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空氣濾芯基礎知識

2021-04-09 17:59:55 來源：森潔過濾

◎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，是過濾器濾芯當中的核心組成部分。
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0.5μm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≥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*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10m的粉塵過濾掉，只有小于10m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≤10m的顆粒物”。
　　空氣中的全部粉塵量為“總懸浮顆粒物”，去掉10m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5m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	健康效應
>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*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5～500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�？諝庵蟹悬c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�；钚蕴靠糠兜峦郀査沽ψサ綒怏w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�。�<50）、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*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�？諝庠诨钚蕴繉又卸毫舻臅r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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