فیلتراسیون را می توان یکی از مهمترین فرآیندهای هر کارخانه، مخصوصا در صنایع ساختمانی، از جمله گچ و سیمان، دانست که بهبود آن نسبت مستقیمی با کاهش هزینه ها و طول عمر و محیط زیست و سلامت کارکنان دارد. جداسازی ذرات بسیار ریز که حتی به چشم نمی آیند معمولا به آسانی صورت نمیگیرد و معمولا با مشکلات بسیاری همراه است که حل این مشکل به روش های معمول اشکالات جدیدی از جمله افت فشار و کم شدن بازدهی و کاهش شدید عمر فیلتر را به همراه دارد.
همچنین ورود برخی ذرات به محیط زیست باعث آسیب های جدی به محیط زیست شده که معمولا باعث از بین رفتن پوشش گیاهی اطراف کارخانجات می شود. فیلتراسیون در صنایع گچ در قسمت انتهایی فرآیند و در جهت جمع آوری غبار و توصفیه هوای آلوده و مضر و در بخض خروجی کارخانه صورت می گیرد و سایز حدودی ذرات از ۱ میکرون تا ۵۰ میکرون می باشد. در صورت عدم انجام فیلتراسیون مناسب، ذرات معلق در محیط(برای مثال ذرات کربنات کلسیم) می توانند به راحتی از طریق تنفس وارد ریه ها شده و حتی قسمت هایی از ریه را از کار انداخته و حتی باعث بیماری های پیرفته تنفسی و قلبی شوند.
در سالهای اخیر با رشد علوم نوین، تحولاتی اساسی درتکنولوژی و صنعت رخ داده است، تحولاتی که به دنبال بازدهی بالاتر، آسانتر کردن کار و کم کردن هزینه مصرفی گام هایی اساسی را برداشته اند. در این میان نانو تکنولوژی را میتوان مهمترین تحول تکنولوژی و صنعت دانست، تا جایی که بسیاری از آن به عنوان انقلاب صنعتی قرن جدید یاد می کنند. خوشبختانه ایران نیز در این بین مستثنی نبوده، و این تکنولوژی، به کمک نهادهای حامی، دانشگاهها و شرکتهای دانش بنیان پیشرفتهای چشمگیری داشته است که ایران را در میان اصلیترین کشورهای دارای این تکنولوژی قرار داده است.
نانو به معنی یک میلیاردم و نانو تکنولوژی در واقع توسعه تحقيقات و فناوري در سطوح اتمي، مولكولي و ماكرومولكولي با طول تقريبي از ۱ تا۱۰۰ نانومتر، به منظور فراهم آوردن شناخت اصولي از پديده ها و مواد در مقياس نانو و با هدف ايجاد و استفاده از ساختارها، قطعات و سيستم هايي كه به خاطر اندازه كوچك و يا متوسط خود داراي خواص و عملكردهاي جديدي هستند. در واقع با کنترل سایز ساختاری مواد در مقیاس ۱-۱۰۰ نانومتر، میتوانیم خواص ویژه ای را از مواد دریافت کنیم. نانو تکنولوژی در تمامی صنایع و به خصوص در پزشکی، فیلتراسیون، مواد غدایی، منسوجات، نفت و پتروشیمی، کشاورزی و بسیاری از صنایع مهم کاربرد های اساسی دارد. در این بین میتوان نانو فیلترها را از دستاوردهای مهم نانو دانست که در صنایع مختلف توانسته است تاثیرات بسزایی را بر جای نهد.
فیلترها موادی متخلخلی هستند که در فرایند جداسازی یا تغلیظ مورد استفاده قرار می‌گیرند. مهمترین ویژگی فیلترها، داشتن خلل و فُرج‌هایی با اندازه و ابعاد مشخص است، به همین دلیل، فیلتر را یک محیط متخلخل می‌نامند. سوراخها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را دربرمی‌گیرند و شبکه پیچیده‌ای از حفره‌ها را می‌سازند. فیلترها می‌توانند از جنس پلیمـر و یا سرامیک باشند.
فیلترکردن یا فیلتراسیون، فرایندی است که در آن یک مایع و یا گاز (سیال) به دلیل اختلاف فشار یا اختلاف پتانسیل الکتریکی و یا اختلاف غلظت از فیلتر عبور میکند. با انجام عمل فیلتراسیون ذراتی که از اندازه حفره‌های فیلتر کوچک‌تر هستند از آن عبور کرده و ذرات با اندازه بزرگ‌تر، از سیال جدا شده و در پشت فیلتر می‌مانند.
عوامل زیادی در فیلتراسیون نقش دارند که در انتخاب نوع فیلتر و کارکرد آن مؤثر می‌باشد عبارت است از:
- اندازه حفرات فیلتر: همان‌طور که گفته شد موادی با اندازه بزرگ‌تر از حفرات فیلتر، در پشت آن باقی می‌مانند و عبور نمی‌کنند، در نتیجه، برای جداسازی ذرات با اندازه مشخص باید از فیلترهای مناسب استفاده کرد. برای مثال در صنعت گچ، فیلتر های مورد استفاده، اندازه حفراتی تا ۱۰۰میکرون را دارند در حالی که ذراتی تا ۱ میکرون در این صنایع وجود دارد که بدیهی است که سیستم های فیلتراسیون توانایی جداسازی آنها را به خوبی ندارند. و معمولا در عمق ذرات ریز به دام می افتند که به مرور زمان باعث بسته شدن فیلتر و البته عدم احیای سیستم با پالس می شود.
- مقدار ذراتی که در پشت فیلتر باقی می‌مانند: ذراتی که در پشت فیلتر باقی می‌مانند به مرور زمان و با استفاده مداوم از فیلتر بیشتر می‌شوند. این مسئله می‌تواند باعث مسدود شدن روزنه‌های فیلتر شود. به این دلیل، باید بعد از مدت زمان مشخصی، فیلتر را تعویض، و یا آن را پاک‌سازی نمود. این مسئله که به گرفتگی فیلتر معروف می‌باشد از اهمیت زیادی برخوردار است. زیرا تعویض و یا حتی تمیزکردن فیلتر هزینه‌بر است.
فیلتراسیون در صنایع مختلف اهمیت بسزایی دارد. فیلتر های بکار رفته شده در صنایع معمولا از نوع کیسه فیلتر بوده که نقش نسبتاً مهمی را ایفا میکند. فیلتر کیسه ای ( bag filter) عبارت است از محفظه ای شامل تعدادی کیسه آویخته و وصل شده به نگه دارنده هایی موسوم به cage . با عبور گاز حاوی غبار از دریچه ورودی و حرکت به سمت خروجی فیلتر، غبار موجود روی سطح خارجی کیسه ها می نشیند. سپس در مقاطع زمانی معین با اعمال پالس هوا، غبار موجود بر کیسه تکانده شده و به هاپر زیرین فیلتر ریخته می شود. به این ترتیب غبار از گاز جدا می شود. یکی دیگر از تجهیزاتی که به صورت گسترده برای غبارزدایی هوا در صنایع غذایی و بهخصوص صنعت آرد استفاده می شود بگ فیلترها می باشند. این نوع از فیلترها دارای بازدهی غبارگیری بالا می باشند که با توجه به نوع غبار تا ۹۹٫۹ درصد بازدهی دارند. عاملی که کاربرد آن را محدود می کند، دمای گاز ورودی به آن می باشد، با پیشرفت های جدید در تهیه الیاف کیسه ای دامنه استفاده از آن ها وسیع تر شده است.
در این میان نانو تکنولوژی توانسته در این مسیر نیز تاثیرگذار باشد. گفتیم یکی از مهمترین مسائل در مورد فیلتر ها اندازهی حفرات فیلتر می باشد. اگر ما بتوانیم در عین کوچک کردن حفرات جهت به دام انداختن ذراتی با اندازه ریزتر، بتوانیم حداقل افت فشار را نسبت به فیلتر های معمولی داشته باشیم، میتوانیم سیستم هایی با بازدهی بالاتر و البته دقیق تر داشته باشیم تا عملیات فیلتراسیون بهتر انجام شود. همچنین اگر فیلتراسیون در سطح فیلتر انجام شود، با توجه به پالس هایی که دستگاه به سیستم وارد کرده و فیلتر را احیا می کند، قطعا فیلتر هایی با عمر بالاتر و در نتیجه افت هزینه را برای ما در پی دارد.
حال باید گفت نانو تکنولوژی در عین شگفتی همهی این ویژگی ها را برای ما به ارمغان می آورد. برای مثال فیلترهای شرکت«نانو فناوران خاور» با استفاده از تکنولوژی نانو، حفراتی تا ۵۰ برابر ریزتر نسبت به فیلتر های معمولی داشته و ذرات ریز تری را به دام میاندازد ، و در عین حال کمترین افت فشار را ایجاد می کند. انجام فیتراسیون در سطح نیز باعث شده سیستم طول عمر بیشتری داشته باشد.
برای مثال همانگونه که در تصاویر میکروسکوپ الکترونی پیداست(تصاویر مربوط به بگ فیلتر های مورد استفاده در صنایع گچ می باشد)، حفراتی با اندازه تقریبی ۳۰ میکرون به حفراتی با اندازه تقریبی ۲ میکرون تبدیل شده است، که در عین حالی که کمترین افت فشار ایجاد شده و فیلتراسیون سطحی انجام می شود که خود باعث افزایش عمر فیلتر می گردد، فیلتر های مورد استفاده ذرات بسیار ریزتری را به دام می اندازند.
این شرکت که از سال ۹۰ کار خود را در صنعت نانوفیلتر های صنعتی آغاز کرده، موفق به تولید نانو فیلتر هایی با قابلیت جذب بیشتر و عمر طولانی تر شده و در این راستا دارای تاییدیه «ستاد ویژه توسعه فناوری نانو» در تولید نانو فیلتر ها می باشد و با بسیاری از صنایع کشور، از صنایعی همچون سیمان و گچ و فولاد تا صنایعی چون مواد غذایی همکاری داشته و توانسته فیلترهایی با کیفیت بالاتر ارائه دهد. این شرکت دارای ثبت اختراع به شماره و تاریخ ۷۲۹۴۹- ۲۸/۰۹/۱۳۹۰ با عنوان تولید فیلتر های صنعتی هوا با قابلیت جذب ذرات و طول عمر بیشتر و دارای گواهی نامه های استاندارد بین المللی سیستم مدیریت کیفیت (ISO 9001:2008) و سیستم رضایت مندی ازمشتریان(ISO 10004:2012) از شرکت QEC CERTIFICATION انگلستان می باشد.
شرکت نانو فناوران خاور در این سالها توانسته با ارتباط گیری با بسیاری از کارخانجات گچ، محصولات خود را در خدمت کارخانجات گچ قرار داده، و حال با تکنولوژی به روز شده خدمات جدیدی از جمله تهیه نانو فیلترهایی با بازدهی بالا و کنترل سایز حفرات، متناسب با محصول، نانو فیلتر های ضد آب و رطوبت و نانو فیلتر های آنتی باکتریال و ضد حرارت را تولید کرده و در اختیار صنایع غذایی قرار داده تا بتواند به سهم خود در بالا بردن کیفیت محصول نهایی و پایین آوردن هزینه نهایی، این فرآیند را با سیستم های ضد آب تسهیل کرده و با استفاده از نانو فیلتر های آنتی باکتریال خود، محیطی بهداشتی تر برای فیلتراسیون را ایجاد کند.
در پایان باید گفت نانو تکنولوژی توانسته است در راستای تاثیرات بسیار بزرگ خود در صنایع مختلف، در صنایع فیلتراسیون نیز نقش خود را به خوبی ایفا کرده و فیلتر هایی با بازدهی بالاتر، عمر بیشتر برای ما فراهم آورد تا ضمن انجام فیلتراسیون بهتر، هزینه های ما را نیز کاهش دهد.
امید است در سال «اقتصاد مقاومتی: تولید- اشتغال»، شرکت دانش بنیان «نانو فناوران خاور» بتواند بیش از پیش در این راستا گام برداشته و محصولات خود را در خدمت صنایع مختلف قرار دهد.