最新的過濾介質(zhì)

過濾工藝中的主要元件就是過濾介質(zhì)，它們在很大程度上決定著過濾器的性能。實際上，從最簡單的過濾篩到最復(fù)雜的塔式壓濾機，不過是借助各種半滲透的材料，分離出流體（氣體或液體）中懸浮物質(zhì)的設(shè)備。過濾介質(zhì)的本質(zhì)是其半滲透性，這一點可以通過越來越多的方法實現(xiàn)。

過濾介質(zhì)可以使用各種多孔或半滲透性的材料制成，或被制成這種結(jié)構(gòu)。過濾介質(zhì)的性能是制造材料的性能及其結(jié)構(gòu)的組合。介質(zhì)種類包括：

松散的固體顆粒（“深床”介質(zhì)），其形狀由容器的形狀決定；
粗糙的多孔板、管子或泡沫，通常由壓縮顆?；蚶w維制成所需的形狀；
由天然或合成纖維制成的纖維紗、單絲纖維和多絲纖維織物；
由纖維素或玻纖制成的紙；
氈和針刺氈，由天然或合成纖維制成 ；
紡熔合成無紡布（紡粘法、熔噴法、閃蒸法、靜電紡絲法）；
鐵絲網(wǎng)或其他金屬介質(zhì)，由金屬板或金屬棒制成；
濾筒，其組件本身不是過濾介質(zhì)，而是被制成過濾介質(zhì)。這些組件可以采用多種材料制造，例如金屬、塑料和紙；
聚合薄膜，包括纖維素基和合成的；
各種陶瓷材料，包括陶瓷薄膜。

以前過濾介質(zhì)市場幾乎只有前五類材料，還有鐵絲網(wǎng)和濾筒，現(xiàn)在其他三種材料（紡噴無紡布、薄膜和陶瓷）的用量不斷迅速增多，現(xiàn)在這三種材料的年銷售額幾乎占據(jù)了整個過濾介質(zhì)市場（原始設(shè)備中的過濾介質(zhì)以及備件）的一半。聚合物薄膜就占到了過濾介質(zhì)市場的三分之一，紡熔無紡布接近15%，陶瓷為7%左右。

市場份額的變化源于所有分離工藝中對過濾精度的要求越來越高，而薄膜恰好可以滿足這一要求。另一個技術(shù)方面的市場驅(qū)動力是因為工藝溫度的升高，而陶瓷可以很好的滿足這一要求。

環(huán)境法規(guī)的壓力也是這些技術(shù)市場驅(qū)動力中的重要一員，淡水和廢水的凈化以及高溫廢氣的過濾也需要更高的過濾性能，以滿足健康和環(huán)境法規(guī)。

當然，除了這三點也有其他一些市場驅(qū)動力，但它們并非只針對過濾行業(yè)，例如人口的增長、當前的經(jīng)濟衰退、全球變暖和巨大的貧富差距以及由此造成的提升生活標準的壓力。

有一個因素值得一提，那就是逐漸浮出水面的能源危機問題，這迫使壓濾機制造商和過濾介質(zhì)生產(chǎn)商要提供盡可能高效的系統(tǒng)。

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過濾介質(zhì)行業(yè)通過一系列產(chǎn)品的開發(fā)滿足了并將繼續(xù)滿足這些驅(qū)動力：

采用大量的合成聚合物作為特殊用途的過濾介質(zhì)，特別是適用于更高運行溫度的聚合物。
聚合物薄膜應(yīng)用的擴展，特別是在微濾應(yīng)用中。
無機薄膜材料的開發(fā)，特別是陶瓷薄膜，也包括金屬、玻纖和碳纖制成的薄膜。
薄膜介質(zhì)逐漸變成多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)：在各種基底材料上附著一層薄膜材料表面薄層。
多種紡熔纖維材料的開發(fā)，纖維直徑也逐漸減小。
能夠承受相當高的流體溫度的陶瓷濾材，由纖維制成，而非整塊材料。

過去幾年，或許是納米纖維的出現(xiàn)為過濾介質(zhì)行業(yè)帶來了最大的變革。雖然納米纖維一直被人們誤認為是直徑小于1微米的所有纖維（也就是1000 nm），但現(xiàn)在的介質(zhì)許多都是由10-100 nm的纖維制成的。纖維直徑和介質(zhì)截留的顆粒之間存在著一定的關(guān)系，也就是說纖維越細，所截留的顆粒也就越細。

纖維的直徑非常重要，因為精細過濾在發(fā)展中國家多用于提高飲用水的質(zhì)量，以徹底去處細菌和微生物。大多數(shù)微生物的尺寸在100 nm左右，因此精細過濾可用于飲用水的消毒。精細的過濾介質(zhì)能夠以較低的成本凈化天然水源甚至海水，從而生產(chǎn)出飲用水。這一功能對于過濾行業(yè)來說意義重大，因為這可能使回收廢水成為另一種淡水來源。

氣體過濾也得益于更精細的過濾介質(zhì)結(jié)構(gòu)。汽車駕駛艙空氣過濾正成為過濾介質(zhì)的主要市場之一。合成介質(zhì)的開發(fā)越來越重要。過去通常會安裝兩個過濾單元，一個用于去除微粒，一個用于去除味道或顏色或氣味，但是現(xiàn)在兩個功能通過一種材料合二為一：在纖維中嵌入活性炭顆?；?qū)⑻祭w維織物通過高溫轉(zhuǎn)化為活性炭織物。除了活性炭，也可以嵌入其他材料來實現(xiàn)不同的化學(xué)變化，例如包入殺菌劑可用于減少病原體。

復(fù)合材料是薄膜介質(zhì)最主要的組成部分，這種材料在其他濾材中的作用也越來越重要。濾材通常由兩層或更多層復(fù)合材料粘結(jié)在一起，其中至少有一層用于滿足過濾需求，其他層用于提供必要的機械強度。在夾層介質(zhì)中，兩層紡粘材料包住并支撐著中間的更加精細的熔噴材料層（活性過濾層）。

聚合物薄膜

各種薄膜介質(zhì)的出現(xiàn)，使得過濾器可以達到非常精細的分離水平。新材料的不斷出現(xiàn)也使得各種薄膜系統(tǒng)得以改進，例如聚醚砜薄膜于20世紀80年代晚期開始商業(yè)化，現(xiàn)在已經(jīng)成為水處理行業(yè)的主要薄膜類型。

現(xiàn)在有大量具有特殊性能的材料可用于制造薄膜，提高系統(tǒng)性能，而不僅僅是提高分離程度，例如可以提高薄膜的機械強度。實際上，當一種新型聚合物出現(xiàn)后，通常很快就會被某些特殊應(yīng)用場合采用。

在高技術(shù)行業(yè)，例如電子、生物科技和醫(yī)藥行業(yè)，薄膜的穩(wěn)定性和完整性是非常重要的。這對薄膜生產(chǎn)商來說是一大挑戰(zhàn)。

薄膜材料的另一重大進展是智能（或功能性）薄膜的出現(xiàn)，例如將適當?shù)幕瘜W(xué)物質(zhì)接枝到薄膜表面，可以有選擇的過濾某些化學(xué)物質(zhì)（例如酶），或提高抗污能力。這可能是通過將上游的薄膜表面從疏水性轉(zhuǎn)變?yōu)橛H水性來實現(xiàn)的。

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對于膜分離工藝，納濾膜是分離行業(yè)內(nèi)非常獨特的一種介質(zhì)，可用于去除地表水的顏色，或與超濾工藝結(jié)合，用于淡水處理過程的常規(guī)深層過濾。

膜分離工藝在微濾領(lǐng)域的應(yīng)用極大地擴展了這種濾材的應(yīng)用范圍，特別是膜生物反應(yīng)器在懸浮固體氧化和分離中的應(yīng)用。膜分離工藝在氣體分離領(lǐng)域的應(yīng)用也正逐漸增多。

除了復(fù)雜的聚合物膜，人們對纖維素材料的興趣正在恢復(fù)，因為這種材料可以生物降解，因此處理起來比較容易。

無紡布

除了膜材料的進展，過濾介質(zhì)開發(fā)方面最熱門話題是由擠出的合成纖維制成的無紡布材料，即紡粘、噴熔和閃蒸材料。這種材料的過濾精度可以達到微米以下。靜電紡絲技術(shù)甚至可以生產(chǎn)出更精細的纖維，該技術(shù)還適用于碳纖維和金屬纖維。杜邦公司的新型HMT（混合膜技術(shù)）聚合物材料就采用了一種新型的紡絲技術(shù)。

精細纖維生產(chǎn)過程的一個重要特征就是，在較厚的基材上生成一層薄薄的納米纖維，這種濾材的性能與薄膜類似，從而將薄膜和無紡布之間的界限變得模糊。這種材料包括唐納森（Donaldson）公司的Ultra-Web和Hollingsworth & Vose公司的Nanoweb濾材。這將成為一種重要的微濾介質(zhì)。

值得一提還有：

超輕紡粘材料的開發(fā)。
可以承受125℃以上溫度的聚合物濾材，因此可以用蒸汽滅菌。
帶電濾材（電介質(zhì)）的增多
 
過濾介質(zhì)行業(yè)在無機玻纖薄膜材料領(lǐng)域有一系列重大進展。

陶瓷

聚合物材料是應(yīng)用最廣泛的濾材，越來越復(fù)雜的新型聚合物正不斷被開發(fā)出來，以滿足現(xiàn)代工業(yè)的特殊需求。但是，其他半滲透材料也受到了相當多的關(guān)注，例如，陶瓷“薄膜”的應(yīng)用正逐漸增多。

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特別值得注意的是，中空纖維和彈性片材形式的陶瓷薄膜的出現(xiàn)。Keystone公司生產(chǎn)的NanoKey濾材是一種陶瓷納米纖維，以玻璃纖維為基材。

陶瓷薄膜現(xiàn)在可采用非常精細的球狀粒子燒結(jié)而成?？讖娇梢孕≈?.5 nm。碳纖維和陶瓷薄膜也可用非常細的紡絲纖維制成。
 
佳斯邁威的空氣過濾介質(zhì)采用了Assurance™自支撐打褶技術(shù)

其他濾材

這三種濾材是最大的三類，但在過濾介質(zhì)行業(yè)，其他類型濾材的開發(fā)也小有成績。例如，深床濾材現(xiàn)在已用于高溫廢氣的過濾，并在回收回路中作為具有自動清潔功能的顆粒移動床。

織物在過濾行業(yè)仍占有一席之地，特別是在需要機械強度的場合，可以通過采用合適的表面涂層改進過濾性能?，F(xiàn)在，塑料絲織成的網(wǎng)與金屬網(wǎng)具有同樣可控的孔徑。紙仍然是實驗室常用的一種介質(zhì)，但現(xiàn)在多采用微玻纖而不是纖維素制成。