烧结滤芯介绍以及应用
烧结金属介质非常适用于要求长寿命的最苛刻的工业应用，而且其他介质通常不是经济有效的解决方案。作为实例，利用烧结金属介质的过滤技术在处理和处理含有放射性物质的流体中,许多液体/固体和气体/固体分离应用中提供了优异的性能。目前，许多类型的过滤介质，从单次使用（一次性）到半永久性，被用于分离颗粒物质。然而，半永久性介质通常是可清洗的，不论是在线还是离线，并且用于在恶劣环境中可持续的，通常多年的使用寿命。这些苛刻的环境，可能涉及腐蚀性流体，高温，高压或高压，通常需要连续过滤服务，非常适合采用半永久烧结金属介质的全金属过滤系统。通常制造成管状金属元件的烧结金属介质已被证明具有高的颗粒去除效率，并证明了可靠性，这对于要求苛刻的液体/固体和气体/固体分离过程独特地提供了优异的性能。过滤器元件以及在某些情况下整个过滤器是可焊接的;因此，滤芯自带的密封消除了对潜在有问题的密封。这些介质提供了一个极好的滤网屏障，以确保颗粒去除，保护下游设备，产品分离，和或符合健康，安全和环境法规。烧结金属介质的典型应用包括：1）用于各种核和放射性废物处理应用的气体和液体过滤系统，2）在能源部（DOE）资助下开发的全金属高效颗粒空气（HEPA）过滤器，作为替代传统HEPA过滤器，使用传统玻璃纤维制造，用于不同核场所的高放废物（HLW）油箱通风系统; 3）用于压缩气体管线，公用设施管线，通风口的小流量在线气体过滤器线和气体采样线典型地在实验室和使用放射性材料的小型先导测试系统中发现。这些过滤器实例采用了广泛的过滤技术，例如用于废液浓缩的大规模错流过滤系统，主要利用表面颗粒过滤的原位反向脉冲可清洗气体过滤系统，以及较小的在线气体过滤器利用深度过滤去除颗粒。
介绍
核工业和放射性废物处理中使用了无数的过滤技术。这些技术应用于液体和气体流，包括广泛的非腐蚀性高腐蚀性（苛性或酸性）化学成分，含有大量颗粒物质，以及各种系统温度和压力。过滤器被用来提供一个积极的屏障，以确保去除颗粒，保护下游设备，产品分离和/或符合健康，安全和环境法规。
目前，许多类型的过滤介质，从单次使用（一次性）到半永久性，被用于分离颗粒物质。这些介质包括纤维（纤维素，玻璃和聚合物），织物，陶瓷，聚合物膜，金属网和烧结金属介质（粉末和纤维）。然而，半永久性介质通常是可清洗的，不论是在线还是离线，并且用于在恶劣环境中可持续的，通常多年的使用寿命。例如，传统上由作为一次性处理介质的玻璃纤维介质组成的HEPA过滤器广泛用于空气和气体过滤系统。这些HEPA过滤器通常在紧凑的过滤器元件中使用高度打褶的薄介质片，并且旨在作为一次性使用的一次性过滤器。根据定义，对于0.3微米（μm）热生成的邻苯二甲酸二辛酯（DOP）颗粒，HEPA过滤器的最小颗粒收集效率为99.97％。
针对给定应用选择合适的颗粒分离技术是由许多标准驱动的，这些标准通常看似矛盾（例如压降低，过滤性能最高和
寿命长，成本低）。与系统操作条件相关的选择标准包括温度，压力，气体组成，颗粒组成，气体和/或颗粒物质的腐蚀性，颗粒尺寸分布和合适的压差。与过滤要求相关的选择标准包括颗粒分离程度，下游颗粒排放要求，连续使用与间歇使用，服务年限（例如日，月，年），一次性或可清洁介质，在线与离线清洁并展现了过滤技术的稳健性。经济标准包括系统资本成本，运营成本，处置成本和生命周期成本。
本文介绍了烧结金属介质的属性及其在工业过滤系统中的应用。主题包括制造方法，媒体的物理特性，过滤基础和系统设计。将讨论过滤介质上或过滤介质内颗粒捕集的基本过程，操作方法和沉积颗粒物质的在线清洗。提供了用于核工业中的烧结金属过滤器和放射性废物处理的代表性过滤应用的说明性示例。
烧结多孔金属过滤介质
在过去的50年里，烧结金属介质已被用于无数的分离应用。由金属粉末或金属纤维制成的烧结多孔金属介质广泛用于化学，石化，发电，医药/医疗，食品和饮料以及需要过滤的半导体工业中的工业气体和液体过滤工艺保护下游设备，过程分离或符合健康，安全和环境法规。使用半永久性介质的过滤器具有成本效益，因为这些单元可以使停机时间最小化，关闭和自动操作，操作人员干预最少，维护频率也较低。
正确选择具有合适孔径，强度和耐腐蚀性的过滤介质，可实现长期的过滤操作，同时保持高效率的颗粒。烧结多孔金属介质符合这些标准，并提供高去除效率，以满足当今工业应用更严格的排放标准。具有稳定的多孔基体，精确的泡点规格，紧密的厚度公差和均匀的渗透性的特殊设计和工程烧结多孔金属介质的开发确保了可靠的过滤性能，有效的反吹清洗和长的在线使用寿命。
由各种金属合金制成的金属过滤器的特性允许其在极端条件下使用：高温，高压和腐蚀性气氛。根据金属合金的选择，工作温度可高达1000°C。烧结金属过滤器的主要优点是：强度和断裂韧性，高压和高温能力，高抗热震性，耐腐蚀性，可清洁性，全焊接装配，使用寿命长。
烧结金属介质已经证明了高的颗粒效率去除，可靠的过滤性能，有效的反洗能力和长时间的在线服务。这些过滤器可以使用表面或深度介质提供99.9％的颗粒捕获效率（通常大于99.97％，高达99.9999999％）。除了过滤效率的考虑，同样重要的标准还包括耐腐蚀性，使用温度下的机械强度，滤饼释放（反吹可清洁性）以及长时间的使用寿命。这些问题对于实现成功，成本有效的操作至关重要。这种过滤介质的寿命（过滤器的使用寿命）将取决于其颗粒保持能力和相应的压降。这个积累的蛋糕可以周期性地使用反吹周期去除。回吹循环和过滤器压降回收的有效性是滤饼和过滤介质中累积颗粒性质的关键函数。
烧结的金属介质可以被认为是具有全焊接结构的半永久介质。金属过滤器的一个优点是它们被焊接到金属硬件上以获得牢固的密封接头。媒介可以承受媒介转移的压力。金属过滤器的固有韧性提供了持续的，反向脉冲操作的持续时间。对于高温应用，需要处理诸如蠕变 - 疲劳相互作用和高温腐蚀机制等附加标准。使用半永久性介质的过滤器具有成本效益，因为这些单元可以使停机时间最小化，关闭和自动操作，操作人员干预最少，维护频率也较低。
图1.烧结金属粉末介质和烧结纤维金属介质的电镜下照片。
烧结粉末金属介质
烧结金属介质通过将金属粉末压制成多孔片材或多个管材，然后进行高温烧结来制造。典型烧结金属粉末介质的扫描电子显微照片如图1所示。粉末尺寸，压制和烧结操作的组合定义了多孔介质的孔尺寸和分布，强度和渗透性。烧结金属介质的最大孔径是通过使用ASTM标准E-128的小瓶法测定的。介质等级名称相当于过滤器的平均流量孔径或平均孔径。烧结金属粉末介质的级别分别为0.1,0.2,0.5,1,2,5,10,20,40和100级。介质级别为0.2至20的液体介质的过滤级别介于1.4和35μm之间。气体过滤的额定值从0.1到绝对值。
如图2所示，过滤筒可以由片材或异压管制成，并具有全部的焊接结构。如图2所示，这些滤芯可以组装成滤芯。过滤介质的设计和设计采用了稳定的多孔基质，精确的泡点规格，紧密的厚度公差和均匀的渗透性，确保可靠的过滤性能，有效反洗清洗和长时间的在线使用寿命。这些控制良好的气孔对于确保从工艺流体中有效去除颗粒，以及在反冲洗过程中随后的颗粒去除是必不可少的。
烧结金属介质的永久性结构允许以多种方式清洁过滤器滤芯，而无需介质移动。合适的耐腐蚀性和介质级合金的选择可以确保分离过程中的液体纯度或气体。过程过滤器中的原位清洗是通过液体或气体反洗。使用相容材料进行化学清洗或者在清洁剂溶液中进行超声波清洗将会去除过滤介质中的不溶性污染物。烧结金属介质有各种各样的耐腐蚀合金，包括：不锈钢316L，304L，310,347和430; Hastelloy B，B-2，C-22，C276，N和X; Inconel®600,625和690; Monel®400;镍200;合金20;和钛。
根据合金材料和大气条件，烧结多孔金属提供400至950°C的温度范围。表I显示了几种烧结金属合金的高温使用温度。
烧结金属过滤元件可以承受超过210巴（3000磅/平方英寸）的压差。烧结金属是具有全焊接结构的永久介质。媒体可以承受没有媒体迁移的压力峰值
过滤性能取决于介质特性，可用的表面积和应用的工艺条件。颗粒截留，介质均匀性，颗粒脱落和清洁性对过滤器操作系统至关重要。实验室可行性评估为确定滤器设计规范提供了一个合适的基础中试规模测试确保过滤器符合工艺条件下的操作规范。
烧结金属纤维介质
金属纤维过滤介质由非常薄（1.5〜80μm）的金属丝均匀铺设而成，形成接触点处烧结的三维非织造结构。典型烧结金属过滤介质的扫描电子显微照片如图1所示。这些介质明确设计用于表面或深度过滤器。采用单层或多层结构，每层由可能不同直径的纤维组成，以获得最佳性能，例如压降，过滤效率，颗粒负载能力和介质强度。多层材料具有渐变的设计，因此污物容纳量更高，因此寿命更长。最终的过滤等级由每个使用层的重量，层的纤维组成和几个层的组合决定。高多孔结构（高达85％）的可用性提供了非常高的渗透性，并因此具有低的压降。
由各种金属合金制造的用于气体过滤应用的金属纤维过滤器的特性允许在极端条件下使用：高温，高压和腐蚀性气氛。烧结金属过滤器的主要优点是：强度和断裂韧性，高压和高温能力，高抗热震性，耐腐蚀性，可清洁性，全焊接装配，使用寿命长。
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纤维金属介质具有比粉末金属介质更高的孔隙率，从而导致更低的压降。对于高温或腐蚀性应用，贝卡尔特开发了除AISI 316L不锈钢之外的其他合金纤维。 Inconel®601和Fecralloy®用于高温（分别高达560°C和1000°C），而合金HR可承受高达600°C的高温和潮湿的腐蚀环境。
金属过滤器的固有韧性提供了持续的，反向脉冲运行的长时间。对于高温应用，需要处理诸如蠕变 - 疲劳相互作用和高温腐蚀机制等附加标准。使用半永久性介质的过滤器具有成本效益，因为这些单元可以使停机时间最小化，关闭和自动操作，操作人员干预最少，维护频率也较低。
正确选择具有合适孔径，强度和耐腐蚀性的过滤介质，可实现长期的过滤操作，同时保持高效率的颗粒去除。液体过滤的过滤等级为2至35微米绝对值。燃气的过滤等级从0.1到10微米绝对值。
过滤基础和媒体设计
了解颗粒分离的基本动态，当流体流通过过滤介质时，随后的滤饼去除（如果适用于特定的应用）对于优化适当介质的选择以及成功实现过滤器的设计和操作至关重要。从过滤的角度来看，过滤的两种基本模式是死角（常规）和错流。另外，颗粒捕获的位置对于给定应用而言更复杂的过滤介质设计和选择，即主要被捕获在介质深度（深度过滤）或介质表面（表面过滤）内的颗粒。
过滤过程分为两种截然不同的过滤模式：死端（常规）和错流，如图3所示。两者中最常见的是死端或常规过滤，其中所有的流体流过介质并且在介质上或内部发生颗粒分离。而在错流过滤中，只有一小部分（通常是5-10％）的输入流体通过介质。这种流动通常被称为滤液或渗透物。颗粒分离发生在介质的表面，然后累积的颗粒物质随后被重新带回到主流中，在那里通过过滤元件的远端作为更浓缩的流出来。
用于死端过滤的两种颗粒过滤是深度过滤和表面过滤。在深度过滤的情况下，颗粒被捕获在介质内;而在表面过滤中，如术语解释，它们在随后形成颗粒滤饼的表面处被保留。这两种类型必须考虑，以确保适当的媒体设计和给定的工业应用。
气体和液体服务中的深度过滤主要用于必须分离低颗粒水平的应用中，例如保护下游设备，净化产品或满足健康，安全和环境要求。颗粒渗透到介质中并随后被捕获在其多层结构内。这种多层结构防止了介质的过早阻塞，并增加了颗粒保持和在线使用寿命的能力。因为颗粒被捕获在介质深处，所以过滤器要么只能使用一次，要么脱机清洗。这种离线清洗可以用溶剂，超声波振动，热解，蒸汽清洗或水回冲洗完成。
大多数液体应用中的表面过滤主要利用通过应变（筛分）机制捕获颗粒，其中大于过滤介质的孔径的颗粒在过滤器的上游表面处被分离;它们的尺寸防止它们进入或穿过孔开口。在气体服务中，颗粒通过另外的捕获机制被捕获在过滤器表面上或其附近，即主要是阻塞，拦截和扩散。对于液体和气体过滤服务，随着更多的含有颗粒的流体被迫进入过滤介质，随后的颗粒积聚为厚度增加的滤饼。由于其可能更精细的孔隙结构，滤饼可以有助于分离比过滤介质所能实现的更细的颗粒。但是，滤饼必须表现出足够的孔隙度，以便随着过滤的进行继续流过滤饼。由于大多数表面过滤器不是非常光滑的或具有完全一致的孔隙结构，所以可能发生一些会影响过滤器寿命的较细颗粒的深层过滤。因此，选择最佳的介质等级和颗粒尺寸分布，特别是更细的颗粒，对于实现长的过滤器操作寿命是至关重要的。
对于颗粒污染程度低的气体，通过在多孔介质深处捕获颗粒进行过滤是实现高水平颗粒效率的关键。烧结金属的结构提供了捕获颗粒的曲折路径。继续的颗粒捕获可以导致在介质表面上形成沉积颗粒的滤饼，因为颗粒现在被捕获在先前沉积的颗粒上，首先填充（阻塞）表面孔并随后收集在介质表面上。这种过滤器的寿命将取决于其颗粒容纳能力和相应的压降。
在气体和液体服务中使用的高颗粒负载应用中使用的过滤器通常在线反脉冲清洗以提高过滤器寿命。在这里，操作过滤机构变成滤饼过滤器，因为介质是专门设计的以确保表面过滤
和通过脉冲反吹清洁去除滤饼微粒的可能性。如图4所示，在过滤介质的表面上形成颗粒饼，其成为过滤层并引起额外的压降。如图4所示，压降随着颗粒负荷的增加而增加。一旦在过滤周期内达到终端压力，过滤元件就会吹出一股干净的气体脉冲以除去滤饼。如果正确选择过滤介质中的孔径，介质的压降可以恢复到初始压降。然而，如果颗粒在正向流动期间滞留在多孔介质中，并逐渐加载介质，那么在清洗循环之后压降可能不会完全恢复。清洁“回收”压降的增加示于图4中。最佳设计应用导致回吹清洁循环之后清洁（回收）压降的最小增加，并且更重要的是确保初始系列之后的平衡操作条件反吹周期。
清洁周期和压降恢复的有效性是滤饼和介质孔径性质的关键函数。滤饼强度取决于尘埃颗粒的形态和尺寸分布，静电和化学相互作用以及滤饼的水分含量。
面速度和粒径是影响过滤介质上或过滤介质内捕集颗粒的程度和位置的因素。面速度（通量被定义为过滤器系统
图4.表面过滤期间的颗粒负载和脉冲反吹期间随后的滤饼卸料以及滤饼形成期间的典型压降曲线以及通过脉冲反吹清洁的周期性去除。类似的循环适用于气体和液体系统。
确保在脉冲反吹清洁循环期间有足够的滤饼去除。在液体服务中，最佳通量率通常为10至20升/分钟/平方米（0.3至0.5加仑/平方英尺）。
过滤系统的设计和操作
适当选择具有合适孔径，强度和耐腐蚀性的过滤介质可实现长期的使用寿命。选择液体/固体和气体/固体分离的过滤器设计，产生所需的滤液，最大限度地减少反冲洗或排污，并最大化吞吐量。
液体服务
在图5中图示了四种类型的过滤器配置，通常用于过程应用的液体服务。这些描述如下：
1.）外部过滤：传统的液体/固体屏障分离发生在封闭端管状过滤元件（LSP）的外围。气体辅助气动脉冲反冲洗已被证明是烧结多孔金属过滤器最有效的清洗方法。
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内外过滤：在封闭端管状过滤元件（LSI）内部发生固/液屏障分离。 LSI反冲洗模式包括：a）全壳浆反冲洗，b）空壳浆反冲洗，c）空壳和空滤芯反冲洗，d）空壳湿饼排放。
3.）内外多模过滤：液体/固体（阻隔或错流）分离发生在开放式管状过滤元件（LSM和LSX）的内部。元件密封在两个管板内，如图2所示。使用多选项顶部或底部进料口进行过滤。具有进料再循环功能的LSM过滤器已经在几个连续的环流反应器系统中得到证明。向下的速度控制催化剂的滤饼厚度，速度越低，所得滤饼越厚。过滤器反冲洗模式类似于LSI反冲洗模式，还包括缓冲和固定类型的反冲洗，允许浓缩固体而不会排空过滤器元件或外壳。连续回路反应器系统可能不需要反洗。
多孔金属交叉流动（LSX）过滤器主要用于浓缩或澄清颗粒固体的液体悬浮液。 LSX过滤系统可以在一次通过或再循环模式下运行。含有悬浮固体的液体的连续液体取样是一次通过系统的最常用的方法。固体悬浮液的单程浓缩需要多个串联的过滤器模块，并且在高通量过程中经济上具有吸引力。大多数LSX过滤器应用都设置在带有储罐的再循环回路中。泵头为固体/液体分离提供压力。轴流量通过过滤器浆液出口处的背压控制阀进行调节。用滤液流量阀控制滤液通量和跨膜压力以稳定动态膜。过滤器以预设的时间间隔或在低滤液流量时反冲洗。
如图3和图5所示，原料浆料以轴向流动的方式泵送通过元件，而透明滤液由跨膜压力径向向外驱动到壳体中，如图3和5所示.LSX过滤器通常以1至6m / s 20英尺/秒）以使固体保持悬浮状态并从过滤器表面重新夹带积聚的固体。轴向流体流动产生不断扫过介质表面的切向剪切力。轴流的限制因素是泵送成本和颗粒磨损。在70-410kPa（10至60psid）的跨膜压力下，典型的通量，即每单位面积的滤液流速趋于4至10l / min / m3（0.1至0.25gpm / ft2）。但是，某些应用的通量为1，而其他应用则可以高达60 l / min / m3（1.5 gpm / ft2）的速率运行。建议使用测试来优化给定固液体系的流量，作为介质，轴向速度和跨膜压力的函数。
液体和气体过滤系统的可扩展性允许适应高流速和增加的固体容量。过滤装置适用于分批或连续过程。建议在流量允许的情况下使用单壳体过滤器系统，在反洗之前可以停止流动几分钟，或者如果在维护时可以允许离线时段。在需要连续流量的情况下，建议使用两个过滤器双重系统，并且可以允许短时间的离线维护。即使在维护期间，也建议使用三种过滤系统进行连续操作。
煤气服务
气体/固体过滤系统应用工作在两种基本工艺设计之一中，即连续工艺过滤器或最终（或陷阱过滤器）。这两种设计都非常适合于烧结多孔金属元件。在典型的操作模式中，两种设计都以类似的方式运行，气体流过介质，而颗粒被保留并积聚在介质上。两者的根本区别在于固体去除和元素再生的频率和方法。关于使用何种类型的过滤器的决定取决于单独的过程参数以及主要在进料流中的固体负载。
最后的或陷阱过滤器用于基本上清洁的物流，其目标是抛光或保护下游工艺和设备。这些过滤器不适用于现场清洁，固体清除需要拆卸。元件通常使用化学或超声波方法进行外部清洁。清洁间隔随固体负荷和进料气而变化。
连续过程过滤器非常适用于含有重度颗粒的负载物流或含有有害物质的过程。同样，清洁或回吹间隔取决于固体的负载量。典型的时间范围从1到2分钟到几个小时。反吹周期可以手动或自动启动
图6. GSP过滤器（顶部）的示意图显示过滤（正向）流动和反吹（反向）流动过程中的气体流量和GSV过滤器，显示过滤（正向）流量和过滤器部分的脉冲反吹（反向）过程中的气体流量元素。
按时间推移或差压。图4示出了在过滤器工作寿命的初始和后续平衡部分期间的一系列过滤器清洁循环。
对于需要在线反吹清洗的工艺气流，两种不同的连续工艺过滤器设计。这两种类型的过滤系统如图6所示。这些系统非常适合自动化过程控制，包括元素的现场清洗，但方式有些不同。
两个过滤器配置的滤筒上的颗粒负载是相似的。在过滤循环过程中，气体/固体混合物进入装置并流向烧结金属滤筒的外部，在其中保留固体。 “清洁的”气体通过滤芯壁进入增压室，并从过滤系统排出。
过滤系统的正向流动（过滤循环）和反向流动（反吹清洗）如图6所示。达到给定压差或循环时间后，进料停止，并开始回流循环。过滤器被隔离，气体进入气体入口。相反
过滤器系统的正向流动（过滤循环）和反向流动（反吹清洗）如图6所示。该系统以最小的背脉冲气体要求提供高产量。烧结金属筒式过滤器在单元保持联机状态下顺序排列并回流。当实现预定的差压或循环时间时，元件被回流以去除滤饼。在线时，一股高压气体通过上游电磁阀进入喷嘴歧管。反吹气体离开喷嘴并进入夹带来自集气室的气体。由此产生的气体流动会使滤饼脱落的元素产生高能量背脉。蛋糕落入卸料斗并被取出。回吹气体的反向脉冲通常持续2至3秒。只有一部分元素在任何时候都被脉冲净化，而其余部分继续在过滤模式下运行，从而确保处理气流的连续流动。
液体和气体过滤系统的适当介质和系统操作条件的选择通常通过扩展测试来获得，以获得性能效率和期望的操作速率。反吹后的回收压降可以确定，以确保长期趋势。最佳的操作条件是长使用寿命的标准。
正确的颗粒负荷和脉冲反吹清洗对于选择最佳操作系统条件至关重要。平衡恢复压差，如图3所示，通常在25个反吹周期内发生，但取决于介质选择，面速度和颗粒特征（即尺寸，形状和组成）。
应用案例研究
本节介绍了四种广泛用于核废料和放射性废物处理的烧结多孔介质的应用。选择这些来说明气体和液体应用中的烧结金属过滤器的典型用途。第一种情况描述了设计和使用在一些核和放射性废物处理应用中的液体错流过滤系统。第二种情况描述了设计和用于一些核和放射性废物处理应用的反吹气体过滤系统。第三种情况是在美国能源部资助下开发的全金属HEPA过滤器，作为用传统玻璃纤维制造的传统HEPA过滤器的替代品。过滤系统的一个具体应用是可能取代目前在美国不同核场所使用的高放废物（HLW）油箱通风系统中使用的玻璃纤维HEPA过滤器。第四种情况描述了在小流量压缩气体管线，排气管线和气体采样管线上使用的在线气体过滤器。
烧结金属介质作为过滤介质的多功能性表现在其适用性广泛的过滤技术和应用在气体和液体应用在核和放射性废物处理应用。这些过滤器实例采用了广泛的过滤技术，例如用于浓缩液流中的颗粒物质的大规模交叉流过滤系统，主要利用表面颗粒过滤的原位反脉冲可清洗气体过滤系统，在线气体过滤器利用通过深度过滤去除颗粒。
案例研究1：错流液体过滤器应用
二十多年来，使用金属粉末过滤介质的错流过滤器系统已被用于各种尺寸的核燃料处理系统和放射性物质的去除或浓缩和刺激颗粒物质。这些工作大部分都与汉福德和萨凡纳河流域的能源部合同有关。
例1：
核燃料制造商使用LSX错流过滤器预浓缩悬浮在重铀酸铵（ADU）溶液中的氧化铀粉末，用于随后的离心分离。在这个处理步骤中，以非常低的浓度发生微粒，其中离心将是低效的。储存在平板罐中的ADU溶液分批浓缩至总悬浮固体重量的4％。远程操作和高效的罚款回收在很短的时间内将LSX过滤系统的成本返回给客户
例2：
核废料处理器从放射性溶液中去除悬浮固体，所述放射性溶液通过四（4）个串联操作的LSX错流过滤器进入铯吸附柱。目的是保护填充床吸附器防止堵塞和结垢，同时提供连续流动。来自LSX过滤器的浓缩液返回现场的废弃垃圾箱，并与新鲜的洗涤液混合。所有的焊接设计都需要防止辐射退化密封介质绕过。
例3：
另一个放射性废液处理实例在萨凡纳河流域的盐废物处理设施（SWPF）的盐废物处理设施中使用错流过滤器，用于处理含有放射性成分的苛性盐废物。其目的是使用间歇方法将固体从0.07重量％浓缩至7重量％固体，这将需要多次再循环液体浆料通过错流过滤器。操作条件为温度20至40℃。多孔金属元件的外径为12.7mm，长度为3.0m，介质壁厚为0.90mm。材料是316L不锈钢。错流过滤器系统包含220个元件以处理48L / min的滤液流量。
案例研究2：气体反吹过滤器
以下实例说明在回吹式气体过滤器系统中使用金属粉末和金属过滤介质。
例1：
生产二氧化铀的方法利用HyPulse气体/固体文丘里脉冲（GSV）回吹烧结金属过滤器从工艺窑回收氧化铀细粒。烧结金属过滤器必须承受300℉（150℃）的窑尾气流温度，并且对气体成分具有化学耐受性。与这种转换有关的主要风险是化学和放射性的。转换过程使用强酸和强碱，将氧化铀转化为可溶形式，导致可能吸入铀。另外，腐蚀性化学物质可能引起火灾或爆炸危险。成功的现场应用和实验室支持提供了性能数据，导致1984年第一台商用过滤器安装投入运行，用于铀转化工厂。完全封闭的GSV过滤器以99.999％的效率运行，对过滤器的固体负载非常低，且不经常发生反冲。关键操作参数包括过滤器的受控接近速度，高效率，以及使用文丘里反吹进行连续操作。
例2：
放射性废物处理的一些应用利用气体/固体文丘里脉冲回吹烧结金属过滤器。以下是放射性废气工艺流程中工艺气体过滤器的典型应用示例：
系统运行条件为350°C，气体流量为30 m3 / hr（17.5 ACFM），在大气至次大气条件下的气体压力，UO3颗粒主要在1至50μm尺寸范围内。过滤介质是316L不锈钢。
系统运行条件为600-700℃，气体流量9100m3 / hr（5360ACFM），气体压力13-55kPa（2-8psig）。过滤介质是铬镍铁合金625。
系统运行条件为120-250℃，气体流量13000立方米/小时（7650ACFM），气体压力接近大气。过滤介质是铬镍铁合金601。
系统运行条件为16-200℃，气体流量510立方米/小时（300ACFM），气体压力接近大气。过滤介质是316L不锈钢。
案例研究3：气体反吹过滤器
全金属HEPA过滤器已被开发作为用传统玻璃纤维制造的传统HEPA过滤器的替代品。该金属过滤器利用由镍金属粉末制造的烧结多孔金属介质来显影。目前一种具体的应用是可能取代玻璃纤维HEPA过滤器
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图7.可再生HEPA过滤器系统示意图可清洗介质气体过滤器系统清洗液罐过滤器束段离心分离器段废气入口排气污水接收器回气供气真空鼓风机
用于美国多个DOE核废料贮存场所的高放废物（HLW）储罐通风系统。由于玻璃过滤器由于冷凝而劣化，所以玻璃过滤器寿命缩短，因此在使用时必须进行处理。处理过程成本高，产生固体废物，并且由于现场人员有暴露于辐射的危险，所以是危险的。萨凡纳河技术中心（SRTC）于1996年开始研究使用多孔金属作为HEPA过滤材料。随后，这一努力得到了DOE资助的开发。
HEPA过滤器用于在美国能源部核处理场所发现的HLW液体放射性废物储罐的进口和出口通风系统。大约有300个地下储罐，每个约3800立方米（100万加仑）的尺寸，并配备了一个通风系统，旨在维持储罐内的气体在约250Pa（1英寸水柱）的轻微负压下，以防止泄漏放射性污染物，避免液舱顶部积聚氢气。以大约850立方米/小时（500立方英尺/分钟）的流量连续通过储罐顶部空间的通风空气将在其积聚到危险水平之前带走任何氢气。
根据美国能源部的资助，该项目开发了一种新技术，用可再生和更耐用的过滤器代替玻璃纤维HEPA过滤器。针对这种应用开发了圆柱形镍烧结多孔金属过滤元件。镍过滤器通过用原位喷雾清洗清洗脏表面来清洁。温度，湿度，湿度和其他与高放废液箱有关的因素不会影响金属介质;从而导致预期的至少15年的长使用寿命。过滤器有多个管状元件焊接到两个管板上，以实现可靠的密封和完整性。所有的建筑材料都是不锈钢或镍。
当根据用于HEPA过滤器的标准ASTM DOP测试进行测试时，镍过滤器实现了0.3微米的邻苯二甲酸二辛酯（DOP）气溶胶的去除效率，范围从99.975至99.999％。其中一个达到99.999％去除效率的元素随后用模拟污泥/盐粒子和大气粉尘原位堵塞并清洁7次。经过这些严格的测试，随后的DOP测试显示该过滤器仍然达到了99.999％的去除效率。
介质设计流量规格为9.1 m3 / min / m2（30 CFM / ft2），最大压差为0（3.5 psi）。所有
适当的处理能力。可再生HEPA过滤器系统（RHFS）的全面设计在其设计和操作中融入了几个重要特征。过滤器元件束是全焊接的组件，如果元件需要更换，则可以将其拆下并更换为单元。每个元件都有一个安装在其上面的喷嘴来清洁;它也可以通过浸泡和反洗技术来清洗。入口喷嘴包含旋风分离器，以初步去除大的悬浮物和液滴。测试表明通过过滤元件的污物负荷显着减少，这将延长清洗之间的操作时间。选择高容量鼓风机来克服金属元件的较高压降。鼓风机能够在比玻璃纤维HEPA过滤器目前使用的压降下操作系统。这个额外的容量进一步增加了过滤器的运行时间。 在开发过程的每个阶段都符合玻璃纤维HEPA过滤器的合适替换系统的设计要求，从而大大节省了成本。在实际的高水平垃圾箱上测试全面的操作系统，以充分展示纤维滤芯的性能和预期的成本节省。而HEPA镍介质和过滤器是为HLT开发的
案例研究4：在线气体过滤器在实验室通常使用的压缩气体管线，公用设施管线，排气管线和气体采样管线以及使用放射性材料的小型试验小型测试系统中使用了在线气体过滤器。粒子过滤要求是HEPA等级或更高。在线过滤器最初为半导体行业设计，对颗粒去除效率的要求> 99.9999999％，对于核应用来说是理想的，因为过滤器很容易满足效率和工艺要求。这些过滤器采用由金属粉末或金属纤维制成的深度过滤介质，其具有高的颗粒负载能力并且不意味着被清洁和重复使用。这些入口过滤器是为各种各样的操作条件而设计的。过滤器可以在高达250巴（3750磅/平方英寸）的压力下运行，温度高达450℃，流量从10到1500SLM。过滤器适用于由316L不锈钢，镍和哈氏合金C-22合金制成的介质
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从19到76厘米，并进入一系列标准的终端连接。这些在线过滤器去除供应气流中的污染物，去除由过程气体回流引起的过程颗粒物质，并防止颗粒污染物进入过程仪器和取样系统。根据过程，这些气体管线中的压力通常从部分真空到大气，范围可达700tor
发明内容烧结金属介质提供了过滤流体以去除放射性颗粒物质的有效手段，其是污染物或产物。这些介质非常适用于涉及高温，高压和/或腐蚀性流体（即气体或液体）的更高要求的应用。烧结金属介质的多功能性表现在其适用范围广泛的过滤技术和应用。本文介绍的过滤实例包括错流过滤
在线气体过滤器利用深度过滤去除颗粒。烧结金属过滤器应在介质设计参数范围内运行，以免因介质过早堵塞，过程操作条件波动或介质腐蚀而限制过滤器的使用寿命
