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凈化過(guò)濾器基礎(chǔ)知識(shí)

閱讀：148發(fā)布時(shí)間：2022-11-17

凈化過(guò)濾器基礎(chǔ)知識(shí)

◎過(guò)濾概述
過(guò)濾材料
既有效地?cái)r截塵埃粒子，又不對(duì)氣流形成過(guò)大的阻力。雜亂交織的纖維形成對(duì)粒子的無(wú)數(shù)道屏障，纖維間寬闊的空間允許氣流順利通過(guò)。

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

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

動(dòng)態(tài)性能
被捕捉的粉塵對(duì)氣流產(chǎn)生附加阻力，于是，使用中過(guò)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(guò)濾效率略有改善。
被捕捉的粉塵大都聚集在過(guò)濾材料的迎風(fēng)面上。濾料面積越大，能容納的粉塵越多，過(guò)濾器壽命越長(zhǎng)。

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

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

◎過(guò)濾效率
在決定過(guò)濾效率的因素中，粉塵“量”的含義多種多樣，由此計(jì)算和測(cè)量出來(lái)的過(guò)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(shí)是針對(duì)某一典型粒徑粉塵的量，有時(shí)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(shí)量，也有發(fā)塵全過(guò)程變化效率值的加權(quán)平均量。
對(duì)同一只過(guò)濾器采用不同的方法進(jìn)行測(cè)試，測(cè)得的效率值就會(huì)不一樣。離開(kāi)測(cè)試方法，過(guò)濾效率就無(wú)從談起。

◎過(guò)濾器阻力
過(guò)濾器對(duì)氣流形成阻力。過(guò)濾器積灰，阻力增加，當(dāng)阻力增大到某一規(guī)定值時(shí)，過(guò)濾器報(bào)廢。
新過(guò)濾器的阻力稱“初阻力”；對(duì)應(yīng)過(guò)濾器報(bào)廢時(shí)的阻力值稱“終阻力”。

終阻力
終阻力的選擇直接關(guān)系到過(guò)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(guò)濾器越臟，阻力增長(zhǎng)越快。過(guò)高的終阻力值并不意味著過(guò)濾器的使用壽命會(huì)明顯延長(zhǎng)，但它會(huì)使空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量銳減。因此，沒(méi)有必要將終阻力值定得過(guò)高。
低效率過(guò)濾器常使用直徑≥10m的粗纖維濾料。由于纖維間空隙大，過(guò)大的阻力有可能將過(guò)濾器上的積灰吹散，此時(shí)，阻力不再增高，但過(guò)濾效率降為零。因此，要嚴(yán)格限制G4以下過(guò)濾器的終阻力值。每個(gè)過(guò)濾段都應(yīng)安裝阻力監(jiān)測(cè)裝置。終阻力要靠?jī)x表來(lái)判定，不能僅憑操作者的感覺(jué)。

◎容塵量
容塵量是在特定試驗(yàn)條件下，過(guò)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(cè)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(jì)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(guò)濾器實(shí)際容納粉塵的重量沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)關(guān)系，孤立的容塵量數(shù)據(jù)對(duì)用戶沒(méi)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(huì)被白血球消滅掉。只有小于10m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T(mén)M5。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T(mén)M10。我們經(jīng)常聽(tīng)到的“可吸入顆粒物”就是這個(gè)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(kāi)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(guò)濾器
化學(xué)過(guò)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(guò)濾器使用活性炭作為主要過(guò)濾材料。化學(xué)過(guò)濾器典型應(yīng)用場(chǎng)所有：芯片廠、核工業(yè)、飛機(jī)場(chǎng)、環(huán)保、博物館等，有些家電中也使用了化學(xué)過(guò)濾材料。

化學(xué)過(guò)濾原理
化學(xué)過(guò)濾器有選擇性地吸附有害氣體分子，而不是像普通過(guò)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(jiàn)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(shuō)，在一個(gè)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(gè)大客廳內(nèi)墻面的大小。
沒(méi)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(duì)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(wú)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(guò)程中，吸附能力會(huì)不斷減弱，當(dāng)減弱到某一程度，過(guò)濾器報(bào)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(huì)不同；同一材料對(duì)不同氣體的吸附容量會(huì)不同；溫度、背景濃度改變，吸附容量也會(huì)變化。
滯留時(shí)間。空氣在活性炭層中逗留的時(shí)間稱滯留時(shí)間。滯留時(shí)間越長(zhǎng)，吸附越充分。為保持足夠的滯留時(shí)間，炭層要足夠厚，過(guò)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(guò)濾器下游有害氣體接近允許的濃度極，過(guò)濾器報(bào)廢。報(bào)廢前的使用時(shí)間就是使用壽命，也稱有效防護(hù)時(shí)間。
選擇性。一般說(shuō)來(lái)，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(shí)難以對(duì)付的氣體，或突出對(duì)某類氣體的吸附能力。

活性炭過(guò)濾器的選用
影響活性炭過(guò)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(guò)濾材料中的滯留時(shí)間、空氣的溫度和濕度。
實(shí)際選用時(shí)，要根據(jù)污染物種類、濃度和處理風(fēng)量等條件，確定過(guò)濾器形式和活性炭種類。
活性炭過(guò)濾器的上下游均應(yīng)有好的除塵過(guò)濾器，其效率規(guī)格應(yīng)不低于F7。上游過(guò)濾器防止灰塵堵塞活性炭材料；下游過(guò)濾器攔住活性炭本身的發(fā)塵

過(guò)濾效率
計(jì)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(guó)家規(guī)定使用美國(guó)亞利桑那荒漠地帶的“道路塵”（Arizona Road Dust），中國(guó)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(cè)量的“量”為粉塵重量。
過(guò)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(shí)間，測(cè)量穿過(guò)過(guò)濾器的粉塵重量或過(guò)濾器上的集塵量，由此得到過(guò)濾器在該階段按粉塵重量計(jì)算的過(guò)濾效率。最終的計(jì)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(jì)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(shí)。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(jì)重效率值就不同。
終止試驗(yàn)時(shí)，過(guò)濾器容納試驗(yàn)粉塵的重量稱為“容塵量”。
計(jì)重法用于測(cè)量低效率過(guò)濾器，那些過(guò)濾器一般用于空調(diào)系統(tǒng)中的預(yù)過(guò)濾。
計(jì)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(guó)ANSI/ASHRAE 52.1-1992，歐洲EN779-1993，中國(guó)GB12218-89。

比色法 Dust-spot
試驗(yàn)臺(tái)和試驗(yàn)粉塵與計(jì)重法所用相同。粉塵“量”為采樣點(diǎn)高效濾紙的通光量。
在過(guò)濾器前后采樣，采樣頭上有高效濾紙，顯然，過(guò)濾器前后采樣點(diǎn)高效濾紙的污染程度會(huì)不同。試驗(yàn)中，每經(jīng)過(guò)一段發(fā)塵試驗(yàn)，測(cè)量不發(fā)塵狀態(tài)下過(guò)濾器前后采樣點(diǎn)高效濾紙的通光量，通過(guò)比較濾紙通光量的差別，用規(guī)定計(jì)算方法得出所謂“過(guò)濾效率”。最終的比色效率是試驗(yàn)全過(guò)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(jì)重法條件相似：約定的終阻力值，或效率明顯下降時(shí)。
比色法用于測(cè)量效率較高的一般通風(fēng)用過(guò)濾器，空調(diào)系統(tǒng)中的大部分過(guò)濾器屬于這種過(guò)濾器。比色法曾是國(guó)外通行的試驗(yàn)方法，這種方法逐漸被計(jì)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(guó)ANSI/ASHRAE 52.1-1992，歐洲EN 779-1993。

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