Індивідуальний фільтр з тканини Петрянова. Принцип роботи і принцип вибору

Індивідуальний фільтр з тканини Петрянова. Принцип роботи і принцип вибору.

Завдання:

1.Показати механізм стерелізації повітря фільтром Петрянова (далі ФП)
2. Описати спосіб напрацювання фільтрувальних матеріалів.

2.    У тридцяті роки минулого століття співробітники лабораторії аерозолів НІФХІ ім. Л.Я. Карпова, І.В. Петрянов, Н.Д. Розенблюм і Н.А. Фукс при спробі отримати монодисперсні аерозолі з розчину нітрату целюлози методом електростатичного розпилення виявили, що замість крапельок формуються дуже тонкі протяжні волокна, які утворюють однорідні волокнисті шари (що отримали в кінці сорокових років назва матеріали ФП - фільтри Петрянова). Протягом більше 50 років фільтруючі матеріали ФП були єдиним засобом , що забезпечує тонку очистку повітря від зважених субмікронних частинок. Детальна інформація про фільтруючих властивості і про застосування фільтрів ФП вперше була опублікована в брошурі І.В. Петрянова з співавт. тільки в 1968 році [1]. Згодом його учні опублікували ряд монографій [2, 3].

За кордоном підхід до отримання волокон методом електроспіннінга (електроформування) незалежно розвивався також з тридцятих років минулого століття. Але для цілей фільтрації використовували фільтруючі матеріали на основі мінеральних волокон.

Бурхливе відродження електроспіннінга почалося з 1995 року. У численних публікаціях по електроспіннінгу найбільша увага приділяється його додаткам в області медицини і тканинної інженерії: розробка захисних покриттів з полімерів що здатні до біорозкладання, засобів доставки лікарських препаратів, в тому числі для відновлення пошкоджених тканин. В даний час електроспіннінг є найбільш ефективним методом отримання безперервних полімерних волокон з діаметрами в діапазоні від декількох нм до декількох мкм. Нановолокна, отримані методом електроспіннінга, використовуються в каталізі, для розробки ефективних джерел енергії і нових сенсорів газів і рідин, для створення теплозахисних тканин і в ряді інших областей.

В даний час застосовуються дві основні схеми процесу електроформування: капілярна і безкапілярна.  

На рис.  1 наведена схема капілярного пристрою для здійснення процесів електроформування і електророзпилення.

[pic 1]

Рис. 1. Схема капілярного пристрою для здійснення процесів електроформування і електророзпилення: 1 — джерело високої напруги; 2 — ємність з робочою рідиною; 3 — сопло; 4 — осаджувальний електрод; 5 — захисна камера  [9]

[pic 2]

Рис. 2. Схема безкапілярного пристрою для здійснення процесу електроформування. [9]

 Установка для безкапілярного формування  (рис.  2) також складається з ізольованої від електродів безперервно вентильованої камери, в середині якої в горизонтальній площині знаходиться формувальний електрод, який обертається, частково занурений в розчин полімеру, і осаджувальний електрод. Формувальний електрод являє собою циліндричне тіло з гладкою або рельєфною поверхнею, також він може складатися з струн, натягнутих на каркас.

Джерело високої напруги підключене до розчину. Осаджувальний електрод, як правило, заземлений. Формувальний електрод при обертанні покривається шаром полімерного розчину, який постійно оновлюється завдяки обертанню. Безліч конічних утворень, так званих конусів Тейлора , постійно виникає на його поверхні, утворюючи струмені, при розщепленні і затвердінні яких утворюються нановолокна, які потім дрейфують під впливом електричного поля до осаджувального електроду і укладаються щільним шаром. Осаджувальний електрод в установках безкапілярного електроформування завжди розташований над формувальним електродом, так як при іншому розташуванні важко домогтися простоти конструкції, яка забезпечила б рівномірне змочування формувального електрода полімерним розчином. Як правило, лист допоміжного тканого або нетканого матеріалу розташовується над осаджувальним електродом, вкриваючись шаром нановолокон, внаслідок чого процес електроформування може здійснюватися безперервно