風(fēng)淋室設(shè)備關(guān)鍵詞：高效空氣過濾器，過濾器，過濾介質(zhì)，過濾性能
中圖分類號：TQ028、26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004—7093(2007)03—0010—03
(HEPA filter)高效空氣過濾器廣泛地應(yīng)用于要求清潔無菌的房間(電子產(chǎn)品和藥品的生產(chǎn)場所、手術(shù)室)以及其他應(yīng)用領(lǐng)域(如空氣凈化器、真空袋式除塵器和口罩)。超細(xì)玻璃纖維墊、熔噴(MB)纖網(wǎng)、靜電紡纖網(wǎng)和ePTFE薄膜等各種介質(zhì)都可達(dá)到HEPA的過濾要求。
過濾介質(zhì)用超細(xì)纖維或納米纖維制成，或具有纖維狀結(jié)構(gòu)，以使其有較大的纖維表面積或是在原纖結(jié)構(gòu)中存在很多微孔。過濾介質(zhì)的面密度、集塵量和使用壽命各不相同，不同成分和結(jié)構(gòu)的材料更有著迥異的壓降。與亞微米級超細(xì)玻璃纖維和納米纖維靜電紡纖網(wǎng)相比，熔噴纖網(wǎng)的超細(xì)纖維直徑較粗，必須經(jīng)過駐極化(EC)才能達(dá)到HEPA級的過濾效率，其他一些介質(zhì)也可經(jīng)駐極化提高過濾效率而不會增加壓降。應(yīng)用駐極化的熔噴聚丙烯纖網(wǎng)的優(yōu)勢在于其低壓降和較高的集塵量。盡管熔噴聚丙烯纖網(wǎng)的電荷衰減很慢，但進(jìn)入的油粒和發(fā)動機(jī)排出的廢氣對其長期儲存和使用有影響。本文將對經(jīng)過駐極和未經(jīng)駐極的各種介質(zhì)在用于HEPA過濾時的過濾效率、壓降和使用壽命進(jìn)行比較。
1 HEPA過濾介質(zhì)
本實驗選用的材料是駐極熔噴(ECMB)材料、超細(xì)玻璃纖維紙、ePTFE薄膜和靜電紡納米纖維網(wǎng)。熔噴材料是在TANDEC的Reicofil 24”雙組分熔噴生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，駐極是在適用于厚型和高面密度產(chǎn)品的TANTRET T—II上完成的。靜電紡聚酰胺納米纖維直徑范圍為50～60 nm，在TANDEC的靜電紡設(shè)備上生產(chǎn)，超細(xì)玻璃纖維紙和ePrFE薄膜都是工業(yè)產(chǎn)品。
2 實驗
用TSI 8130自動過濾測試儀測定熔噴材料和口罩在加載NaCI和DOP顆粒時的效率。測試中采用的NaCI平均粒徑為0.067 m，幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差(GSD)為1.6 m;DOP平均粒徑為0.2 m，幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差與前者相同。用于過濾效率(FE)比較時，氣溶膠濃度為100 mg/m ，流動速率分別為1632、64和96 L/min。微粒加載試驗也用于研究材料的衰減性(過濾效率的衰減和DOP的增加)。過濾面積為100 em ，氣溶膠流動速率為32 L/min，相當(dāng)于過濾速度為5.3 cm/s。
3 結(jié)果與討論
從表1可見，90 g/m 駐極熔噴材料在流動速率為32 L/min(過濾速度為5.3 cm/s)時，過濾效率可達(dá)到99.996%，壓降為84.3 Pa。而其他材料要達(dá)到所要求的HEPA過濾效率，其壓降比駐極熔噴材料高得多，如玻璃纖維紙壓降達(dá)到409.6 Pa，ePTFE薄膜是1 129.0 Pa，靜電紡納米纖維材料是590.9 Pa。駐極熔噴材料的過濾效率隨過濾速度的增加而下降。當(dāng)過濾速度增加時，氣溶膠的遷移力將克服靜電力，因此靜電力將失去對移動微粒的捕獲能力。依照布朗擴(kuò)散機(jī)理，HEPA過濾介質(zhì)的作用就是捕獲以低過濾速度(如2.5 cm/s)移動的微小顆粒，而高速運(yùn)動的大顆粒則通過使用預(yù)濾器，由慣性撞擊或直接攔截機(jī)理的作用而被捕獲。
DOP氣溶膠在駐極熔噴材料上的過濾效率比NaC1在該材料上的過濾效率低得多。DOP不帶電，介電常數(shù)很高。由于介電常數(shù)大，駐極熔噴材料纖維中由電荷形成的電場將會減弱，對DOP顆粒的吸引力也因此而下降。如同從NaC1中觀察到的情況一樣，駐極熔噴材料的過濾效率將隨DOP過濾速度的提高而下降，其他材料的過濾效率隨過濾速度的提高無明顯變化。
過濾介質(zhì)的使用壽命是十分重要的指標(biāo)。駐極熔噴材料的過濾效率隨NaC1微粒的加載而增加(圖2，這是由于NaC1微粒在過濾材料上會粘結(jié)成餅，其他介質(zhì)的情況也是如此。然而，隨DOP微粒的加載，駐極熔噴材料的過濾效率卻會下降，這是由于DOP微粒凝聚在纖維表面，形成了覆蓋層，由于DOP層的高介電常數(shù)，使得由纖維中的電荷形成的電場強(qiáng)度下降。
如圖3所示，經(jīng)TANTRET T—II充電的駐極熔噴材料耐DOP衰減的能力要比普通的工業(yè)用駐極熔噴材料強(qiáng)得多。充電方法的選擇對于介質(zhì)有效帶電及耐DOP衰減是一個重要課題。應(yīng)用較高面密度(例如180 g/m )的駐極熔噴材料，可在很大程度上彌補(bǔ)DOP加載對降低過濾效率的影響(圖4)，這是由于DOP微�？捎懈L的時間使電荷停滯在駐極熔噴纖維上。