SpäťÚvod / Znalostná báza / Typy filtračných médií

Typy filtračných médií

Filtračné médium možno definovať ako priepustný materiál používaný na filtráciu, kde sa na jeho povrchu alebo vo vnútri zachytávajú nečistoty. Iná definícia filtračného média znie: Filtračné médium je materiál, ktorý počas prevádzky filtra prepúšťa jeden alebo viac zmiešaných komponentov, roztokov alebo suspenzií a je nepriepustný pre zvyšnú časť komponentov [12].

obr. 1  Filtračné médiá

 

Filtračné médiá sú vyrábané z jemných syntetických, minerálnych alebo prírodných vlákien. Filtračné médium svojou činnosťou filtruje systém, teda separuje tuhé látky, kvapaliny a plyny. Tieto filtračné materiály sa v praxi používajú vo forme tkaných produktov (plátno) alebo netkaných textilných produktov (plsti - hlavne šité) . 

V dnešnej dobe sa využívajú rôzne typy filtračných médií a majú obrovský význam pri filtrácii. Z veľkého množstva materiálov možno vybrať tie najdôležitejšie ako sú papier, prírodné a syntetické vlákna, prášok, plsť, lisované plasty a filmy, keramika, uhlík, bavlnené nite, tkaniny, tkané kovy a podobne.

Na filtračné médiá sú často kladené vysoké požiadavky, ako: cenová prístupnosť, vzájomná zameniteľnosť pre jednotlivé druhy kvapalín, odstránenie veľmi malých častíc pri veľkej rýchlosti prúdenia kvapaliny a vysokom tlaku, nízka starostlivosť, vysoká spoľahlivosť a životnosť. Z toho dôvodu je potrebné poznať jednotlivé druhy filtračných médií a poznať možnosti ich aplikácie.

Papier je vo svojom základe netkaná vláknitá plocha vyrobená z organických vlákien. Jeho použitie je vhodné dovtedy, kým nepríde do styku s látkou, ktorá rozruší súdržnosť jednotlivých vlákien. Nespracovaný papier má veľmi malú mechanickú pevnosť a jeho použitie pre filtráciu je veľmi obmedzené. Naopak, spracovaný papier má v oblasti filtrácie obrovské použitie a dokáže s veľkou účinnosťou odberať častice o veľkosti od 2 µm až do 10µm. Vzhľadom k jeho cenovej prístupnosti a množstvu odstránených nečistôt je veľmi žiadaným filtračným materiálom. Jeho filtračná schopnosť závisí od hrúbky jednotlivých vlákien a hrúbky filtračnej vrstvy. Papierové filtre majú veľký význam aj pri mikrofiltrácii, kde vhodným návinom a zalisovaním sa dajú odstrániť nielen častice menšie ako 1 µm, ale aj voda, ktorá spolu s inými nečistotami pôsobí na oxidáciu oleja ako najsilnejší katalyzátor. Papierové filtre majú aj ďalšiu výhodu z hľadiska ekológie, a to je ich likvidácia. Oproti ostatným druhom filtrom sa likvidujú jednoduchým spôsobom a to spaľovaním.

Filtračné hárky alebo dosky majú drsnejšiu a hrubšiu štruktúru ako papier.
Vo väčšine prípadov sa vyrábajú lisovaním ako ploché listy, ale môžu byť aj vo forme filtračnej vložky. Najčastejšie sa vyrábajú z celulózových vlákien alebo ostatných vláknitých materiálov. Používajú sa hlavne pri hĺbkovej filtrácii a absorpcii.
Minerálne vlny možno prirovnať k netkanej prírodnej tkanine s minerálnym základom. Je zložená z veľkého množstva minerálnych vlákien, ktoré svojou štruktúrou vytvárajú veľmi členitú a komplikovanú dráhu pre prechod kontaminantov. Účinnosť týchto filtrov je veľmi veľká a má použitie najmä pri filtrácii plynov. Výhodou je jej veľká životnosť.

Kremelina je čistý oxid kremičitý, ktorý sa kumuloval na dne morí alebo jazier niekoľko miliónov rokov, kde bol následne odkrývaný a dostupný pre ťažbu pri ústupe vody vplyvom erupcie. Tieto fosílie sú malej veľkosti s rozmermi od 0,5 mm až po 130 μm a sú charakteristické veľmi presnými a veľmi malými otvormi. Až 93% tejto kremeliny je prázdny priestor, ktorý sa skladá zo vzájomne prepojených dutín a pórov. Najväčšie ťažiská kremeliny sú v USA a na niektorých miestach v Európe. Kremelina môže byť sladkovodná alebo z morskej vody. Kremelina sa používa najmä na veľmi jemnú filtráciu ako filtračný koláč. Kremelina je málo odolná voči prietoku a často sa používa na filtráciu pri výrobe cukru, jedlých olejov a na filtráciu vody.

Perlit je sklovitá vyvrelina, ktorá sa rozťahuje pri prudkom ohriatí až po jej bod zmäknutia a ohybnosti. Jej častice sú objemnejšie a viac vločkovité ako u kremeliny. Ich filtračná schopnosť je oveľa nižšia ako pri kremeline a potrebuje hrubšiu vrstvu filtračného koláča.

Sklenené vlákna v povrchovej alebo základovej forme sa vo väčšine prípadov používajú ako prvý stupeň pri vzduchových filtroch. Pri tradičnom spôsobe spriadania sklenených vlákien sa dá dosiahnuť veľmi dobrý filtračný efekt, ak sa pri vonkajších vrstvách použije hrubšie vlákno, ktoré zachytí hrubé nečistoty a smerom dovnútra sa použije tenšie vlákno, ktoré pohltí drobné nečistoty.

Uhlíková tkanina je na 100 % zložená z aktívnych uhlíkových vlákien navzájom pretkávaných a má dvadsaťkrát väčšiu absorpčnú plochu ako základový uhlík a niekoľkokrát väčšiu plochu ako ostatné tkaniny. Je veľmi odolná voči vibráciám, je flexibilná a sama o sebe môže slúžiť ako filtračný element. Pre bežné použitie je táto uhlíková tkanina pomerne drahá, preto sa používa v špecifických oblastiach napríklad na výrobu ochranných masiek, respirátorov, klimatizácie a pri odstraňovaní nepríjemných pachov. Uhlíkové vlákna sú vyrábané vo väčšine prípadov karbonizáciou uhlíka z celulózového vlákna. Tieto filtre sa používajú v špecifických oblastiach ako je chemický a potravinársky priemysel. Ich výhodou je odolnosť voči vysokým teplotám.

Antracit je vhodné médium na gravitačnú a tlakovú filtráciu a ošetrovanie tvrdej a mäkkej vody, odpadovej vody, olejov, kyselín a zásad. Jeho výhodou je pomerne vysoký prietok kvapaliny a vlákna sú dlhšie a ľahšie ako kremičité, čím sa uskutočňuje lepšia hĺbková filtrácia. Jeho konkrétne použitie je na filtráciu kyselín a zásad.

Tkané drôtené sitá sa vo všeobecnosti používajú na filtráciu plynov tekutín, ale aj tuhých látok. Tieto sieťoviny sú tkané z ohybných drôtov rôzneho zloženia ako je mosadz, nerez, nikel chróm, meď alebo zliatin hliníka. Drôtené tkanivá z ušľachtilých ocelí sa používajú na filtráciu do agresívneho prostredia. Niklové, nikel-chrómové zliatiny a titánové tkaniny sa používajú do prostredia s vysokými teplotami. Jemnosť filtrácie pri týchto drôtených sieťovinách je vo všeobecnosti do veľkosti od niekoľko desiatok mm až po 5 µm.

 

Dierované plechy a tkanivá sú oveľa pevnejšie a tuhšie ako drôtené tkaniny a majú konkrétne použitie na sitá, hrubé filtre a pletivá. Pri ich výrobe je presne kontrolovaná veľkosť jednotlivých otvorov. Ich výhodou je, že sa veľmi dobre čistia a majú dlhú životnosť.

Tkaniny sa môžu používať priamo alebo v kombinácii s predchádzajúcimi filtračnými materiálmi. Ich veľkou výhodou je, že sú pomerne veľmi pevné, čím dobre odolávajú vyšším tlakom a pulzáciám v hydraulických systémoch. Používajú sa najmä na hrubšiu filtráciu. Tkaniny môžu byť kovové alebo nekovové. Podľa účelu použitia a požadovanej pevnosti môžu byť kovové tkaniny z obyčajnej ocele, nerezu alebo mosadzné.

Zatiaľ čo vo svete textilných materiálov dominujú v porovnaní s inými formami tkané textílie, opak platí pre textilné materiály používané pre filtrovanie, kde netkané textílie zaberajú stále rastúci podiel na trhu filtračných médií. Jedným z dôvodov sú zvyšujúce sa požiadavky na jemnejšiu filtráciu kvapalín aj plynov, ktoré je možné splniť iba pomocou veľmi jemne vrstvených vlákien zostavených do stále zložitejších foriem netkaných textilných materiálov.