Kuna nõuded puhtusele kasvavad sellistes tööstusharudes nagu pooljuhid, meditsiiniseadmed ja täppisoptika, seisavad traditsioonilised puhastustehnoloogiad -nagu märgpuhastus ja ultrahelipuhastus- üha enam silmitsi piirangutega. Ülekriitilise süsinikdioksiidi (sCO₂) puhastustehnoloogia oma ainulaadsete füüsikaliste ja keemiliste omadustega on kujunenud täiustatud lahenduseks pindade täppispuhastamiseks. See artikkel annab süstemaatilise ülevaate sCO₂ puhastustehnoloogia põhimõtetest, praegustest rakendustest ja tulevastest väljakutsetest.
Ülekriitilise süsinikdioksiidi omadused
Ülekriitiline süsinikdioksiid moodustub siis, kui CO₂ allutatakse selle kriitilisest punktist kõrgemale temperatuurile ja rõhule (31,1 kraadi ja 7,38 MPa). Selles olekus on sellel nii gaaside kui ka vedelike kaks omadust:
1. Null pindpinevus: Võimaldab tungida nanomõõtmelistesse pooridesse (kuvasuhtega üle 100:1) ilma takistuseta.
2. Kõrge difusioonivõime: kuvab difusioonikoefitsiendi 10⁻⁴ cm²/s, mis on kümme korda suurem kui vedelate lahustite puhul.
3. Vedelik{1}}lahustuvus: lahustab tõhusalt orgaanilisi saasteaineid, nagu õlid ja vaigud.
4.Tunable lahusti omadused: Solvatatsiooni võimsust saab reguleerida erineva temperatuuri ja rõhuga.
5. Kasu keskkonnale ja ohutusele: mitte-toksiline, mitte-süttiv ja taaskasutatav.
Puhastussüsteem ja protsessi voog
Tüüpiline sCO₂ puhastussüsteem kasutab modulaarset konstruktsiooni ja koosneb järgmistest põhikomponentidest:
1. Vedeliku etteandeseade: vedela CO₂ paak ja krüogeenne pump
2.Ülikriitiline reaktsioonikamber: kavandatud taluma kõrget rõhku (tavaliselt suurem kui 20 MPa või sellega võrdne)
3. Filtreerimis- ja eraldamisseade: varustatud 0,1 μm PTFE membraanfiltriga
4.Recycling system: Achieves a CO₂ recovery rate of >95%
Puhastusprotsess:
1. Laadige puhastatavad osad kambrisse.
2.Pumbake vedel CO₂ kambrisse ja suruge see ülekriitiliste tingimusteni.
3. Puhastage määratud temperatuuril ja rõhul (tavaliselt 10–30 minutit).
4. Eraldage saasteained rõhu vähendamisega.
5.Kasutage CO₂ korduskasutamiseks.
Tehnilised väljakutsed ja lahendused
1. Saasteainete eemaldamise piirangud
Väljakutse: piiratud tõhusus anorgaaniliste ja tahkete osakeste eemaldamisel.
Lahendused:
Töötage välja spetsiaalsed pindaktiivsed ained ja kaas{0}lahustid (nt etanool, etüülatsetaat).
Integreerige ultraheli- või megaheli{0}}puhastus.
2.Kõrg{1}}survesüsteemi ohutus
Väljakutse: tööriskid kõrgel rõhul (20–30 MPa).
Lahendused:
Kasutage 316L roostevabast terasest või niklil{1}}põhistest sulamitest valmistatud kambreid.
Rakendage mitut ohutusmehhanismi (nt kaks andurit, katkestuskettad).
Rakendage järkjärgulise rõhu vähendamise konstruktsioone.
3. Protsessi optimeerimine
Väljakutse: puhastamine on väga tundlik temperatuuri ja rõhu suhtes.
Lahendused:
⑴Kasutage ülitäpseid-PID-juhtimissüsteeme (±0,5 kraadi temperatuur,<0.05 MPa pressure).
⑵ Kasutage vooluvälja optimeerimiseks arvutuslikku vedeliku dünaamikat (CFD).
⑶Rakendage AI{0}}juhitud parameetrite häälestust.
Eelised
1.Vähendab keemilise reovee teket 95%
2. VOC heitkoguste null
3.CO₂ on taaskasutatav