چگونه فیلترهای حذف روغن با راندمان بالا از طریق طراحی اولئوفیلیک از طریق تنگناهای فنی شکسته می شوند؟

منطق اساسی طراحی اولئوفیلیک: تعادل بین کارآیی و ضد بسته بندی
تضاد اصلی فیلترهای حذف روغن با راندمان بالا در تعادل بین بازده ضبط قطرات روغن و خطر گرفتگی منافذ مواد فیلتر نهفته است. اگر مواد فیلتر سنتی از یک سطح اولئوفیلیک قوی استفاده کنند (زاویه تماس <90 درجه) ، اگرچه می توانند به سرعت از بین بردن روغن روغن استفاده کنند ، اما پاک کننده روغن مستعد تشکیل یک "پل مایع" در ورودی منافذ است و باعث افزایش شدید مقاومت در برابر جریان هوا می شود. اگر از سطح اولئوفوبیک (زاویه تماس> 110 درجه) استفاده شود ، چسبیدن روغن برای برداشتن روغن دشوار است و راندمان تصفیه به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

طراحی اولئوفیلیک ضعیف (زاویه تماس 90 درجه -110 درجه) از طریق مکانیسم های زیر به تعادل می رسد:
انتشار پویا-انتشار: سطح فیلتر "تعامل ضعیف" با پاک کننده روغن با راندمان بالا بشر پاک کننده روغن اغلب در حین حرکت براون به سطح برخورد می کند ، اما برای جلوگیری از گرفتگی منافذ ، آنها به شدت نفوذ نمی کنند.
کنترل مرطوب کننده بحرانی: هنگامی که حجم پاک کننده روغن از مقدار بحرانی (حدود 5-10 میکرون) فراتر می رود ، تنش سطح و گرانش با هم کار می کنند تا آستانه انرژی سطح مواد فیلتر را از بین ببرند و از بین بردن جدا شده و به حفره جمع آوری مایع منتقل شوند.
تحمل در برابر اختلال در میدان جریان: سطوح ضعیف اولئوفیلیک می تواند در برابر معینی از اختلال آشفته مقاومت کند ، و اطمینان حاصل می کند که پاک کننده روغن هنوز هم می تواند به طور موثری در جریان هوای پیچیده اسیر شود.

اصلاح شیمیایی سطحی: اجرای مهندسی فناوری دوپینگ سیلین فلور شده
کلید دستیابی به اولوفیلیس ضعیف در اصلاح شیمیایی سطح فیلتر نهفته است ، که در میان آنها فناوری دوپینگ سیلان فلوئور شده (مانند Heptadecafluorodecyltrimethoxylane) نماینده ترین است. این فناوری از طریق مراحل زیر یک رابط اولئوفیلیک قابل کنترل ایجاد می کند:
1. پیش درمانی بستر
بستر فیلتر (مانند فیبر شیشه ای ، غشای پلی تترا فلورو اتیلن) ​​برای از بین بردن ناخالصی های سطحی و معرفی گروه های فعال مانند هیدروکسیل (-OH) برای تهیه سایت های واکنش برای پیوند شیمیایی متعاقب ، باید تمیز شود یا قلیایی باشد.

2.
بستر در یک حلال آلی سیلین فلوئور شده (مانند اتانول) غوطه ور می شود ، و مولکول های سیلان با گروه های هیدروکسیل روی سطح بستر از طریق روش Sol-Gel یا رسوب بخار شیمیایی (CVD) متراکم می شوند تا یک شبکه سیلوکسان (SI-O-SI) ایجاد شود. این فرآیند برای اطمینان از ضخامت یکنواخت لایه سیلان (حدود 10-50 نانومتر) نیاز به کنترل دقیق دمای واکنش (80-80 درجه سانتیگراد) و زمان (2-6 ساعت) دارد.

3. تنظیم انرژی رابط
زنجیره فلوئوروکربن (C-F) سیلان فلوئور شده دارای انرژی سطح بسیار کمی (حدود 6-8 mJ/m²) است که می تواند به میزان قابل توجهی قابلیت مرطوب کننده روغن را در سطح فیلتر کاهش دهد. با تنظیم طول زنجیره فلوروکربن در مولکول سیلین (مانند C8 ، C10 ، C12) و غلظت دوپینگ (0.5 ٪ -5 ٪) ، زاویه تماس را می توان دقیق به محدوده 90 درجه -110 درجه کنترل کرد.

4. بهینه سازی ریزساختار
به منظور تقویت توانایی ضبط پویا از پاک کننده روغن ، سطح مواد فیلتر اغلب یک ساختار کامپوزیت میکرو نانو را اتخاذ می کند:
زبری نانو: نانوذرات دی اکسید سیلیکون با استفاده از روش Sol-Gel برای تشکیل یک ساختار "اوج دره" برای افزایش ناحیه تماس بین پاک کننده روغن و سطح معرفی می شوند.
شیارهای در مقیاس میکرومتر: شیارهای جهت دار بر روی سطح مواد فیلتر با استفاده از لیزر اچ یا روش الگو برای هدایت پاک کننده روغن برای مهاجرت در یک مسیر خاص ساخته می شوند.

تأیید مهندسی و بهبود عملکرد طراحی اولوفیلیک
1. تأیید آزمایشگاه: بهره وری ضبط قطرات روغن و عملکرد ضد بلوک
آزمایش ضبط قطرات روغن: مواد فیلتر در یک جریان هوای حاوی روغن (غلظت غبار روغن 5-20 میلی گرم در متر مربع) قرار می گیرد و مسیر حرکت پاک کننده روغن روی سطح از طریق میکروسکوپ مشاهده می شود. نتایج نشان می دهد که میزان ضبط قطرات روغن از مواد فیلتر اولوفیلیک ضعیف 30 ٪ -50 ٪ بیشتر از مواد فیلتر سنتی اولئوفوبیک است و زمان جدا شدن قطرات روغن به 1/3 کوتاه می شود.
تست ضد بلاکتر: در شرایط کار شبیه سازی شده (سرعت جریان 1.2 متر بر ثانیه ، دمای 60 درجه سانتیگراد) به مدت 72 ساعت ، افزایش فشار (ΔP) ماده فیلتر اولئوفیلیک ضعیف تنها 1/5 از مواد فیلتر قوی اولئوفیلیک است و هیچ نشانه واضحی از انسداد وجود ندارد.

ترتیب کاربردی عملی: ثبات در شرایط کار پیچیده
سازگاری دامنه دما گسترده: در محدوده -20 درجه سانتیگراد تا 80 درجه سانتیگراد ، پوشش سیلین فلوئور شده اولوفیلیس ضعیف پایدار را حفظ می کند و از استحکام پاک کننده روغن در دماهای پایین یا تخریب پوشش در دماهای بالا جلوگیری می کند.
سازگاری شیمیایی: مواد فیلتر می توانند در برابر تماس کوتاه مدت با محیط های اسیدی و قلیایی (pH 3-11) و حلال های آلی (مانند اتانول و استون) مقاومت کنند و از قابلیت اطمینان در سناریوهایی مانند فرآوری مواد غذایی و تولید شیمیایی اطمینان حاصل کنند.

3. نگهداری اقتصادی: بهینه سازی عمر عنصر فیلتر و مصرف انرژی
عمر عنصر فیلتر گسترده: طراحی ضعیف لیپوفیلیک چرخه جایگزینی عنصر فیلتر را از 3-6 ماه محصولات سنتی به 8-12 ماه گسترش می دهد و هزینه های کار و نگهداری را کاهش می دهد.
کاهش مصرف انرژی: خصوصیات مقاومت کم مواد فیلتر ، مصرف انرژی سیستم را 10 ٪ -15 ٪ کاهش می دهد ، که مطابق با روند تولید سبز است.

محدودیت ها و جهت های آینده طراحی لیپوفیلی
1. محدودیت های فنی
تصفیه روغن امولسیون شده: برای روغن امولسیون شده با اندازه ذرات <0.1 میکرون ، راندمان ضبط مواد فیلتر لیپوفیلی ضعیف محدود است ، و پیش درمانی دموسولیر یا فناوری انعقادی الکترواستاتیک باید ترکیب شود.
مشکل احیا: پوشش های سیلین فلوئور شده ممکن است پس از تمیز کردن های متعدد شکست بخورد و مواد فیلتر قابل ترمیم یا قابل تخریب نیاز به ایجاد دارند.

2. پیشرفت های فنی آینده
رابط پاسخ هوشمند: پوشش های حساس به دما/رطوبت را ایجاد کنید تا به صورت پویا اولوفیلیسی را با توجه به شرایط کار تنظیم کنید.
طراحی بیونیک: از ریزساختار سطح برگ نیلوفر آبی برای ایجاد یک رابط کامپوزیت سوپرولوئفوبیک-سوپرولئوفیلیک برای دستیابی به حمل و نقل جهت دار از بین بردن روغن ، بیاموزید.
مواد سبز: برای کاهش بار محیط زیست ، مواد فیلتر فلوئور شده مبتنی بر زیستی یا مواد فیلتر قابل بازیافت را کاوش کنید .