凈化過濾器基礎(chǔ)知識(shí)
◎過濾概述
過濾材料
既有效地?cái)r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(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(dòng)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(jì)所不允許的程度時(shí)，過濾器的壽命就結(jié)束。有時(shí)，過大的阻力會(huì)使過濾器上已捕捉到的灰塵飛散，出現(xiàn)這種二次污染時(shí)，過濾器也該報(bào)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(dòng)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(jì)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(shí)是針對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(huì)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(shí)，過濾器報(bào)廢。
新過濾器的阻力稱“初阻力”；對應(yīng)過濾器報(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(huì)明顯延長，但它會(huì)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(shí)，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(gè)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(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(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(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始增加。
0.21 0.15 居住區(qū)空氣日平均最高允許濃度。
<0.16 <0.11 不引起小學(xué)生免疫功能改變的閾下濃度，不引起人群呼吸道患病率增加。
◎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?；瘜W(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(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?？諝庵蟹悬c(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)?、氧氣、二氧化碳、氫氣、氬氣等主要成分的沸點(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?；钚蕴靠糠兜峦郀査沽ψ?/span>
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?，所以?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(huì)不斷減弱，當(dāng)減弱到某一程度，過濾器報(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?。?50Å）、吸附容量大、吸附快、再生快。常用的纖維基材有酚醛、植物纖維、聚丙烯腈、瀝青。
吸附性能
吸附容量。單位活性炭所能吸附污染物的最大量稱吸附容量。不同材料的吸附容量會(huì)不同；同一材料對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?？諝庠诨钚蕴繉又卸毫舻臅r(shí)間稱滯留時(shí)間。滯留時(shí)間越長，吸附越充分。為保持足夠的滯留時(shí)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限時(shí)，過濾器報(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(shí)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(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(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(shí)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(jì)算的過濾效率。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)，過濾器容納試驗(yàn)粉塵的重量稱為“容塵量”。
計(jì)重法用于測量低效率過濾器，那些過濾器一般用于中央空調(diào)系統(tǒng)中的預(yù)過濾。
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ANSI/ASHRAE 52.1-1992，歐洲EN779-1993，中國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(huì)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(jì)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(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(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ANSI/ASHRAE 52.1-1992，歐洲EN 779-1993。
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