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空氣過濾器常識

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道屏障,纖維間寬闊的空間允許氣流順利通過。
效率
CHF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0.1µm(微米)的粒子主要作擴散運動,粒子越小,效率越高;大于0.5µmm的粒子主要作慣性運動,粒子越大,效率越高。
阻力
纖維使氣流繞行,產生微小阻力。無數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速,減小過濾器阻力。
動態性能
被捕捉的粉塵對氣流產生附加阻力,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。當阻力大到設計所不允許的程度時,過濾器的壽命就結束。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值也就不同。實用中,有粉塵的總重量、粉塵的顆粒數量;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);有某種狀態的瞬時量,也有發塵全過程變化效率值的加權平均量。
對同一只過濾器采用不同的方法進行測試,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,當阻力增大到某一規定值時,過濾器報廢。 新過濾器的阻力稱“初阻力”;對應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系到過濾器的使用壽命、系統風量變化范圍、系統能耗。
大多數情況下,終阻力是初阻力的2~4倍。
終阻力建議值

效率規格 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,但它會使空調系統風量銳減。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≥10µm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,要嚴格限制G4以下過濾器的終阻力值。
每個過濾段都應安裝阻力監測裝置。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條件下,過濾器容納特定試驗粉塵的重量。這里的“特定”是指:
a. 標準試驗風洞,以及相關試驗與測量設備;
b. 比實際大氣粉塵顆粒大得多的標準“道路塵”;
c. 委托方與試驗方商定、或標準規定的試驗方法與計算方法;
d. 委托方與試驗方商定的終止試驗的條件。
容塵量與過濾器實際容納粉塵的重量沒有直接對應關系,孤立的容塵量數據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入氣管和肺部,這些粉塵被氣管和肺部的“巨噬細胞”吞食并消化,巨噬細胞吃不凈的那些細菌和病毒還會被白血球消滅掉。
人的鼻子的鼻毛、分泌物和黏膜可以將大多數大于10µm的粉塵過濾掉,只有小于10µm的顆粒物才會隨氣流進入氣管和肺部。因此,人們將“可吸入顆粒物”定義為“空氣中≤10µm的顆粒物”。
空氣中的全部粉塵量為“總懸浮顆粒物”,去掉10µm以上的顆粒物,剩下的就是“可吸入顆粒物”,技術上標為TM10。我們經常聽到的“可吸入顆粒物”就是這個TM10。如果將5µm以上的顆粒物去掉,剩下的“可吸入顆粒物”為TM5。
可吸入顆粒物與健康效應

濃度  mg/m3 健康效應
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 居住區空氣日平均最高允許濃度。
<0.16 <0.11 不引起小學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。

化學過濾器

CHF化學過濾器清除空氣中的氣體污染物。在通風和空調領域,CHF化學過濾器使用活性炭作為主要過濾材料。化學過濾器典型應用場所有:芯片廠、核工業、飛機場、環保、博物館等,有些家電中也使用了化學過濾材料。
化學過濾原理
CHF化學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械地清除雜質。
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5Á~500Á之間,單位材料中微孔的總內表面積可高達700~2300m2/g,也就是說,在一個米粒大小的活性炭顆粒中,微孔的內表面積相當于一個大客廳內墻面的大小。
沒有明顯化學反應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管原理呆在那,有些填滿與分子尺寸相當的微孔而與材料成為一體。大氣中的氮氣、氧氣、二氧化碳、氫氣、氬氣等主要成分的沸點都很低,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。
經化學處理而使材料與有害氣體產生化學反應的吸附稱化學吸附。活性炭靠范德瓦爾斯力抓到氣體分子,材料上的化學成分與污染物起反應,生成固體成分或無害的氣體。進行化學處理的主要方法是在活性炭中均勻地摻入特定的試劑,所以經化學處理的活性炭也稱“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纖維制成。它的孔徑小(<50Á)、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,當過濾器下游有害氣體接近允許的濃度極限時,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、沸點高的氣體、揮發性有機氣體。若活性炭經化學浸漬,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。 實際選用時,要根據污染物種類、濃度和處理風量等條件,確定過濾器形式和活性炭種類。
CHF活性炭過濾器的上下游均應有好的除塵過濾器,其效率規格應不低于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塵。

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