پیشینه صنعت فیلتراسیون

پیشینه صنعت فیلتراسیون بسیار پر فراز و نشیب و با قدمتی چندین هزار ساله است. حتی اگر فیلتراسیون برای سلامتی ، بهداشت و بسیاری از سیستم هایی که ما برای تولید مواد غذایی و سوخت در اختیار داریم ضروری است ، اما به طور کلی در توسعه تمدن بشری عنصری نادیده انگاشته می شود.

ما می خواهیم به برخی از بزرگترین پیشرفتهای فیلتراسیون نگاهی بیندازیم تا به مردم در درک بهتر پیشینه صنعت فیلتراسیون و مکانیزمهایی که هر روز به ما بهره می رسانند کمک کنیم.

2000 قبل از میلاد – اولین فیلترهای سرامیکی

تلاش برای دسترسی و استفاده ازآب تمیز و سالم مدتهاست که در انسان ریشه دوانده است. در فیلترهای اولیه با قدمت هزاران سال از مواد گیاهی استفاده می کردند. به علاوه  مصریان باستان از اولین فیلترهای سرامیکی ساخته شده از گلدان های سفالی متخلخل بهره می بردند.

480 قبل از میلاد – آستین بقراط

پزشک مشهور یونانی بقراط به عنوان مخترع آستین “بقراط” یاد شده است. در واقع این اختراع تکه پارچه ای بود که برای فیلتر کردن استفاده می شد و برای کمک به تصفیه بیشتر آب جوش مورد استفاده قرار گرفت.

600 قبل از میلاد – فیلترهای شن و ماسه

Sushruta Samhita یک متن پزشکی باستانی سانسکریت است که فیلتر کردن آب از طریق شن و ماسه را به عنوان راهی برای تصفیه آن توصیه می کند.

قرن اول میلادی – پوست مثانه حیوانات

اساتید با سابقه دانشگاه پلینی نحوه استفاده از پوست متخلخل  مثانه حیوانات را توسط معدنچیان رومی برای محافظت از خود در برابر گرد و غبار اکسید سرب مورد بررسی قرار دادند ، که در واقع این روش یکی از اولین موارد ثبت شده از دستگاه تنفس هوا است.

قرن هفدهم – نمک زدایی شن

در کتاب سرفرانسیس بیکن 1627 ( تاریخ طبیعی ده قرن) ، وی در مورد چگونگی آزمایش نمک زدایی آب بحث می کند. ایده وی این بود که آب دریا از لایه های مختلف شن و ماسه عبور می کند و باعث می شود نمک فیلتر شود.

در بررسی پیشینه صنعت فیلتراسیون این ایده پیشتر توسط لوکاس آنتونیوس پورتیوس انجام شد که یک فیلتر شن و ماسه چند لایه را برای ایجاد آب آشامیدنی تمیز از دریا به کار برد و در عمل از جریان رو به بالا و پایین آب دریا در این فرآیند کمک گرفت.

 

 

قرن هجدهم – فیلترهای پشم ، اسفنج و زغال چوب

قرن هجدهم شاهد استفاده گسترده از فیلترهای آب خانگی ساخته شده از موادی مانند پشم ، اسفنج و زغال بود.

1748 – کشف اسمز

ژان آنتوان نولت فرآیند اسمز را کشف کرد ، جایی که یک ماده محلول از غشا در واقع از مایع با غلظت کم ماده به غلظت زیاد عبور می کند. این فرآیند بعد از آن در عمل تحت عنوان اسمز معکوس برای نمک زدایی در مقیاس بزرگ ایجاد شد.

1804 – فیلترهای شن آهسته

در حالی که قرن ها شن و ماسه به نوعی به عنوان روش فیلتر مورد استفاده قرار می گرفت ، تنها در سال 1804 بود که جان گیب یک فیلتر شنی موثر و کاربردی برای آب آشامیدنی سالم درست کرد. طرز کار “فیلتر شنی آهسته” به این صورت است که یک بیوفیلم روی لایه بالایی شن ایجاد شده و ارگانیسم های موجود در آن از باکتری ها تغذیه می کنند. این نوع تصفیه آب امروزه نیز در بسیاری از نقاط جهان مورد استفاده قرار می گیرد.

 

 

1908 – فیلترهای قهوه

اولین فیلتر کاغذی برای تهیه قهوه توسط ملیتا بتز در سال 1908 اختراع شد تا بتواند طعم تلخ مربوط به جوشاندن قهوه آسیاب شده را کاهش دهد.

1916 – ماسک های گاز فیلتر هوا

تاکنون جهان شاهد تولید انواع مختلفی از فیلترها بود ، یکی از مشهورترین آنها ماسک گاز بود که از یک درام بزرگ فیلتر هوا حاوی گاز استفاده می کرد و مهمتر اینکه می توانست سلاح های شیمیایی را خنثی کند.

1918-1927 – اولین غشای میکروفیلتراسیون

ریچارد زیگموند ، برنده جایزه نوبل ، اولین فیلتر غشایی و در حقیقت یک فیلتر غشایی بسیار ریز را در سال 1922 اختراع کرد. در سال 1927 ، با همکاری زیگموند ، شرکت دارویی سارتوریوس تولید تجاری فیلترهای غشایی را آغاز کرد. این محصول برای فیلتراسیون غذا ، خون و دارو در سطح میکروسکوپی بسیار حیاتی و پرکاربرد بود.

دهه 1940 – فیلترهای HEPA

فیلتر HEPA یکی از اولین فیلترهای هوا در پیشینه صنعت فیلتراسیون  است که بسیار کارآمد و موفق در جهان بود. برای قرار گرفتن در طبقه بندی به عنوان فیلتر HEPA امروزی ، در واقع فیلتر باید 99.97٪ ذرات هوا به اندازه 0.3 میکرون را فیلتر کند. فیلتر HEPA در دهه 1940 توسط ارتش آمریکا به عنوان بخشی از پروژه منهتن در تلاش برای محافظت در برابر سلاح های شیمیایی رادیواکتیو ساخته شد. در ساخت فیلترهای اولیه HEPA از آزبست بسیار استفاده می کردند.

دهه 1960 – فیلتراسیون متقاطع

در طول دهه 1960 ، فیلتراسیون جریان متقاطع به طور گسترده ای در فرآیندهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفت. این یک روش فیلتراسیون است که با هدف طولانی شدن عمر و کارایی یک فیلتر ، آب را به جای فیلتر مستقیم در واقع از طریق آن عبور می دهند.

1965 – فیلترهای پلی سولفون

پلی سولفون یکی از انواع بسیاری از پلاستیک های مدرن است که بازده فیلتراسیون را تغییر داده است. نقطه ذوب بالای آن و مقاومت در برابر آب ، کاربردش را برای بسیاری از اشکال فیلتراسیون ایده آل ساخته و به عنوان یک پلیمر ، تولید غشاها را به راحتی امکان پذیر می کند.

1980 – فیلترهای ذرات دیزل

فیلترهای ذرات دیزل به منظور کاهش آلودگی هوا و زدودن دوده و دود موتورهای دیزلی از آن کمک می کنند. استفاده از آنها در وسایل نقلیه جاده ای از اواسط دهه 80 آغاز شد و در دهه های بعدی تلاش هایی برای اجباری شدن آنها برای همه موتورهای دیزلی انجام شده است.

2010- فیلترهای فناوری نانو

پیشرفت در فناوری نانو جایی است که برخی از هیجان انگیزترین پیشرفت ها در فیلتراسیون اتفاق می افتد. از نانوذرات می توان برای از بین بردن باکتری ها و تجزیه غشاها استفاده کرد و به این ترتیب فیلتراسیون کارآمدتر و مقرون به صرفه تری امکان پذیر است.

2013- فرآیند جداسازی هوشمند – ایجاد آینده فیلتراسیون

فیلتراسیون و جداسازی دو حوزه ای است که پیشرفت در فن آوری به ما امکان می دهد فیلتراسیون بسیار کارآمدتری ایجاد کرده و با چالش های جهانی آلودگی ، پایداری و کمبود منابع بهتر مواجه شویم.

در فرآیند جداسازی هوشمند ، در واقع یک غشا میکرو فیلتر سرامیکی ایجاد شده است که می تواند از بسیاری از این پیشرفت ها بهره ببرد و راه حل های میکرو فیلتراسیون قوی را به محققان و صنعت ارائه دهد.