Tā kā prasības attiecībā uz tīrību turpina pieaugt tādās nozarēs kā pusvadītāju, medicīnas ierīču un precīzās optikas ražošana, tradicionālās tīrīšanas tehnoloģijas, -piemēram, mitrā tīrīšana un ultraskaņas tīrīšana{1}}, arvien vairāk saskaras ar ierobežojumiem. Virskritiskā oglekļa dioksīda (sCO₂) tīrīšanas tehnoloģija ar tās unikālajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām ir kļuvusi par progresīvu risinājumu precīzai virsmu tīrīšanai. Šajā rakstā ir sniegts sistemātisks pārskats par sCO₂ tīrīšanas tehnoloģijas principiem, pašreizējiem lietojumiem un nākotnes izaicinājumiem.
Superkritiskā oglekļa dioksīda īpašības
Superkritiskais oglekļa dioksīds veidojas, kad CO₂ tiek pakļauts temperatūrai un spiedienam virs kritiskā punkta (31,1 grāds un 7,38 MPa). Šajā stāvoklī tam ir divējādas īpašības gan gāzēm, gan šķidrumiem:
1. Nulles virsmas spraigums: Nodrošina iekļūšanu nanomēroga porās (ar malu attiecību, kas pārsniedz 100:1) bez pretestības.
2. Augsta difūzija: parāda difūzijas koeficientu 10⁻⁴ cm²/s, kas ir desmit reizes lielāks nekā šķidriem šķīdinātājiem.
3. Šķidrumam līdzīga šķīdība: efektīvi šķīdina organiskos piesārņotājus, piemēram, eļļas un sveķus.
4.Noskaņojamās šķīdinātāja īpašības: šķīdināšanas jaudu var regulēt, mainot temperatūru un spiedienu.
5. Vides un drošības ieguvumi: nav-toksisks, ne-uzliesmojošs un pārstrādājams.
Tīrīšanas sistēma un procesa plūsma
Tipiskā sCO₂ tīrīšanas sistēma izmanto modulāru dizainu un sastāv no šādiem galvenajiem komponentiem:
1. Šķidruma padeves bloks: šķidruma CO₂ uzglabāšanas tvertne un kriogēns sūknis
2.Superkritiskā reakcijas kamera: izstrādāta, lai izturētu augstu spiedienu (parasti lielāku vai vienādu ar 20 MPa)
3. Filtrēšanas un atdalīšanas iekārta: aprīkots ar 0,1 μm PTFE membrānas filtru
4.Recycling system: Achieves a CO₂ recovery rate of >95%
Tīrīšanas process:
1.Ievietojiet tīrāmās daļas kamerā.
2. Iesūknējiet šķidro CO₂ kamerā un saspiediet to līdz superkritiskiem apstākļiem.
3. Veiciet tīrīšanu noteiktā temperatūrā un spiedienā (parasti 10–30 minūtes).
4. Atdaliet piesārņotājus ar spiediena samazināšanu.
5. Pārstrādājiet CO₂ atkārtotai izmantošanai.
Tehniskie izaicinājumi un risinājumi
1. Ierobežojumi piesārņotāju noņemšanai
Izaicinājums: Ierobežota efektivitāte neorganisko un daļiņveida piesārņotāju noņemšanā.
Risinājumi:
Izstrādājiet specializētas virsmaktīvās vielas un līdz{0}}šķīdinātājus (piemēram, etanolu, etilacetātu).
Integrējiet ultraskaņas vai megasonic{0}}tīrīšanu.
2. Augsta spiediena{1}}sistēmas drošība
Izaicinājums: darbības riski pie augsta spiediena (20–30 MPa).
Risinājumi:
Izmantojiet kameras, kas izgatavotas no 316 l nerūsējošā tērauda vai niķeļa{1}}sakausējumiem.
Ieviesiet vairākus drošības mehānismus (piemēram, divus sensorus, eksplozijas diskus).
Izmantojiet progresīvas spiediena samazināšanas konstrukcijas.
3.Procesa optimizācija
Izaicinājums: tīrīšanas veiktspēja ir ļoti jutīga pret temperatūru un spiedienu.
Risinājumi:
⑴Izmantojiet augstas-precizitātes PID kontroles sistēmas (±0,5 grādu temperatūra,<0.05 MPa pressure).
⑵ Izmantojiet skaitļošanas šķidruma dinamiku (CFD) plūsmas lauka optimizēšanai.
⑶Lietot AI{0}}vadītu parametru regulēšanu.
Priekšrocības
1. Samazina ķīmisko notekūdeņu veidošanos par 95%
2.Nulle GOS emisiju
3.CO₂ ir pārstrādājams