Trong lĩnh vực lọc công nghiệp, rất ít môi trường khắc nghiệt như những môi trường liên quan đến khử trùng bằng ozone và các tác nhân oxy hóa hóa học mạnh. Các bộ lọc dựa trên polyme tiêu chuẩn-bị suy giảm nhanh chóng. Thép không gỉ, mặc dù bền bỉ trong nhiều trường hợp, nhưng lại không thể chống chọi được với hiện tượng rỗ và ăn mòn. Điều này khiến các kỹ sư xử lý phải đặt ra một câu hỏi quan trọng: Vật liệu nào có thể chịu được các điều kiện này một cách đáng tin cậy trong khi vẫn duy trì tính toàn vẹn của quá trình lọc?
Câu trả lời đã được xác nhận qua nhiều thập kỷ ứng dụng xử lý nước và hóa chất, đó là hộp lọc thiêu kết bằng titan. Sự kết hợp độc đáo giữa các đặc tính vật liệu khiến nó không chỉ là một lựa chọn khả thi mà còn là lựa chọn hợp lý duy nhất cho những môi trường hoạt động khắc nghiệt này.
Thách thức cơ bản: Suy thoái oxy hóa
Ozone (O₃) là một trong những chất oxy hóa mạnh nhất hiện có để khử trùng. Mặc dù có hiệu quả cao trong việc vô hiệu hóa mầm bệnh nhưng nó lại có tác dụng mạnh về mặt hóa học đối với hầu hết các phương tiện lọc. Màng polyme bị giòn và nứt. Bộ lọc kim loại tiêu chuẩn bị oxy hóa nhanh chóng, dẫn đến di chuyển vật liệu và hỏng hệ thống.
Hộp lọc thiêu kết bằng titan giải quyết vấn đề này ở cấp độ vật liệu. Titan, khi tiếp xúc với oxy hoặc ozon, ngay lập tức tạo thành một lớp titan dioxide thụ động (TiO₂) ổn định, bám dính và liên tục. Lớp này trơ về mặt hóa học và có khả năng tự phục hồi; nếu bị trầy xước hoặc hư hỏng, nó sẽ-tái tạo ngay lập tức khi có oxy. Đặc tính nội tại này mang lại khả năng chống oxy hóa đặc biệt mà ít vật liệu khác có thể sánh được.
Không giống như các lớp phủ có thể sứt mẻ hoặc mài mòn, lớp thụ động này là một phần của cấu trúc luyện kim của vật liệu. Điều này đảm bảo sự ổn định-lâu dài trong môi trường ozone có nồng độ-ozon liên tục, nơi các kim loại khác sẽ bị hỏng nghiêm trọng.
Được thiết kế cho mức độ nghiêm trọng của hóa chất: Vượt quá khả năng chống ăn mòn tiêu chuẩn
Khả năng kháng hóa chất của titan không giới hạn ở ozone. Dữ liệu xác nhận rằng bộ lọc thiêu kết bằng titan chịu được sự tiếp xúc với nhiều môi trường có tính ăn mòn cao, bao gồm axit clohydric nồng độ-thấp (＜3%), axit sulfuric (＜5%), axit nitric, natri hydroxit, nước biển và các loại clorua khác nhau (sắt, đồng, thủy ngân, crom, niken, mangan) .
Khả năng tương thích hóa học rộng rãi này rất quan trọng trong các ứng dụng xử lý hóa học trong đó các luồng cấp liệu khác nhau hoặc khi các giao thức làm sạch-tại-tại chỗ (CIP) liên quan đến việc xen kẽ giữa axit, bazơ và chất oxy hóa. Độ ổn định của titan đảm bảo phần tử lọc không trở thành nguồn gây ô nhiễm do-sản phẩm ăn mòn.
Tính toàn vẹn của cấu trúc dưới ứng suất nhiệt và cơ học
Môi trường oxy hóa thường đi kèm với nhiệt độ cao. Sự hòa tan ozon và nhiều phản ứng hóa học có xúc tác xảy ra ở điều kiện nhiệt độ cao. Hộp mực thiêu kết bằng titan được sản xuất thông qua-quy trình thiêu kết ở nhiệt độ cao để liên kết các hạt bột titan thành một ma trận xốp, cứng. Điều này dẫn đến một cấu trúc duy trì tính toàn vẹn ở nhiệt độ vận hành lên tới 280 độ (536 độ F) và, trong một số cấu hình, có thể chịu được nhiệt độ cao nhất lên tới 371 độ.
Hơn nữa, quá trình thiêu kết giúp loại bỏ nhu cầu sử dụng chất kết dính hoặc nhựa có thể phân hủy về mặt hóa học. Cấu trúc-hoàn toàn bằng kim loại mang lại độ bền cơ học cao, với định mức cường độ nén thường vượt quá 3,0 MPa và khả năng chịu được áp suất chênh lệch lên tới 17,4 bar (250 psid) về phía trước . Độ bền này rất cần thiết cho quá trình lọc ngược áp suất cao (rửa ngược) và các quy trình liên quan đến áp suất tăng vọt.
Di chuyển phương tiện bằng không: Yêu cầu bắt buộc về độ tinh khiết
Trong sản xuất dược phẩm trung gian và xử lý nước có độ tinh khiết cao-, tính toàn vẹn của bộ lọc là điều tối quan trọng. Một trong những rủi ro đáng kể nhất trong quá trình lọc là việc di chuyển phương tiện truyền thông-làm rơi các sợi hoặc hạt lọc vào dòng sản phẩm.
Bộ lọc thiêu kết bằng titan có đặc điểm là "không có-các hạt rơi tự do" hoặc "không có sự phân tán hạt". Cấu trúc thiêu kết tạo ra một đường quanh co với sự phân bố lỗ rỗng đồng đều, nhưng do ma trận được liên kết bằng kim loại nên không có sợi nào bị đứt ra. Điều này đáp ứng các yêu cầu khắt khe của tiêu chuẩn GMP dược phẩm và quy định chế biến thực phẩm, đảm bảo bản thân bộ lọc không trở thành nguồn gây ô nhiễm.
