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技術(shù)文章

凈化過濾器基礎(chǔ)知識

閱讀:145發(fā)布時間:2022-11-17

 

凈化過濾器基礎(chǔ)知識

◎過濾概述
過濾材料
既有效地攔截塵埃粒子,又不對氣流形成過大的阻力。雜亂交織的纖維形成對粒子的無數(shù)道屏障,纖維間寬闊的空間允許氣流順利通過。

效率
m的粒子主要作慣性運(yùn)動,粒子越大,效率越高。
mm(微米)的粒子主要作擴(kuò)散運(yùn)動,粒子越小,效率越高;大于0.5m過濾器捕集粉塵的量與未過濾空氣中的粉塵量之比為“過濾效率”。小于0.1

阻力
纖維使氣流繞行,產(chǎn)生微小阻力。無數(shù)纖維的阻力之和就是過濾器的阻力。
過濾器阻力隨氣流量增加而提高,通過增大過濾材料面積,可以降低穿過濾料的相對風(fēng)速,減小過濾器阻力。

動態(tài)性能
被捕捉的粉塵對氣流產(chǎn)生附加阻力,于是,使用中過濾器的阻力逐漸增加。被捕捉到的粉塵形成新的障礙物,于是,過濾效率略有改善。
被捕捉的粉塵大都聚集在過濾材料的迎風(fēng)面上。濾料面積越大,能容納的粉塵越多,過濾器壽命越長。

使用壽命
濾料上積塵越多,阻力越大。當(dāng)阻力大到設(shè)計所不允許的程度時,過濾器的壽命就結(jié)束。有時,過大的阻力會使過濾器上已捕捉到的灰塵飛散,出現(xiàn)這種二次污染時,過濾器也該報廢。

靜電
若過濾材料帶靜電或粉塵帶靜電,過濾效果可以明顯改善。因靜電使粉塵改變運(yùn)動軌跡并撞向障礙物,靜電力參與粘住的工作。

◎過濾效率
在決定過濾效率的因素中,粉塵“量”的含義多種多樣,由此計算和測量出來的過濾器效率數(shù)值也就不同。實(shí)用中,有粉塵的總重量、粉塵的顆粒數(shù)量;有時是針對某一典型粒徑粉塵的量,有時是所有粉塵的量;還有用特定方法間接地反映濃度的通光量(比色法)、熒光量

(熒光法);有某種狀態(tài)的瞬時量,也有發(fā)塵全過程變化效率值的加權(quán)平均量。
對同一只過濾器采用不同的方法進(jìn)行測試,測得的效率值就會不一樣。離開測試方法,過濾效率就無從談起。

 
◎過濾器阻力
過濾器對氣流形成阻力。過濾器積灰,阻力增加,當(dāng)阻力增大到某一規(guī)定值時,過濾器報廢。
新過濾器的阻力稱“初阻力”;對應(yīng)過濾器報廢時的阻力值稱“終阻力”。

終阻力
終阻力的選擇直接關(guān)系到過濾器的使用壽命、系統(tǒng)風(fēng)量變化范圍、系統(tǒng)能耗。大多數(shù)情況下,終阻力是初阻力的2~4倍。

終阻力建議值
效率規(guī)格 建議終阻力 Pa
G3(粗效) 100~200
G4(初中效) 150~250
F5~F6(中效) 250~300
F7~F8(高中效) 300~400
F9~H11(亞高效) 400~450
高效與超高效 400~600

過濾器越臟,阻力增長越快。過高的終阻力值并不意味著過濾器的使用壽命會明顯延長,但它會使空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量銳減。因此,沒有必要將終阻力值定得過高。
低效率過濾器常使用直徑≥10m的粗纖維濾料。由于纖維間空隙大,過大的阻力有可能將過濾器上的積灰吹散,此時,阻力不再增高,但過濾效率降為零。因此,要嚴(yán)格限制G4以下過濾器的終阻力值。每個過濾段都應(yīng)安裝阻力監(jiān)測裝置。終阻力要靠儀表來判定,不能僅憑操作者的感覺。

◎容塵量
容塵量是在特定試驗(yàn)條件下,過濾器容納特定試驗(yàn)粉塵的重量。這里的“特定”是指:
a. 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)風(fēng)洞,以及相關(guān)試驗(yàn)與測量設(shè)備;
b. 比實(shí)際大氣粉塵顆粒大得多的標(biāo)準(zhǔn)“道路塵”;
c. 委托方與試驗(yàn)方商定、或標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)方法與計算方法;
d. 委托方與試驗(yàn)方商定的終止試驗(yàn)的條件。

容塵量與過濾器實(shí)際容納粉塵的重量沒有直接對應(yīng)關(guān)系,孤立的容塵量數(shù)據(jù)對用戶沒有任何意義。

◎可吸入顆粒物
空氣中的大顆粒粉塵被人的鼻腔阻攔,小顆粒粉塵可能隨氣流進(jìn)入氣管和肺部,這些粉塵被氣管和肺部的“巨噬細(xì)胞”吞食并消化,巨噬細(xì)胞吃不凈的那些細(xì)菌和病毒還會被白血球消滅掉。只有小于10
m人的鼻子的鼻毛、分泌物和黏膜可以將大多數(shù)大于10m的顆粒物以上的顆粒物去掉,剩下的“可吸入顆粒物”為TM5。mm以上的顆粒物,剩下的就是“可吸入顆粒物”,技術(shù)上標(biāo)為TM10。我們經(jīng)常聽到的“可吸入顆粒物”就是這個TM10。如果將5m空氣中的全部粉塵量為“總懸浮顆粒物”

可吸入顆粒物與健康效應(yīng)
濃度 mg/m3 健康效應(yīng)
總懸浮顆粒物 可吸入顆粒物
>0.29 >0.20 免疫功能改變的閾濃度,居民呼吸道疾病患病率開始增加。
0.21 0.15 居住區(qū)空氣日平均允許濃度。
<0.16><0.11>

◎化學(xué)過濾器
化學(xué)過濾器清除空氣中的氣體污染物。在通風(fēng)和空調(diào)領(lǐng)域,化學(xué)過濾器使用活性炭作為主要過濾材料。化學(xué)過濾器典型應(yīng)用場所有:芯片廠、核工業(yè)、飛機(jī)場、環(huán)保、博物館等,有些家電中也使用了化學(xué)過濾材料。

化學(xué)過濾原理
化學(xué)過濾器有選擇性地吸附有害氣體分子,而不是像普通過濾器那樣機(jī)械地清除雜質(zhì)。
活性炭材料中有大量肉眼看不見的微孔,其中絕大部分微孔的孔徑在5Å~500Å之間,單位材料中微孔的總內(nèi)表面積可高達(dá)700~2300m2/g,也就是說,在一個米粒大小的活性炭顆粒中,微孔的內(nèi)表面積相當(dāng)于一個大客廳內(nèi)墻面的大小。
沒有明顯化學(xué)反應(yīng)的吸附稱為物理吸附,這種吸附主要靠的是范德瓦爾斯力。空氣中沸點(diǎn)高(常溫或更高)的游離分子接觸活性炭后,有些在微孔中凝聚成液體并因毛細(xì)管原理呆在那,有些填滿與分子尺寸相當(dāng)?shù)奈⒖锥c材料成為一體。大氣中的氮?dú)狻⒀鯕狻⒍趸肌錃狻鍤獾戎饕煞值姆悬c(diǎn)都很低,活性炭吸附不了它們。普通活性炭是疏水性材料,所以對水蒸汽的吸附能力也有限。此外,活性炭還能吸附某些空氣微生物并殺死它們。
經(jīng)化學(xué)處理而使材料與有害氣體產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的吸附稱化學(xué)吸附。活性炭靠范德瓦爾斯力抓

到氣體分子,材料上的化學(xué)成分與污染物起反應(yīng),生成固體成分或無害的氣體。進(jìn)行化學(xué)處理的主要方法是在活性炭中均勻地?fù)饺胩囟ǖ脑噭越?jīng)化學(xué)處理的活性炭也稱“浸漬炭”。
使用過程中,吸附能力會不斷減弱,當(dāng)減弱到某一程度,過濾器報廢。如果僅為物理吸附,用加熱或水蒸汽熏蒸的辦法可使有害氣體脫離活性炭,使活性炭再生。

 
活性炭材料
活性炭材料分顆粒炭、纖維炭、粉炭。
纖維活性炭由含碳有機(jī)纖維制成。它的孔徑小(<>

吸附性能
吸附容量。單位活性炭所能吸附污染物的量稱吸附容量。不同材料的吸附容量會不同;同一材料對不同氣體的吸附容量會不同;溫度、背景濃度改變,吸附容量也會變化。
滯留時間。空氣在活性炭層中逗留的時間稱滯留時間。滯留時間越長,吸附越充分。為保持足夠的滯留時間,炭層要足夠厚,過濾風(fēng)速要盡可能低。
使用壽命。新的活性炭吸附效率高,使用中效率不斷衰減,當(dāng)過濾器下游有害氣體接近允許的濃度極,過濾器報廢。報廢前的使用時間就是使用壽命,也稱有效防護(hù)時間。
選擇性。一般說來,在物理吸附中易被吸附的有:分子量大的氣體、沸點(diǎn)高的氣體、揮發(fā)性有機(jī)氣體。若活性炭經(jīng)化學(xué)浸漬,還可以清除平時難以對付的氣體,或突出對某類氣體的吸附能力。

活性炭過濾器的選用
影響活性炭過濾器吸附效果和使用壽命的主要因素有:污染物的種類和濃度、氣流在過濾材料中的滯留時間、空氣的溫度和濕度。
實(shí)際選用時,要根據(jù)污染物種類、濃度和處理風(fēng)量等條件,確定過濾器形式和活性炭種類。
活性炭過濾器的上下游均應(yīng)有好的除塵過濾器,其效率規(guī)格應(yīng)不低于F7。上游過濾器防止灰塵堵塞活性炭材料;下游過濾器攔住活性炭本身的發(fā)塵

過濾效率
計重法 Arrestance
試驗(yàn)塵源為大粒徑、高濃度標(biāo)準(zhǔn)粉塵。粉塵的主要成分是經(jīng)篩選的、規(guī)定地區(qū)的浮塵,再摻入規(guī)定量的細(xì)碳黑和短纖維。大多數(shù)國家規(guī)定使用美國亞利桑那荒漠地帶的“道路塵”(Arizona Road Dust),中國標(biāo)準(zhǔn)曾規(guī)定使用黃土高原某村落的塵土,日本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用

源于日本的“關(guān)東亞黏土”。測量的“量”為粉塵重量。
過濾器裝在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)風(fēng)洞內(nèi),上風(fēng)端連續(xù)發(fā)塵。每隔一段時間,測量穿過過濾器的粉塵重量或過濾器上的集塵量,由此得到過濾器在該階段按粉塵重量計算的過濾效率。最終的計重效率是各試驗(yàn)階段效率依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。
計重法試驗(yàn)的終止試驗(yàn)的條件為:約定的終阻力值,或效率明顯下降時。這里的所謂“約定”是指客戶與試驗(yàn)者間的約定,或試驗(yàn)者自己的規(guī)定。顯然,約定終止試驗(yàn)的條件不同,計重效率值就不同。
終止試驗(yàn)時,過濾器容納試驗(yàn)粉塵的重量稱為“容塵量”。
計重法用于測量低效率過濾器,那些過濾器一般用于空調(diào)系統(tǒng)中的預(yù)過濾。
計重法試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn),不能用于制造廠的日常產(chǎn)品性能檢驗(yàn)。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):美國ANSI/ASHRAE 52.1-1992,歐洲EN779-1993,中國GB12218-89。

比色法 Dust-spot
試驗(yàn)臺和試驗(yàn)粉塵與計重法所用相同。粉塵“量”為采樣點(diǎn)高效濾紙的通光量。
在過濾器前后采樣,采樣頭上有高效濾紙,顯然,過濾器前后采樣點(diǎn)高效濾紙的污染程度會不同。試驗(yàn)中,每經(jīng)過一段發(fā)塵試驗(yàn),測量不發(fā)塵狀態(tài)下過濾器前后采樣點(diǎn)高效濾紙的通光量,通過比較濾紙通光量的差別,用規(guī)定計算方法得出所謂“過濾效率”。最終的比色效率是試驗(yàn)全過程各階段效率值依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。
終止試驗(yàn)的條件與計重法條件相似:約定的終阻力值,或效率明顯下降時。
比色法用于測量效率較高的一般通風(fēng)用過濾器,空調(diào)系統(tǒng)中的大部分過濾器屬于這種過濾器。比色法曾是國外通行的試驗(yàn)方法,這種方法逐漸被計數(shù)法所取代。
嚴(yán)格的比色法是破壞性試驗(yàn)。
相關(guān)標(biāo)準(zhǔn):美國ANSI/ASHRAE 52.1-1992,歐洲EN 779-1993。

 
 

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