空氣過濾器工作原理及應用解析

空氣動力學直徑：0.01-100?m；

包括：纖維、固態粉塵、液滴、花粉等；又稱“總懸浮塵”（TotalSuspendingParticles），評價室外大氣環境等級的指標之一。

氣體運動方式：氣體以分子（氣體分子<0.001?m）狀態存在，它們做無規則的自由擴散運動-布朗運動。

哪些灰塵粒徑小于1?m？

油煙、香煙煙霧、金屬塵粒、碳黑、病毒和某些細菌

空氣中包括有害氣體和灰塵

大氣塵粒徑范圍：0.01-100?m

總數99.9%的灰塵小于1?m

大于1?m的灰塵重量占了總重量的70%

灰塵粒徑不同，運動方式不同

不同的地區和環境，灰塵濃度相差很大。

2.空氣過濾

灰塵過濾器

吸附型過濾器(活性炭)

3.灰塵過濾器

過濾機理效應、過濾效率、阻力、使用壽命、容塵量

過濾機理效應

擴散效應、攔截效應、慣性效應、篩效應、靜電效應

1）擴散效應

小于1?m的灰塵粒子不隨氣流運動，而是因空氣分子的撞擊做無規則運動，稱為“布朗擴散運動”。如果撞在過濾器纖維上就被捕獲。粒子越小，擴散運動越劇烈，撞擊纖維的機會越多，過濾效果越好。

2)攔截效應

小而輕的灰塵粒子隨氣流而運動，當繞過纖維時，離纖維表面太近的灰塵就會被攔截下來。

3)慣性效應

較大的灰塵粒子在氣流中做慣性運動。當氣流繞過纖維時，慣性大的粒子來不及繞過而直接撞到纖維上。

灰塵越大，慣性力越強，撞擊纖維的可能性越大，過濾效果越好。

4）篩效應

灰塵直徑如果大于纖維之間的間隙，就會被攔住。

一般來說，灰塵直徑遠小于纖維間隙，也就是說，篩效應很少發生。

5）靜電效應

兩種過濾器在城市大氣環境中的實際測試結果

采用帶有靜電的化纖濾料，可以提高初始效率。

一般來說，濾料的靜電是在生產過程中自然產生的；但是，就目前可行的技術而言，還無法使濾料長期保持靜電，當在實際使用時，靜電會很快消失。只要采用纖維數量少、直徑粗的化纖濾料，您就無法得到與玻纖濾料過濾器同樣的長期的高效率。

濾料-效率

要使過濾器對小灰塵粒子效率高；

穿過濾料的風速低=所用濾料面積大

濾料中含有數量多的細纖維

靜電(只對新過濾器)

過濾器結構-阻力

空氣灰塵過濾器

幾種不同的過濾效應同時起作用。

過濾器效率隨粒徑不同而變化，效率最低點的稱為MPPS（最易穿透粒徑），它隨濾料種類、過濾風速而變化。

好的過濾器-纖維細、蓬松、濾料面積大。

4.吸附型過濾器

多種吸附材料：活性炭、活性氧化鋁、硅膠、沸石、“光觸媒”（納米級TiO2）...

在空氣凈化行業，目前最常用的是活性炭。

為什么使用活性炭過濾器？去除空氣中的氣體污染物！

室內氣體污染源、體臭（人、動物）、抽煙、建筑裝飾材料、室內辦公和生活設備、生產工藝過程

室外空氣（汽車、燃燒、工業排放等）

通風及空調設備

什么是活性炭？

用有機含碳材料炭化、活化而成。發達的孔隙結構，絕大部分孔徑<500A。(1A。=10-10m)；比表面積很大，可達1000-2000m?/g。

活性炭由哪些材料制成？

顆粒活性炭：椰殼、煤、木炭、木材、骨頭；

纖維活性炭：粘膠纖維、聚丙烯腈纖維、酚醛樹脂纖維、瀝青。

兩種吸附方式：

物理吸附：

化學吸附：

物理吸附的普遍性

物理吸附幾乎可以吸附任何氣體。

但對不同種類氣體，吸附效果不同。

一般來說：

分子量大的氣體易被吸附；

沸點高的氣體易被吸附；

非極性分子比極性分子易被吸附；

有機氣體比無機氣體易被吸附。

化學吸附的強選擇性

有時對活性炭進行化學浸漬處理，以增加其對某種或某幾種氣體的吸附能力，這時發生的吸附稱為化學吸附。這種活性炭稱為浸漬活性炭。

不經化學浸漬處理的活性炭稱為非浸漬活性炭。

不同吸附方式的應用

物理吸附（非浸漬炭）

揮發性有機化合物（TVOC）

溶劑性氣體

異味

化學吸附（浸漬炭）

SO2、NOX、H2S等酸性腐蝕性氣體。

NH3等堿性氣體

甲醛（福爾馬林）

核放射性氣體

活性炭怎樣吸附氣體？

動態吸附過程-“吸附波”

哪些因素影響吸附性能？

活性炭種類

氣體濃度

氣體種類

活性炭量

使用風量

滯留時間=活性炭體積/使用風量

溫度、壓力、濕度

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。

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。

主要應用場合

民用建筑（辦公樓、家庭、機場等）

藥廠、醫院

半導體、微電子

實驗動物房

工業排風等環保要求

圖書館、博物館等存放珍貴物品的場所

核電站

防毒面具

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≥10mm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10mm的粉塵過濾掉，只有小于10mm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≤10mm的顆粒物”。

空氣中的全部粉塵量為“總懸浮顆粒物”，去掉10mm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5mm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。

空氣過濾器種類

粗效過濾器

尼龍網空氣過濾器；

用途：空氣質量要求不高的通風空調系統，或周圍環境較惡劣，粉塵較高的場所作為初級預過濾。

特點：阻力小、易清洗、易維護。

鋁網板式空氣過濾器

用途：空氣質量要求不高的通風空調系統，或周圍環境較惡劣、粉塵、油脂較大的場所作為初級預過濾。

特點：耐用、容易清洗。

初效過濾器

初效空氣過濾器適用于空調系統的初級過濾，主要用于過濾5um以上塵埃粒子。初效過濾器有板式、折疊式、袋式三種樣式，外框材料有紙框、鋁框、鍍鋅板框，過濾材料有無紡布、尼龍網、活性碳濾材、金屬孔網等。

用途：一般通風空氣處理設備中的過濾段或新風系統的初級過濾。

特點：可自行更換濾料，紙框初效為一次性。

中效過濾器

中效過濾器廣泛適用于空調系統的中級過濾，主要用于過濾1-5um以上塵埃粒子，具有阻力小、風量大的優點。中效過濾器有袋式、框式和組合式、折疊式等。

用途：通風系統的過濾。電子、制藥、機械儀表、冶金、石油、化工、輕工、食品等領域的一般空氣凈化。

特點：效率高、容塵量大、占用空間小。

袋式中效過濾器

用途：中央空調集中通風系統，或作為高效過濾器的前置過濾器，它可以減輕高效過濾器的負擔，延長其使用壽命，也可用于工業領域的一般空氣凈化。

特點：阻力小、容塵量大。

亞高效過濾器

用途：各類潔凈工程以及有特殊要求的中央空調和工藝性送風系統的未端過濾或潔凈室的過濾。

特點：容塵量大，過濾效率高，阻力低。

高效過濾器

高效過濾器主要用于過濾0.3UM以下的空氣懸浮顆粒，作為各種過濾系統的末端過濾。采用超細玻璃纖維濾紙、PP高效紙、以膠版紙、鋁箔板等材料折疊為分隔。密封膠密封。鍍鋅板、鋁合金型材、不銹鋼板為框。

PP紙：新型過濾材料，產品耐酸堿、耐腐蝕、熔點高、性能穩定、無毒、無味、分布均勻，具有低阻、高效、高強度、環保特點。

用途：潔凈空調系統，高潔凈度環境。

空氣過濾器的運用

跟著環境污染的日益嚴重和大家環境認識的加強,空氣質量已變成全國際注重的焦點。如今大家認識到空氣過濾體系不只要維護機械設備,還要維護人。因而,空氣過濾的運用規模越來越廣泛。

空氣過濾的最大運用是住所樓,其次是商業和工業修建。此外,過濾設備還常用行下列場合:潔凈室;復印設備;室內空氣凈化器;麻醉氣體過濾設備;激光外科手術運用;HVAC體系(供暖、通風和空調體系);恒溫室;計算機打印機;作業室空氣過濾體系;空調器等。

2.1住所商場

在我國,住所絕大多數沒有空氣過濾體系,但我國的住所數量無窮,且每年以數百萬套的速度遞加。跟著居室內空氣質量的日益惡劣和大家環境認識的不斷加強,空氣過濾體系在住所的運用是有出路的,存在著潛在的無窮商場。

2.2辦公樓運用

需求改進單位空氣質量的推動力是領先的辦公設備的廣泛運用。計算機終端是發生臭氧和揮發性有機化合物的來歷。噴墨打印機是碳氫化合物和臭氧的來歷。干法照相仿制機發生碳氫化合物、可吸入懸浮粒子和臭氧;傳真機發生臭氧和揮發性有機化合物;激光打印機發生碳氫化合物、臭氧和可吸入粒子;等等。這些商品現已嚴重地污染了室內環境,并給人身和辦公設備造成了必定的損害。

2.3室內空氣凈化器

跟著修建規范的日益嚴厲,消費者對室內空氣質量越來越注重。特別是患有過敏癥、哮喘病或呼吸道疾病的人,由于空氣污染影響了他們的正常日子。大家在室內度過90%的時刻,而室內空氣污染水平可能是室外的2—5倍。室內幾乎一切空間都富含花粉、霉菌、孢子、動物毛發、煙霧、細菌、病毒和包含石棉在內的有害纖維及塵埃。惡劣的空氣質量使得哮喘和過敏癥愈加嚴重。用空氣凈化器除掉室內空氣污染物是一種有效的辦法。

2.4出產工廠

不一樣工廠對空氣質量的需求差別很大。裝有排煙罩和污染操控設備的工廠需求彌補很多的空氣,假如這些工廠地點區域環境空氣遭到污染,那么在將彌補的空氣散布到作業場所之前有必要領先行過濾。在半導體出產和制藥工業中,對空氣的潔凈度需求較高。典型的作業環境中,每立方英尺空氣中富含500000個粒子,而半導體出產的最新需求是每立方英尺空氣中只要1個粒子。因而,作業間需求用經過HEPA過濾器過濾的潔凈空氣不斷地循環清潔。為堅持HEPA過濾器的潔凈和壽數,還需求幾段功率較低的預濾器聯合運用。

工業用潔凈室需求接連有效地去掉粒徑更小的粒子。HEPA過濾器一度是功率最高的過濾器,如今ULPA過濾器則是功率最高的過濾器,以后更高功率的新一代過濾器也將得以開發運用。微細玻璃纖維過濾介質是過濾器介質的首要選擇,但膜和靜電增強介質已向該范疇滲透,并取得有些運用。

關于工廠排放的廢氣,需求最嚴厲的是毒性。某些重金屬如汞、砷、鉻、鈹等毒性很大,其排放約束十分嚴厲。在空氣毒性方面,美國和德國現已經過了新的更嚴厲的立法。履行新的立法后,空氣毒性的約束由本來的20mg/m3(規范)降低到010004mg/m3(規范)。為到達這一目標,工廠需求更領先的過濾器以除掉亞微粒子。一些德國公司運用傳統的折疊式微細玻璃纖維HEPA過濾器用于過濾體系,同脈沖空氣潔凈機理相互配合,并使過濾介質的波紋更密。一家美國公司則經過規劃管式微細玻璃纖維HEPA過濾器又向前進了一步。

2.5醫院

清潔職業是一個很無窮而特別的職業,它對空氣的潔凈度需求也很高。通常,對醫院空氣的最低需求用功率為30%的預濾器和功率為90%的終濾器聯系運用進行過濾。通常情況下不需求HEPA過濾器過濾,但在特別情況下如隔離室、特定的測驗和保養區域則需求HEPA過濾器過濾。

醫院的很多HVAC體系運用100%的室外空氣,這關于防止患者經過HVAC體系中的懸浮微生物進行交*感染是極好的戰略。但100%運用室外空氣并不能消除微生物在空氣過濾介質中的成長及其對保養環境發生的不良影響。因而,如今很多醫院仍極需領先的HVAC體系。

清潔體系的潔凈室最早用于手術室。開始它只是在矯形手術中取得廣泛運用,由于矯形手術時刻較長,易于導致感染。操控水平較抱負的是運用手術臺附近的空氣潔凈度到達100級。通常主張運用頂部HEPA過濾體系,它能掩蓋至少3m×3m的面積,然后將手術臺和人包含在內。

潔凈室取得運用的其它范疇有臨產室、保育室、燒傷室、心臟患者保養單元等。最新開展之一是牙外科手術潔凈室的運用,它降低了在長時刻手術過程中醫務人員被感染的風險。

2.6食物加工

食物工業關于空氣過濾設備來說,正在變成一個不斷擴大的商場。為堅持食物的新鮮口味,用消毒來消除污染的辦法已逐步不被運用。這使得消除與商品有關的空氣污染愈加重要。國家規則、保險認識和大眾注重正促進肉加工者、奶制品出產者及其它食物出產者更新他們的空氣過濾體系。

在歐洲,酸奶的罐裝是在潔凈室條件下進行的,其結果是在不用添加價格昂貴的化學保鮮劑,商品能夠保留較長的時刻。

啤酒廠發現為維護它們的生啤酒,有必要操控灌裝車間周圍環境的空氣污染。在潔凈室進行灌裝是最好選擇。這類工廠需求100000級的潔凈室,能夠選用頂部通風體系,用HEPA過濾器過濾。

3商場趨勢

展望未來的空氣過濾器商場,咱們能夠發現:

(1)在當時的空氣過濾器商場中,以微細玻璃纖維作為過濾介質的過濾器仍占主導地位,但膜出產商也正向空氣過濾范疇開展,供給高效的膜濾器,并改進膜在低氣流阻力下過濾的功能。它們以為,在高效空氣過濾和集塵運用中,膜濾器不久將取代微細玻璃纖維過濾器。

(2)耐高溫過濾器的開展將會加速。金屬纖維和陶瓷纖維過濾器已取得運用。玻璃纖維復合無機膜能夠增強纖維的機械功能,賦予濾袋較強的耐高溫功能,使之在高達480℃的溫度下運用。熱電工程、煤氣化體系和垃圾燃燒體系將為耐高溫過濾器供給了一個無窮的商場。

(3)空氣過濾器商場開展的趨勢是全球化。開展我國家采購增長率將比發達國家快。影響往后幾年過濾器商場快速開展的因素包含:①開展我國家很多新工廠的建造;②歐洲和日本等發達國家的經濟復蘇;③國際規模內對環境維護的更嚴厲需求。這種需求、昌盛和環境認識的聯系必然會激起過濾器商場的迅速開展。