§ 1. Волокнистые фильтры

Волокнистыми фильтрами называют пористые перегородки, составленные из беспорядочно расположенных, однако более или менее равномерно распределенных по объему волокон, каждое из которых принимает участие в осаждении аэрозольных частиц.

В связи с высокой пористостью (α<0,1) аэрозольные частицы легко проникают в глубину пористой перегородки и сепарация их осуществляется всем объемом загрузки фильтра. Регенерация отработавших волокнистых фильтров в большинстве случаев затруднена и нерентабельна. По окончании срока службы отработавшую фильтрующую среду заменяют новой.

Вследствие этого волокнистые фильтры применяют главным образом для фильтрации слабозапыленных потоков с концентрацией пыли не более 5 мг/м³. Волокнистые фильтры широко применяют для очистки атмосферного воздуха в системах приточной вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления, а также в ряде установок специального назначения.

Для создания фильтрующих перегородок используют как естественные, так и специально изготовленные волокна толщиной 0,01—100 мкм, например, отходы текстильного производства, шлаковую вату, целлюлозно-асбестовые волокна, стекловолокно, волокна из кварца, базальта, графита, различных металлов, алюмоборсиликатов, полимеров и т. п.

В СССР созданы и широко используются новые фильтрующие материалы типа ФП (фильтры Петрянова), изготовленные из полимерных смол. Эти фильтры имеют незначительную толщину слоя (0,2—1,0), в котором на марлевую подложку или основу из более толстых полимерных волокон очень равномерно нанесены в несколько слоев синтетические полимерные во­локна толщиной 1—2 мкм. Основной отличительной чертой этих фильтров является высокая эффективность задержания мельчайших частиц, в том числе и наиболее проникающих при сравнительно низком аэродинамическом сопротивлении.

Условия работы фильтров типа ФП: скорость фильтрования 1—10 см/с; начальная концентрация пыли до 0,5 мг/м³; температура газа до 60 °С. При этих условиях степень очистки может достигать 99,9 % и выше. Фильтры типа ФП применяют в больницах, специальных лабораториях, т. е. везде, где требуется создание стерильных или особо чистых условий.

В Физико-химическом институте им. Карпова под руководством Н. А. Фукса разработан метод расчета волокнистых .фильтров, преимущественно применяемый в отечественной практике [19]. Широкое распространение получили рамочные фильтры типа ЛАИК конструкции лаборатории аэрозолей Института им. Карпова (в 1 м³ объема размещается до 100 м² фильтрующего материала) (рис. 6.1). Эти фильтры выпускаются объединением «Изотоп».

Рис. 6.1. Схема волокнистого фильтра: 1 — фильтрующий материал; 2 — клинообразная рамка.

Волокнистые фильтры из других, более грубых синтетических волокон (лавсана и др.) часто применяют для улавливания мелких капель в фильтрах-туманоуловителях.