This study presents the results of testing for the efficiency and effectiveness of filtration using multi-layer filter materials, and briefly presents a new technology for manufacturing filter media using these materials. The first part of the article describes the causes of the formation of impurities in operating fluids and the tribological effects of their impact. The second part is dedicated to testing for filtration efficiency and effectiveness for different filter materials. The third part of the article briefly describes the technology for manufacturing filter media using efficient but difficult-to-form materials. The testing results showed significant differences in filtering efficiency and effectiveness between the cellulose samples and the samples of filter materials based on glass microfibre layers. All of the tested multi-layer materials allow filtration effectiveness of over 90% to be achieved over the entire range of impurity sizes included in the experiment. The results of a comparative test for pressure change during filtration also indicate that glass microfibre materials have a considerably longer operating life than cellulose materials. The time after which a sharp increase in pressure occurs (due to the filter layer being filled with impurities) is nearly four times longer for multi-layer materials than for cellulose materials. The methods for cutting, forming, and joining filter materials have been developed by the authors of this article.
PL
Celem pracy jest przedstawienie wyników badań skuteczności i efektywności filtracji z wykorzystaniem wielowarstwowych materiałów filtracyjnych oraz skrótowe zaprezentowanie nowej technologii wytwarzania przegród filtracyjnych z zastosowaniem tych materiałów. W pierwszej części artykułu opisano przyczyny powstawania zanieczyszczeń w płynach eksploatacyjnych i skutki tribologiczne ich oddziaływania. Cześć druga poświęcona jest badaniom skuteczności i efektywności filtracji dla różnych materiałów filtracyjnych. Trzecia część artykułu zawiera skrócony opis technologii wytwarzania przegród filtracyjnych z wykorzystaniem skutecznych, ale trudno formowalnych materiałów. Wyniki badań wykazały istotne różnice w skuteczności i efektywności filtrowania między próbkami celulozowymi a próbkami z materiałów filtracyjnych opartych na warstwach mikrowłókna szklanego. Wszystkie badane materiały wielowarstwowe pozwalają na osiągnięcie efektywności filtracji powyżej 90% w całym zakresie wielkości zanieczyszczeń uwzględnionych w eksperymencie. Również wyniki badania porównawczego na zmianę ciśnienia w czasie filtracji wskazują na znacznie dłuższą trwałość eksploatacyjną materiałów typu mikrowłókno szklane niż celulozowe. Czas, po którym następuje gwałtowny wzrost ciśnienia (spowodowany wypełnieniem warstwy filtracyjnej zanieczyszczeniami), jest prawie czterokrotnie dłuższy dla materiałów wielowarstwowych w porównaniu z celulozowymi. Przedstawione metody cięcia, kształtowania i łączenia materiałów filtracyjnych zostały zaprojektowane przez autorów niniejszego artykułu.
Hybrid filter material was obtained via modification of polypropylene (PP) nonwoven with nanosize zinc oxide particles of a high aspect ratio. Modification was conducted as a three-step process, a variant of hydrothermal method used for synthesis of nano-ZnO, adopted for coating three dimensional polymeric nonwoven filters. The process consisted of plasma treatment of nonwoven to increase its wettability, deposition of ZnO nanoparticles and low temperature hydrothermal growth of ZnO rods. The modified nonwovens were investigated by a high resolution scanning electron microscopy (HR-SEM). It has been found that the obtained hybrid filters offer a higher filtration efficiency, in particular for so called most penetrating particle sizes.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki prac zmierzających do opracowania nanokompozytu polimerowego przeznaczonego do zastosowania w filtrującym sprzęcie ochrony układu oddechowego. Opisane rozwiązanie opiera się na połączeniu dwóch metod poprawy właściwości filtracyjnych włóknin polimerowych. Polega ono na zastosowaniu aktywacji elektrostatycznej włóknin za pomocą wyładowań koronowych oraz na wprowadzeniu do matrycy polimerowej dodatków w postaci nanonapełniaczy z grupy poliedrycznych silseskwioksanów (POSS). Opracowany sposób modyfikacji pozwala na uzyskanie bardzo skutecznych materiałów filtracyjnych o wzbogaconych właściwościach ochronnych w jednym procesie technologicznym podczas formowania włókien polimerowych. Zbadano właściwości filtracyjne kompozytów polimerowych wobec aerozoli standardowych i nanoaerozoli w zależności od składu i parametrów aktywacji kompozytu. Uzyskano trwały efekt elektretu i wielokrotną poprawę skuteczności filtracji nanocząstek chlorku sodu względem włóknin niemodyfikowanych. Omówiono również wpływ dodatku POSS na strukturę morfologiczną włókniny.
EN
Polypropylene was filled with octaisobutylsilsesquioxane (10% by mass) and used for prodn. of melt-blown nonwovens applied then as filter materials (optionally after corona discharge treatment) for sepn. of NaCl nanoaerosol and paraffin oil mist. The addn. of filler resulted in a substantial decrease in penetration of particles trough nonwovens.
4
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono wyniki doświadczalnych badań sorpcji jonów ołowiu(II) z roztworów wodnych na granulowanym węglu aktywnym Norit, klinoptylolicie oraz chalcedonicie modyfikowanym tlenkiem manganu(IV). Stwierdzono, że sorpcja zachodziła zgodnie z modelem kinetyki reakcji pseudodrugiego rzędu i miała charakter korzystny (wartość RL mieściła się w zakresie <0;1>). Sorpcję jonów Pb(II) na granulowanym węglu aktywnym Norit najlepiej opisywało równanie izotermy Freundlicha (r2 = 0,998), a sorpcję na klinoptylolicie i modyfikowanym chalcedonicie najdokładniej charakteryzowała izoterma Redlicha i Petersona (r2 = 0,996 dla klinoptylolitu, r2 = 0,999 dla modyfikowanego chalcedonitu). W przypadku modyfikowanego chalcedonitu parametr g izotermy Redlicha i Petersona wynosił 1,00, dlatego sorpcja jonów Pb(II) na modyfikowanym chalcedonicie zachodziła zgodnie z modelem Langmuira. Najlepszym sorbentem dla jonów Pb(II) okazał się klinoptylolit. Maksymalna pojemność sorpcyjna ołowiu dla klinoptylolitu wynosiła 22,3 mg/g, dla węgla aktywnego 18,0 mg/g, dla chalcedonitu modyfikowanego tlenkiem manganu(IV) 10,3 mg/g.
EN
Pb²⁺ ions were adsorbed on a com. granulated activated C, clinoptylolite and MnO2-modified chalcedonite to study the sorption kinetics and thermodynamics and to det. The sorption isotherms. Clinoptylolite was the best sorbent for removal Pb²⁺ ions from their aq. solns. The expt. data on clinoptylolite were well described by the Redlich-Peterson equation, while on the activated C by Freundlich and on the modified chalcedonite by Langmuir equations. The free energy of sorption was negative.
Scharakteryzowano systemy filtracji powietrza wlotowego pojazdów mechanicznych. Przeanalizowano właściwości materiałów filtracyjnych filtrów powietrza wlotowego silników pojazdów mechanicznych. Pokazano dominującą rolę papieru filtracyjnego w procesie produkcji wkładów filtracyjnych. Przedstawiono możliwości poprawy efektywności filtracji powietrza wlotowego do silnika przy wykorzystaniu materiałów z dodatkiem nanowłókien. Pokazano tradycyjne oraz nowoczesne konstrukcje wkładów filtracyjnych oraz przeprowadzono ich analizę porównawczą. Przeanalizowano właściwości filtracyjne wkładu PowerCore.
EN
Inlet air filtration systems of motor vehicles are characterized. The properties of filter media of engine intake air filters for motor vehicles are analyzed. There is shown the dominant role of filter paper in operating fluids filtration systems. The possibilities of improving the efficiency of the engine intake air filtration by using materials with the addition of nanofibers are presented. There are shown traditional and modern designs of filter cartridges and their comparative analysis was performed. The PowerCore filter cartridge properties are analyzed.
The unwoven filtrating materials are usually used for design of engine filters. Their disordered structure is very difficult for mathematical description, therefore the computer simulation and modelling methods are used for approximation. The article presents assumptions of computer simulation of these materials and the results of their numerical analysis. The computer program enables to simulate the structures designed of the unlimited fibrous number. It is possible to change the length and thickness of the fibres as well as the number of layers forming the structure. The size of pores can be also defined in the simulated structure. For the comparison of the simulated and real filtrating material lit was used an unwoven synthetic material made with melt blown method on the polypropylene base. The medium thickness of fibres and the number of the layers was the same in the real material and in the simulated structure. The size of pores was determined using Barus Bechhold method in the real material. The great differences between the values of the size of pores in the simulated and real structure were caused mainly by simplifications applied for modelling of the disordered structure. Trial comparison of the results of computer simulation with the real structure of a fibrous filtration material shows on the essential differences in the dimensions of interfibre clearances existing in these structures.
PL
Do budowy filtrów silnikowych obecnie powszechnie są stosowane włókniste materiały filtracyjne. Ich nieuporządkowana struktura jest trudna do opisu matematycznego, dlatego dla jej przybliżenia są stosowane metody modelowania i komputerowej symulacji. W artykule zaprezentowano założenia symulacji komputerowej tych materiałów oraz ich numeryczną analizę. Zastosowany program komputerowy pozwala projektować struktury złożone z dowolnej liczby włókien. Możliwym jest także zadawanie parametrów włókien takich jak długość i grubość oraz liczby warstw tworzących strukturę. Dla porównania struktury symulowanej z rzeczywistym materiałem filtracyjnym zastosowano włókninę syntetyczną wytworzoną metodą melt blown na bazie polipropylenu. Średnia grubość włókien oraz liczba warstw w materiale rzeczywistymi w strukturze symulowanej były taka same. Średnicę por w materiale rzeczywistym oznaczono za pomocą metody Barusa Bechholda. Duże różnice pomiędzy wartościami rozmiarów por w symulowanej i rzeczywistej strukturze zdaniem autora spowodowane są przede wszystkim uproszczeniami zastosowanymi w modelu struktury nieuporządkowanej. Próba porównania rezultatów symulacji komputerowej z rzeczywistą strukturą włóknistego materiału filtracyjnego wskazuje na istotne różnice wielkości prześwitów międzywłókiennych powstających w tych strukturach.
7
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this paper the filtration characteristics are presented of melt-blown filter materials produced by simultaneous blowing of polymer melt from two extruders. A test was made of an experimental formaion of a melt-blown filter material by blowing polymer melt from two extruders provided with multiple-row spinnerets and operated individually or jointly, while optimising the process conditions. Measurements of the airflow resistance and resistance to penetration of sodium-chloride aerosol showed that the two-extruder filter materials had a low NaCl penetration of 12.3% at airflow resistance in the order of 130 Pa and airflow rate of 95 dm3/min without the assistance of an electrostatic charge.
PL
W artykule przedstawiono charakterystykę filtracyjną włóknin pneumotermicznych, wytwarzanych poprzez jednoczesne rozdmuchiwanie polimeru wytłaczanego z dwóch wytłaczarek. Sprawdzono możliwość formowania pneumotermicznej włókniny polipropylenowej na stanowisku doświadczalnym, dokonując optymalizacji parametrów technologicznych. Na podstawie pomiarów oporów przepływu powietrza i penetracji aerozolem chlorku sodu wykazano, iż włókniny otrzymane bez dodatkowego efektu elektryzowania z dwóch wytłaczarek posiadają niską penetrację NaCl wynoszącą 12.3% przy oporach przepływu powietrza rzędu 130 Pa i objętościowym natężeniu przepływu powietrza wynoszącym 95 dm3/min.