого углерода и имеет высокоразвитую сорбирующую поверхность. Один грамм такого материала способен улавливать до 200 мг вредных веществ, что 8 3-5 раз превышает ёмкость обычного активированного угля.

Активированный уголь применяют в фильтрах тонкой очистки. Кроме твердых пылевых частиц угольные фильтры могут поглощать газообразные вещества.

Угольные фильтры со специальной пропиткой применяют в системах кондиционирования и вентиляции для поглощения токсичных газов и паров, не улавливаемых никакими другими типами фильтров.

Поглощение вредных веществ происходит в «автоматическом режиме». Есть загрязнения - идет поглощение, нет загрязнения -остается место для последующих поглощений.

При полном насыщении поверхности активированного угля фильтр просто перестает поглощать вредные примеси. Не происходит так называемого «фонирования» фильтра, так как все вещества связываются с углем.

При концентрациях примесей в пределах загрязнения атмосферного воздуха крупных промышленных городов воздух полностью освобождается от таких вредных веществ, как:

оксид углерода;
оксид серы;
бензол;
сероводород;
пары органических солей;
аммиак;
пары кислот;
эфирные масла;
тяжелые компоненты табачного дыма;
никотин;
ароматические углеводороды;
фенол;
радиоактивные элементы;
формальдегид;
пары ртути;

Наименование вредных веществ	Концентрация вредных веществ в воздухе, мг/м³		Эффективность очистки, %
Наименование вредных веществ	До фильтра	После фильтра	Эффективность очистки, %
Фенол	0,12	0,02	83,33
Формальдегид	0,024	0	100,00
Хлористый водород	5,27	1,05	80,08
Аммиак	0,12	0,033	72,50
Диоксид серы	0,76	0,253	66,71
Оксид азота	8,52	1,31	84,62
Оксид углерода	87	23	73,56

Испытания по определению способности поглощения агрессивных сред фильтром проводились методом имитации содержания вредных веществ в воздухе на МКАД (г. Москва), путём создания аналогичных условий в помещении Испытательной лаборатории при помощи дизельного автопогрузчика.

Фильтр, изготовленный с применением угольного волокнистого сорбента марки «А» ТУ 2282-160-00209559-02, соответствует требованиям НТД ТУ 4591.099.00232058-07.

Фильтровальный материал имеет следующие преимущества:

Обладает низким аэродинамическим сопротивлением при больших расходах воздуха.
Имеет прогрессивную структуру, обеспечивающую высокую степень очистки.
Угольный порошок надёжно закреплён на волокнах, отсутствует его осыпание.
Обладает высокой адсорбирующей способностью и снижает содержание вредных веществ в очищенном воздухе в несколько раз.
Имеет небольшой вес по сравнению с гранулированным углём, что делает его экономически выгодным к применению.

В кассетных заливочных фильтрах используется фильтровальный материал состоящий их двух слоёв полипропиленовой основы с наполнителем между ними из микрогранул прессованного активированного угля.

Поверхностная плотность материала 540 г/м2, при этом массовая доля угля составляет 410 г/м². Эффективность материала по синтетической пыли составляет 98%. Температуростойкость до +180°С. Хемосорбционные характеристики аналогичны гранулированному углю для насыпных фильтров.

ФЯ: Воздухораспределители для фильтров абсолютной очистки (ФВА)

Применение

Воздухораспределители применяются для монтажа финишных фильтров абсолютной очистки ФВА (см. стр. 28-32) в чистых помещениях фармацевтических и биотехнологических производств, в медицине, микроэлектронике, точной механике.

Воздухораспределители возможно применять как в составе систем подвесных потолков чистых производственных помещений, так и в качестве отдельных конечных вентиляционных устройств.

Конструкция

Исполнение воздухораспределителя возможно как с вертикальным, так и с горизонтальным расположением подводящего торцевого патрубка.

Конструктивно воздухораспределитель состоит из двух герметично сопряжённых корпусов. Верхний изготавливается из оцинкованной стали с полиэстеровым покрытием. В нём располагается система воздухораспределения и подводящий торцевой патрубок круглого сечения. Нижний — сварной из листовой стали (серии 600 и 700) или из алюминиевого профиля (серия 800) с полимерным покрытием, именно в нём закрепляется и герметизируется фильтр.

Для установки фильтра его необходимо вложить в установочную рамку, поместить в фильтровальную ячейку, выдвинуть фиксаторы и загерметизировать прижимными винтами.

Такая конструкция позволяет осуществлять монтаж или демонтаж фильтра быстро и просто.

Монтаж фильтра ФВА осуществляется изнутри помещения, а его герметизация осуществляется с помощью полиуретанового уплотнителя по периметру фильтра.

Номенклатура

ФЯ — Фильтровальная Ячейка ФЯ S.B-H-L.D
S — номер серии фильтровальной ячейки
В — ширина фильтра ФВА в мм
Н — высота фильтра ФВА в мм
L — глубина фильтра ФВА в мм
D —диаметр подводящего торцевого патрубка в мм

В воздухораспределители устанавливаются фильтры классов очистки Е10, E11, Е12, Н13, Н14, U15, U16, U17 согласно ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010.

Компактный фильтр. Конструкция и технологические характеристики

Компактный фильтр состоит из рамки, фильтровального материала из гофрированной стеклобумаги и, как опции, защитной пластиковой сетки.

Рамка фильтра

Для обеспечения жёсткости конструкции и предотвращения повреждений изделия при транспортировке и установке, корпус рамки фильтра изготавливается из ударопрочного полистирола, оцинкованной стали или алюминиевого сплава. Жёсткая конструкция в сочетании с малой глубиной позволяет использовать компактные фильтры в любом месте вентиляционной системы. Все компоненты фильтра обладают хорошей коррозионной стойкостью в течение всего срока эксплуатации.

Крепление материала

Фильтровальный гофрированный материал крепится на внутреннюю поверхность корпуса фильтра при помощи специального герметика. Такое крепление обеспечивает требуемую герметичность фильтра. Дополнительную прочность фильтровальному материалу (для плоских компактных фильтров) придает пластиковая сетка на входе и выходе фильтра. Сепараторы из термопластика обеспечивают одинаковое расстояние между гофрами фильтровального материала, препятствуя их слипанию.

Информация

Компактный фильтр является сменным элементом и не подлежит регенерации.

Номенклатура:

ФВКом — Фильтр Воздушный Компактный (плоский)
ФВКом-W — Фильтр Воздушный Компактный W-образный

Стандартный размер: ФВКом-НВ-L-Kn

Н — высота фильтра
В — ширина фильтра 3 — 287 мм
3 — 490 мм
5 — 592 мм
9 — 892 мм
L —толщина фильтра в мм
Кл — класс очистки

Нестандартный размер: ФВКом-Н-В-L-Kn

Н — высота фильтра в мм
В — ширина фильтра в мм
L —толщина фильтра в мм
Кл — класс очистки

Дополнительное обозначение в номенклатуре:

/с, /2с —одна или две сетки (для плоских ФВКом)
/у — наличие уплотнителя

Первым в номенклатуре фильтра указывается размер, перпендикулярный гофре.

W-образные компактные фильтры изготавливаются только стандартных размеров: 66-292,65-292,63-292

Фильтры абсолютной очистки ЕРА, НЕРА и ULPA. Конструкция и технологические характеристики.

Фильтр абсолютной очистки состоит из рамки, фильтровального материала из гофрированной стеклобумаги и, как опций, защитнодекоративной сетки и уплотнителя.

Рамка фильтра

Для обеспечения жесткости конструкции, корпус рамки фильтра изготавливается из алюминиевого сплава или шлифованной МДФ. Жёсткая конструкция в сочетании с малой глубиной позволяет удобно крепить фильтры за подвесным модульным потолком. Все компоненты фильтра обладают хорошей коррозионной стойкостью в течение всего срока эксплуатации.

Крепление материала

Фильтровальный гофрированный материал крепится на внутреннюю поверхность корпуса фильтра при помощи специального герметика. Такое крепление обеспечивает требуемую герметичность фильтра. Дополнительную прочность фильтру придают защитно-декоративные сетки со стороны входа и/или выхода воздуха. Клеевые или алюминиевые сепараторы обеспечивают одинаковое расстояние между гофрами фильтрующего материала, препятствуя их слипанию и обеспечивая максимальную площадь фильтрации.

Таким образом, достигается небольшой перепад давления, высокая пылеёмкость и производительность. Алюминиевый сепаратор представляет собой гофрированный лист фольги, вставленный между соседними складками, а клеевой — нити, приклеенные к поверхности стеклобумаги.

Отличие клеевого сепаратора от алюминиевого состоит в том, что он позволяет создать меньшее расстояние между соседними гофрами и тем самым увеличить площадь поверхности фильтровального материала при малой толщине гофропакета. Это при компактности фильтра глубиной 78 мм позволяет сохранить большую площадь фильтрации и, как следствие, высокую пылеёмкость и низкое аэродинамическое сопротивление.

Информация

Фильтр абсолютной очистки является сменным элементом и не подлежит регенерации.

Номенклатура:

ФВА-алс — Фильтр Воздушный Абсолютный с алюминиевым сепаратором
ФВА-клс — Фильтр Воздушный Абсолютный с клеевым сепаратором ФВА-НС — Фильтр Воздушный Абсолютный повышенной производительности (W-образный)

ФВА-алс-В-Н-L-Kл/И1/И2/ИЗ

В — ширина фильтра в мм
Н — высота фильтра в мм
L — глубина фильтра в мм
Кл — класс очистки

Первая цифра после класса очистки указывает на наличие/ отсутствие уплотнителя:

/0 — уплотнитель отсутствует
/1 — уплотнитель со стороны входа воздуха
/2 — уплотнитель со стороны выхода воздуха
/3 — уплотнитель с обеих сторон

Вторая цифра после класса очистки указывает на наличие/отсутствие защитно-декоративной сетки:

/0 — сетка отсутствует
/1 — сетка со стороны входа воздуха
/2 — сетка со стороны выхода воздуха
/3 — сетка с обеих сторон

Третья цифра после класса очистки указывает тип материала корпуса фильтра:

/1 — алюминий
/2 — МДФ

Первым в номенклатуре фильтра указывается наибольший размер, перпендикулярный гофре.

Чистые помещения

Фильтры высокой и сверхвысокой эффективности (абсолютной очистки) предназначены для окончательной очистки воздуха в помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха (чистые помещения).

Классификация чистых помещений по ГОСТ Р ИСО 14644-1-2000

Класс ИСО	Пределы максимальных концентраций (частицы/м³ воздуха) частиц размером, равным и большим приведенного ниже, мкм
Класс ИСО	0,1	0,2	0,3	0,5	1,0	5,0
Класс 1 ИСО	10	2	0	0	0	0
Класс 2 ИСО	100	24	10	4	0	0
Класс 3 ИСО	1 000	237	102	35	8	0
Класс 4 ИСО	10 000	2 370	1 020	352	83	0
Класс 5 ИСО	100 000	23 700	10 200	3 520	832	29
Класс 6 ИСО	1 000 000	237 000	102 000	35 200	8 320	293
Класс 7 ИСО	-	-	-	352 000	83 200	2 930
Класс 8 ИСО	-	-	-	3 520 000	832 000	29 300
Класс 9 ИСО	-	-	-	35 200 000	8 320 000	293 000

Классификация чистых помещений по различным стандартам

ГОСТ Р ИСО 14644-1-2000	ISO 14644-1	ГОСТ 50766-95	Стандарт США 209 E	Стандарт США 209 D
Класс 1 ИСО	1 ISO	PI	-	-
Класс 2 ИСО	2 ISO	P2	-	-
Класс 3 ИСО	3 ISO	P3 (1)	M 1.5	1
Класс 4 ИСО	4 ISO	P4 (10)	M 2.5	10
Класс 5 ИСО	5 ISO	P5 (100)	M 3.5	100
Класс 6 ИСО	6 ISO	P6 (1000)	M 4.5	1 000
Класс 7 ИСО	7 ISO	P7 (10000)	M 5.5	10 000
Класс 8 ИСО	8 ISO	P8 (100000)	M 6.5	100 000
Класс 9 ИСО	9 ISO	P9 (1000000)	-	-

Типовые решения по организации очистки воздуха для помещений разного класса чистоты по ГОСТ Р 50766-95 (ISO)

Класс помещения по ГОСТ Р 50766-95 (ISO)	Р9	Р8	Р7	Р6	Р5	Р4	РЗ	Р2
1-я ступень очистки	G2	G3	G4	F5	F5	G2	G3	G4
2-я ступень очистки	F5	F6	F7	F8	F9	F5	F6	F7
3-я ступень очистки	ЕЮ	Е11	Е12	Н13	Н14	ЕЮ	Е11	Е12
4-я ступень очистки	-	-	-	-	-	U15	U16	U17

Карманный фильтр. Конструкция и технологические характеристики

Карманный фильтр состоит из рамки (1) и фильтровального материала (3), сшитого в виде карманов. Фиксация размеров входных отверстий карманов осуществляется при помощи стальных спиц или металлической ленты (2).

Крепление рамки

Рамка фильтра изготовлена из П-образного профиля из оцинкованной стали (стандартная толщина 25 мм, возможно изготовление рамки любой толщины). Углы рамки соединены «в стык», крепление осуществляется одной заклепкой сторца.

Крепление материала

Конструкция обеспечивает жесткое крепление карманов в рамке фильтра на стальных спицах или ленте, исключая возможность их выдавливания при эксплуатации.

Фильтровальные карманы фильтров изготовлены специальным образом с использованием пластикового или ленточного сепаратора, что препятствует их сильному раздуванию и слипанию смежных карманов.

В вентустановке карманный фильтр должен быть установлен так, чтобы карманы располагались вертикально, а не лежали друг на друге.

Герметизация

Для обеспечения герметичности внутренние швы фильтра пропитаны специальным клеем. Фиксация материала на спицах осуществляется с использованием уплотнителя Изолон.

Информация

Карманный фильтр является сменным элементом и не подлежит регенерации.

Номенклатура:

ФВК —Фильтр Воздушный Карманный
ФВК-уголь — Фильтр Воздушный Карманный угольный

Стандартный размер:

ФВК-ВН-L-N-Kл

Нестандартный размер:

ФВК-В-Н-ЫМ-Кл
В — ширина фильтра
Н — высота фильтра

для стандартных размеров:

3 —287 мм
5 —490 мм
6 —592 мм
9 —892 мм

для нестандартных размеров ширина и высота указываются в мм

Первым в номенклатуре фильтра указывается ширина (размер, перпендикулярный карманам).

L —глубина кармана в мм
L₁/L₂ — глубина карманов трапециевидной формы в мм
N — количество карманов
Кл — класс очистки

Дополнительные обозначения в номенклатуре:

/20 — нестандартная ширина рамки в мм /пк —проволочный каркас
/пк — без рамки (только фильтровальный материал, сшитый в виде карманов)
/ук —усиленная конструкция /у —наличие уплотнителя
/л — крепление карманов стальной лентой (по умолчанию делается на спицах)
/m —фильтр класса очистки F5 из Meltblown

Оптимальная ширина кармана для карманных фильтров грубой и тонкой очистки из полиэстера — 90-100 мм.

Оптимальная ширина кармана для карманных фильтров тонкой очистки из мельтблоуна — 70-75 мм.

Стандартная толщина рамки 25 мм. Возможно изготовление рамки любой толщины.