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.

WAC-702FС-1
Размер mm 610x610x292 616x700x160
Объем L 109 69.0
Вес kg 11 35
Поток воздуха 9.5 9.4
Тип активированного угля Type-K (2 слойный) Граннулированный активированнй уголь
Используемый материал Химическое волокно Скорлупа какосового ореха
Радиус пор nm 0.4-1.0 0,4-10000
Пропитка 10% TEDA 3% TEDA
2% KI+l2
Вес активированного угля kg 6.73 19
Сорбирующая поверхность m2 6.0 0.4
Толщина слоя активированного угля mm 7.0 50.8
Поверхностная скорость m/sec 0.14 0.08
время задерждания sec. 0.05 0.12
WAC-702FС-1
Коэффициент сорбирования СН31 % Более 99,999 99,82 (вначале)
Потеря давления Pa 350 294
Влияние выветривания После 360 дней более 98% После 120 дней менее 98%
Срок эксплуатации (гoд) 3 года (8 часов/день) 1 год (8 часов/день)
Материал кассеты фанера или алюминий Металл или SUS пластины
Сепаратор Алюминий в форме волны перфорированый лист из материала выше
Воспламенение °C 421 487,8
Способ утилизации Сжигание (извлеч алюминий) Утилизация хранением (сжигание невозможно)
Объем после утилизации 1/300 -
Свойства при 95% влажности (CH3I) 99.999% 82%
Влияние обструкции (влажность) при 95% влажности коэффициен сорбирования 99,999% при 95% влажности коэффициен сорбирования 82%
Возможность потери сорбента крайне низкая Высокая вероятность
Легкость обслуживания Легко Затруднительно

Сравнительная таблица фильтров на основе активированного углеродного волокна (WAC-T) и гранулированного активированного угля другого производителя.

WAC-TФильтр на основе граннулированного активированного уголя
Размер mm 610x700x160 616x700x160
Объем L 69.0 69.0
Вес kg 11 35
Поток воздуха 9.5 9.4
Тип активированного угля Type-K (3 слойный) Граннулированный активированнй уголь
Используемый материал Химическое волокно Скорлупа какосового ореха
Радиус пор nm 0.4-1.0 0,4-10000
Пропитка 10% TEDA 3% TEDA
2% KI+l2
Вес активированного угля kg 3.33 19
Сорбирующая поверхность m2 3.9 0.4
Толщина слоя активированного угля mm 7.0 50.8
Поверхностная скорость m/sec 0.08 0.20
время задерждания sec. 0.13 0.25
WAC-TФильтр на основе граннулированного активированного уголя
Коэффициент сорбирования СН31 % Более 99,999 99,82 (вначале)
Потеря давления Pa 350±60 294
Влияние выветривания После 360 дней более 98% После 120 дней менее 98%
Срок эксплуатации (гoд) 3 года (8 часов/день) 1 год (8 часов/день)
Материал кассеты фанера или аллюминий Металл или SUS пластины
Сепаратор Аллюминий в форме волны перфорированый лист из материала выше
Воспламенение °C 421 487,8
Способ утилизации Сжигание (извлеч алюминий) Утилизация хранением (сжигание невозможно)
Объем после утилизации 1/314 -
Свойства при 95% влажности CH3I 99.999% 82%
Влияние обструкции (влажность) при 95% влажности коэффициен сорбирования 99,999% при 95% влажности коэффициен сорбирования 82%
Возможность потери сорбента крайне низкая Высокая вероятность
Легкость обслуживания Легко Затруднительно

Сравнительная таблица фильтров на основе активированного углеродного волокна (WAC-292(90)) и гранулированного активированного угля другого производителя.

WAC-292(290)Фильтр на основе граннулированного активированного уголя (1 Inch)
Размер mm 610x610x292 610x610x292
Объем L 108.7 108.7
Вес kg 13 28.3
Поток воздуха 28.0 28.3
Тип активированного угля Type-K (3 слойный) Граннулированный активированнй уголь
Используемый материал Химическое волокно Скорлупа какосового ореха
Радиус пор nm 0.4-1.0 0,4-10000
Пропитка 10% TEDA 3% TEDA
2% KI+l2
Вес активированного угля kg 6.73 21
Сорбирующая поверхность m2 6.0 0.84
Толщина слоя активированного угля mm 10.5 25.4
Поверхностная скорость 0.08 0.35
время задерждания sec. 0.13 0.07
WAC-292(290)Фильтр на основе граннулированного активированного уголя (1Inch)
Коэффициент сорбирования СН31 % Более 99,999 99,82 (вначале)
Потеря давления Pa 350±60 254
Влияние выветривания После 360 дней более 98% После 120 дней менее 98%
Срок эксплуатации (гoд) 3 года (8 часов/день) 1 год (8 часов/день)
Материал кассеты фанера фанера
Сепаратор Аллюминий в форме волны перфорированый лист из материала выше
Воспламенение °C 421 487,8
Способ утилизации Сжигание Сжигание
Объем после утилизации 1/1,169 1/94
Свойства при 95% влажности (CH3I) 99.999% 82%
Влияние обструкции (влажность) при 95% влажности коэффициен сорбирования 99,999% при 95% влажности коэффициен сорбирования 82%
Возможность потери сорбента крайне низкая Высокая вероятность
Легкость обслуживания Легко Затруднительно

Фото срутктуры сорбента фильтров под микроскопом

Активированное углеродное волокно
Гранулированный активированный уголь (скорлупа кокосового ореха)
Поверхность представляет собой гладкое волокно
Поверхность не ровная. Есть как мелкие, так и крупные поры

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

Catalog in English

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
Close

Ask a question

Successfully Thank you for you inquiry! You will receive a reply by e-mail as soon as possible.