Worthy Activated Carbon Fiber Filters (WAC Filters)
Wakaida
Japan Machinery Company предлагает для Российского рынка и рынка стран СНГ высокоэффективные фильтры на основе активированного углеродного волокна, разработанные и произведенные Японской компанией «Wakaida Engineering Inc.»
Свойства фильтров Wakaida
Структура: Представляет собой оформленный в деревянную кассету и сложенный змейкой сорбент на основе активированного углеродного волокна, специально разработанного для сорбирования радиоактивного йода и его органических соединений.
Активированное углеродное волокно (Тип К, пропитка TEDA, 3 слоя) в соответсвии со стандартами США (ASTM D-3803) показало коэффициент сорбирования более 99,999%. При высокой влажности свойства сорбента практически не менялись, высокий коэффициент сорбирования сохранялся в течение долго времени.
Фильтры с использованием данного активированного углеродного волокна изготавливаются из безопасных составляющих и могут полностью утилизироваться посредством сжигания. После сжигания объем уменьшается до 1/1000, что позволяет значительно снизить расходы на утилизацию радиоактивных отходов.
Вес фильтра составляет примерно 1/3 по сравнению со своими аналогами (фильтры на основе гранулированного активированного угля), что обеспечивает дополнительное удобство при транспортировке и обслуживании.
Технические характеристики
Сравнительная таблица фильтров на основе активированного углеродного волокна (WAC-292W-NC) и гранулированного активированного угля.
|
|
Сравнительная таблица фильтров на основе активированного углеродного волокна (WAC-T) и гранулированного активированного угля другого производителя.
|
|
Сравнительная таблица фильтров на основе активированного углеродного волокна (WAC-292(90)) и гранулированного активированного угля другого производителя.
|
|
Фото срутктуры сорбента фильтров под микроскопом
![]() |
![]() |
Принцип сорбирования йода фильтрами из активированного угля
Если говорить о роли активированного угля в повседневной жизни, прежде всего, хочется отметить его качества по устранению запахов (к примеру, мы кладем его в холодильник, чтобы исчезли посторонние запахи). Помимо этого, активированный уголь широко используется для поглощения запахов в салонах легковых автомобилей, туалетах и т.д. Не будет преувеличением сказать, что активированный уголь широко используют и в современных производствах для очистки воздуха и воды.
Как видно на фото, поверхность гранулированного активированного угля имеет пористую стрктуру. Макропоры (диаметром 25nm) играют роль сорбента, поглощая и направляя загрязненное вещество от внешней поверхности к внутренней. Затем вещество проходит транзитные поры (1-25nm), где тоже частично сорбируется. Но основную роль асорбента играют микропоры (0,4-1nm).
Сорбирование посторонних запахов из воздуха или очистка воды с помощью активированного угля базируются именно на основе наличия сложной пористой структуры. Улавливание газов с наличием радиоактивного йода (йод сублимирует при обычной температуре) основано также на данном принципе. Но в зависимости от того, является ли газообразный радиоактивный йод органическим соединением или нет, степень его сорбирования сильно изменяется. Если неорганическое соединение, то принцип сорбирования совпадает с вышеизложенным. В случае органического соединения сорбирования газа практически не происходит. Органические соединения радиоактивного йода сорбируются только в результате химической реакции при прохождении узких пор сорбента. Данный тип сорбирования носит название химического сорбирования. Поэтому для очистки газов, содержащих радиоактивный йод, необходимо использование одновременно двух методов – метод физической и химической сорбции.
Принцип сорбирования газов, содержащих радиоктивный йод
1. Неорганический радиоактивный йод (физическое сорбирование)
Неорганический радиоактивный йод (*I2) сорбируется активированным углем. Десорбция практически исключена, поэтому всегда поддерживается высокий уровень безопасности.
2. Органический радиоактивный йод (химическое сорбирование)
При использовании пропитки KI либо I2
Радиоактивный йод в CH3*I вступает в реакцию изотопного обмена с не радиоактивным йодом, находящимся в пропитке и задерживается на поверхности активированного угля.
KI+CH3*I → K*I+CH3I | I2+CH3*I → *I2+CH3I |
В качестве пропитки использован Триэтилендиамин (TEAD) Радиоактивный йод в CH3*I, проходя через микропоры активированного угля, вступает в химическую реакцию. Задерживаясь на активированном угле в виде солей четвертичного аммония.
N(CH2CH2)3N+2CH3*I ⇒ *I-+[CH3N(CH2CH2)3NCH3]*I-
Площадь сорбирования активированного угля уменьшается в результате адсорбции из воздуха воды, SO2, NO2 и т.д., что приводит к его дезактивации
Эффективность сорбирования
Фильтры на основе активированного углеволокна (WAC-292 и т.д.), разработанные компанией Wakaida Engineering Inc., показывают более высокую способность к сорбированию, чем стандартные фильтры из гранулированного активированного угля (W-25C и т.д.).
Обычный граннулированный уголь содержит 3 вида пор: микропоры (радиус 0.4-1nm) - ответственные за адсорбцию, макро (радиус более 25nm) и транзитные поры - не адсорбирующие. Практически вся пористая поверхность состоит из макро и транзитных пор. Чаще всего капли влаги проникают через макропоры, влага доходит до микропор и удерживается в них. В отличие от этого, у активированного углеволокна вся адсорбирующая поверхность состоит из микропор.
Удельная пористая поверхность у фильтров из гранулированного угля составляет 900~1.500m2/g. У фильтров с активированным углеволокном удельная поверхность микропор 1.000~2.000 m2/g, а их количество примерно в 1.000 раз больше, чем у фильтров из гранулированного угля.
Из-за того, что слой сорбента у фильтров с углеволокном тонкий, реализована возможность увеличения кол-ва слоев в результате сложения змейкой. При этом эффективная площадь фильтра увеличена более чем в 4 раза по сравнению с слощадью фильтров из гранулированного активированного угля. Результатом столо уменьшение скорости прохождения, что ведет, в свою очередь, к увеличению времени реакции и, соответсвенно, к увеличению эффективности адсорбции.
Распределение размеров пор у гранулированного активированного угля и углеродного волокна
Соответствие стандартам
В Японии отсутвуют стандарты в отношении активированного угля, используемого в качестве сорбента для радиоактивных веществ. Поэтому был применен американский стандарт – ASTM D-3803.
Высокая температура и влажность – 20 часов по условиям дезоктивации.
Время пердварительной балансировки (pre-steaming) | 960min (16 часов) |
Время балансировки (steaming) | 120min (2 часа) |
Подача метилиодида | 60min (1 час) |
Время элюирования/десорбции | 60min (1 час) |
Химическая формула (радиоактивный йод) | CH3131I |
Температура | 30°C |
Влажность | 95% |
Коэффициент сорбирования, рекомендованный для применения на атомных электростанция (ASME AG-1) более 97%
ASTM: American Society for Testing and Materials
ASME: American Society of Mechanical Engineers
Коэффициент сорбирования, полученный в результате испытаний фильтров WAC, превысил установленный уровень и составил более 99,999%
Результаты тестов активированного угля из скорлупы кокосового ореха (пропитка TEDA) на соответсвие стандартам атомной промышленности
![]() |
Поверхностная скорость – 20см/сек Толщина слоя – 5.08см (2 inch) Коэффициент абсорбции (ASTM) – 99.82% Прозрачность – 0,18% |
Результаты тестов активированного углеродного волокна (пропитка TEDA) на соответсвие стандартам атомной промышленности.
![]() |
Поверхноствная сткорость – 8см/сек Толщина слоя – 1см Коэффициент абсорбции (ASTM) – более 99.999% Прозрачность – менее 0,001% |
По дополнительному запросу возможно пердоставление результатов тестов в компании NUCON International. Inc. и т.д.
Коэффициент сорбирования каждого из типов фильтров
Измерения проводились при температуре 30С и владности 95% (ASTM D3803:1989)
Фильтр из гранулированного активированного угля (лоточный тип), толщина слоя 2inch (9.4m3/min) | 99.8% |
Фильтр WAC (лоточный тип), (9.4m3/min) | более 99.999% |
Фильтр WAC (стандартный тип), (28m3/min) | более 99.999% |
Фильтр WAC (широкопропускной тип), (50m3/min) | более 99.999% |
Фильтр WAC (гибридный тип), (28m3/min) | более 99.999% |
Один широкопропускной тип фильтра WAC имеет сорбционную и улавливающую способность, эквивалентную 18 фильтрам из гранулированного активированного угля (2inch лоток).
(пропускная способность: 50m3/min / 9.4m3/min = 5.32 (около 6 фильтров); время жизни: 12 месяцев / 4 месяца = более, чем в 3 раза).
Утилизация фильтров возможна посредством сжигания. Необходима осторожность, так как температура возговрания – 421С. Объем при сжигании уменьшается в 1.000 раз! Что дает большую экономическую выгоду.
Применение
Благодаря высокой эффективности, простоте использования и экономической выгоде, установка фильтров WAC рекомендована в следующих случаях:
1. Системы очистки воздуха на атомных реакторах (BRW, PWR)
2. Система очистки воздуха и удаления йода (PWR)
3. Системы удаления газов в аварийных ситуациях (SGTS) (BWR, PWR)
4. Системы контроля в экстренных ситуациях (центральный пульт управления) (BWR, PWR)
5. Очистные фильтры для отработанных газов в помещениях с бассейном выдержки отработавшего ядерного топлива (BWR, PWR)
6. Оборудование для очистки отработанных рабочих газов S/G (PWR)
7. Оборудование для удержания инертных газов (Kr, Xe) (BWR,PWR)
8. Оборудование для очистки воздуха, используемое во время переодических технических осмотров (BRW, PWR)
9. В Медицинских и Научно-исследовательских учреждениях
Брошюры
Официальный представитель на территории России и в странах СНГ
Официальным представителем по продажам фильтров Wakaida на территории России и стран СНГ является компания «СКТБ КАСКАД». Все вопросы, связанные с использованием фильтров, их приобретением и т.д, просьба, направлять на адрес вышеуказанной компании.
Ask a question
Ask a question
Successfully Thank you for you inquiry! You will receive a reply by e-mail as soon as possible.