Didėjant švaros reikalavimams tokiose pramonės šakose kaip puslaidininkiai, medicinos prietaisai ir tiksli optika, tradicinės valymo technologijos, -pvz., šlapias valymas ir valymas ultragarsu{1}}, susiduria su vis daugiau apribojimų. Superkritinio anglies dioksido (sCO₂) valymo technologija, pasižyminti unikaliomis fizinėmis ir cheminėmis savybėmis, tapo pažangiu sprendimu tiksliam paviršių valymui. Šiame straipsnyje pateikiama sisteminga sCO₂ valymo technologijos principų, dabartinių pritaikymų ir būsimų iššūkių apžvalga.
Superkritinio anglies dioksido savybės
Superkritinis anglies dioksidas susidaro veikiant CO₂ temperatūrai ir slėgiui, viršijančiam jo kritinį tašką (31,1 laipsnio ir 7,38 MPa). Šioje būsenoje jis pasižymi dvejopomis dujų ir skysčių charakteristikomis:
1. Nulinis paviršiaus įtempis: leidžia be pasipriešinimo prasiskverbti į nanoskalės poras (kurių kraštinių santykis viršija 100:1).
2.Didelis difuziškumas: rodomas 10⁻⁴ cm²/s difuzijos koeficientas, kuris yra dešimt kartų didesnis nei skystų tirpiklių.
3. Tirpumas kaip skystis: veiksmingai tirpina organinius teršalus, tokius kaip aliejus ir dervos.
4. Derinamos tirpiklio savybės: tirpimo galią galima reguliuoti kintant temperatūrai ir slėgiui.
5. Nauda aplinkai ir saugai: netoksiška, ne-degi ir perdirbama.
Valymo sistema ir proceso eiga
Tipiška sCO₂ valymo sistema yra modulinė ir susideda iš šių pagrindinių komponentų:
1. Skysčio tiekimo blokas: skysčio CO₂ rezervuaras ir kriogeninis siurblys
2. Superkritinė reakcijos kamera: suprojektuota taip, kad atlaikytų aukštą slėgį (paprastai didesnis arba lygus 20 MPa)
3. Filtravimo ir atskyrimo įrenginys: įrengtas 0,1 μm PTFE membraninis filtras
4.Recycling system: Achieves a CO₂ recovery rate of >95%
Valymo procesas:
1.Į kamerą įdėkite dalis, kurias reikia išvalyti.
2.Siurbkite skystą CO₂ į kamerą ir padidinkite slėgį iki superkritinių sąlygų.
3. Valykite esant nustatytai temperatūrai ir slėgiui (paprastai 10–30 minučių).
4. Atskirkite teršalus sumažindami slėgį.
5. Perdirbkite CO₂ pakartotiniam naudojimui.
Techniniai iššūkiai ir sprendimai
1. Teršalų pašalinimo apribojimai
Iššūkis: Ribotas neorganinių ir kietųjų dalelių teršalų pašalinimo efektyvumas.
Sprendimai:
Sukurkite specializuotas aktyviąsias paviršiaus medžiagas ir ko{0}}tirpiklius (pvz., etanolį, etilo acetatą).
Integruokite ultragarsinį arba megasoninį{0}}valymą.
2.Aukšto{1}}slėgio sistemos sauga
Iššūkis: Eksploatacinė rizika esant aukštam slėgiui (20–30 MPa).
Sprendimai:
Naudokite kameras, pagamintas iš 316 l nerūdijančio plieno arba nikelio -lydinių.
Įdiekite kelis saugos mechanizmus (pvz., dvigubus jutiklius, pliūpsnius).
Taikykite laipsniško slėgio mažinimo konstrukcijas.
3. Proceso optimizavimas
Iššūkis: Valymas yra labai jautrus temperatūrai ir slėgiui.
Sprendimai:
⑴Naudokite didelio{0}}tikslumo PID valdymo sistemas (±0,5 laipsnio temperatūra,<0.05 MPa pressure).
⑵ Srauto lauko optimizavimui naudokite skaičiavimo skysčio dinamiką (CFD).
⑶Taikyti AI{0}}pagrįstą parametrų derinimą.
Privalumai
1.95% sumažina cheminių nuotekų susidarymą
2.Nulis LOJ emisijų
3.CO₂ yra perdirbamas