一、過濾原理

大氣中存在大量的懸浮塵埃粒子，它們的存在極大地影響產(chǎn)品的精密化、微型化、高質量、高純度和高可靠性。

空氣中懸浮的粒狀污染物質是由固體或液體微粒子所組成。大氣塵可分為狹義大氣塵和廣義大氣塵：狹義大氣塵是指大氣中的固態(tài)粒子，即真正的灰塵；大氣塵的現(xiàn)代概念既包括固態(tài)微粒也包括液態(tài)微粒的多分散的氣溶膠，是專指大氣中的懸浮微粒，粒徑小于10μm，這就是廣義的大氣塵。對于大于10μm的粒子，因為較重，經(jīng)過一段時間的無規(guī)則的布朗運動后，在重力的作用下，它們會逐漸沉降到地面上，是通風除塵的主要目標；大氣中0.1---10μm的灰塵粒子也在空氣中做無規(guī)則的運動，因重量較輕，則容易隨氣流漂浮，而很難沉降到地面上。因此，空氣潔凈技術中的大氣塵的概念和一般除塵技術中的灰塵的概念是有所區(qū)別的。

通風除塵用的尼龍網(wǎng)過濾器、金屬網(wǎng)過濾器、泡沫海綿過濾器過濾的灰塵，因為濾料的孔徑較大，一般大于10μm，主要是過濾大于10μm的灰塵，因此對0.1~~10μm的粒子，過濾效率很低；如果是對環(huán)境的凈化有一定的潔凈度要求，必須采取潔凈技術中的空氣過濾技術，才能達到凈化要求。空氣凈化的主要任務是根據(jù)各種產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝、不同工序、各類房間的空氣潔凈度級別需要，采取空氣過濾技術來捕集大氣中的0.1---10μm懸浮塵埃粒子和微生物，使?jié)崈羰一蚓植績艋瘏^(qū)域中的塵埃粒子濃度或含菌濃度控制在允許范圍之內，以保證潔凈度的級別要求。

空氣中的懸浮粒子除微小液滴成球形外，其它粒子為結晶狀、片狀、塊狀、針狀、鏈狀等，很難從幾何形狀去度量其尺寸。在潔凈技術中，粒徑的意義是指通過微粒內部的某個長度因次，并不含有規(guī)則幾何形狀的意義，只是便于比較粒子大小的一種“名義尺寸”。

空氣中的懸浮粒子分為非生物性粒子和生物粒子：非生物粒子是由固體、液體的破碎、蒸發(fā)、燃燒、凝聚產(chǎn)生的，其形成過程有物理作用或化學作用。生物粒子有微生物、植物的花粉、花絮及絨毛等；微生物一般包括病毒、立克次氏菌、細菌、菌類、原生蟲及藻類，其中與凈化關系較直接的是細菌和菌類。空氣中的微生物主要附著在灰塵上，因此過濾掉空氣中的灰塵可以有效地清除空氣中的微生物，這也是生物凈化的主要理論依據(jù)。

根據(jù)不同國家和時間的大氣塵中微粒的統(tǒng)計，大氣塵中微粒數(shù)量隨著粒徑的增加而顯著減少，即在雙對數(shù)坐標圖上，數(shù)量和粒徑呈直線關系，特別是對0.1---5μm；數(shù)量與質量的分布關系，亞微米級的微粒數(shù)量占總數(shù)的比例接近100%，而重量僅占總量的2%--3%；這也是潔凈相關標準可以在不同國家通用的理論依據(jù)。

統(tǒng)計表示，農村中的灰塵濃度大約在10萬粒/升左右，郊區(qū)中的灰塵濃度大約在20萬粒/升左右，城市中的灰塵濃度大約在30萬粒/升左右，污染嚴重的地區(qū)可達到100萬粒/升以上。

1.空氣過濾技術主要采用過濾分離方法：通過設置不同性能的過濾器，除去空氣中的懸塵埃粒子和微生物，也即通過濾料將塵埃粒子捕集截留下來，以保證送入風量的潔凈度要求。它所用的濾料為較細直徑的纖維，既能使氣流順利通過，也能有效地捕集塵埃粒子。

2.潔凈技術控制過濾的灰塵一般是0.1---10μm的塵埃粒子，粒徑較小，包含有固態(tài)微粒和液態(tài)微粒；大氣中懸浮的有機微粒有微生物、植物的花粉、花絮與絨毛，微生物一般包括病毒、立克次氏菌、細菌、菌類、原生蟲和藻類。空氣凈化控制的主要是細菌和菌類、病毒。因為微生物主要附著在塵埃粒子上，因此將空氣中的塵埃粒子有效地控制，也就能有效地控制空氣中的細菌、菌類及病毒。要做到這一點，必須通過阻隔性質的微粒過濾器，方可加以過濾。一般地，普通過濾器對細菌的過濾效率可達99.996%，基本上可以滿足生物潔凈室的過濾凈化要求。。

過濾器的過濾層捕集微粒的作用主要有5種：

1.攔截效應：當某一粒徑的粒子運動到纖維表面附近時，其中心線到纖維表面的距離小于微粒半徑，灰塵粒子就會被濾料纖維攔截而沉積下來。

2.慣性效應：當微粒質量較大或速度較大時，由于慣性而碰撞在纖維表面而沉積下來。

3.擴散效應：小粒徑的粒子布朗運動較強而容易碰撞到纖維表面上。

4.重力效應：微粒通過纖維層時，因重力沉降而沉積在纖維上。

5.靜電效應：纖維或粒子都可能帶電荷，產(chǎn)生吸引微粒的靜電效應，而將粒子吸到纖維表面上。

隨著捕集灰塵越來越多，則濾層的過濾效率也隨著下降，而阻力增大；當?shù)揭欢ǖ淖枇χ祷蛐式档侥持禃r，過濾器就需及時加以更換，以保證凈化潔凈度的要求。

過濾器的濾料zui常用的形式有：無紡布、化學纖維材料、玻璃纖維材料；它們在額定風量下，阻力較小而效率較高，更換、維護方便，適用范圍廣，在空調凈化系統(tǒng)中有著*的使用價值和應用領域。

二、凈化原理

為保證產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境或其它用途的潔凈室所要求的空氣潔凈度要求，必須采用多項綜合技術措施：

1．采用產(chǎn)生污染物少的生產(chǎn)工藝及設備；

2．采取必要的隔離負壓措施，防止生產(chǎn)工藝產(chǎn)生的污染物向四周擴散；

3．減少人員及物料帶入室內的污染物質；

4．加強潔凈室的管理，按規(guī)定進行清掃、滅菌等工作；

5．人、物必須進行分流，不允許人流、物流相互交叉；

除采取上述措施外，zui重要的技術措施是：

通過相應的裝置，送入足夠量的、經(jīng)過處理的潔凈空氣，以替換或稀釋室內在正常工作時所產(chǎn)生的污染物質污染的空氣；同時，帶走室內的污染物質。即為空氣凈化的基本原理。

具體而言，潔凈室內的空氣凈化處理就是根據(jù)房間的不同的潔凈度等級要求，采用不同的方式送入經(jīng)過處理的數(shù)量不等的清潔空氣，同時排走相應數(shù)量的攜帶有在室內所產(chǎn)生的污染物質沾污的臟空氣；依靠這樣的動態(tài)平衡，使室內環(huán)境維持在所需要的空氣潔凈度等級。

空氣潔凈度是潔凈環(huán)境中空氣含懸浮粒子量的多少的程度，通常空氣中含塵濃度高則空氣潔凈度低，含塵濃度低則潔凈度高；按空氣中懸浮粒子濃度來劃分潔凈室及相關受控環(huán)境中空氣潔凈度等級，就是以每立方米空氣中的zui大允許粒子數(shù)來確定其空氣潔凈度等級。

因原有的潔凈標準是美國首先制定的，故其單位是英制，也是應用的一種；

用英制表示時，潔凈度等級名稱為每立方英尺空氣中≥0.5μm塵粒的zui大允許粒子數(shù);

用單位表示時,潔凈度等級名稱為每立方米空氣中≥0.5μm塵粒的zui大允許粒子數(shù)的常用對數(shù)值。

三、無塵室的單向流和非單向流

由于潔凈技術控制的是大氣中的懸浮微粒濃度，且送入生產(chǎn)區(qū)域或無塵室內的風量比通風除塵、一般空調房間所需的風量大得多，故其氣流組織形式與它們有明顯的不同：

1、潔凈氣流流型要考慮到減少或避免渦流，要有利于迅速有效地排除污染物；

2、要盡量限制和減少室內塵源散發(fā)的塵和菌的擴散；

3、兼顧維持室內的溫、濕度及工作人員的舒適性要求。

氣流流型主要分為三類：

1、向流：單一方向呈平行流線，且橫斷面上風速一致的氣流；

有兩種型式：垂直單向流和水平單向流。

2、非單向流：指不符合單向流定義的氣流。

3、混合流：由單向流和非單向流組合的氣流。

一般地，單向流潔凈室的潔凈度可達到1—100級，非單向流潔凈室的潔凈度在1000—100,000級，混合流潔凈室的潔凈度局部區(qū)域可達1—100級。

四、靜壓差和換氣次數(shù)

為避免無塵室內的潔凈度受鄰室的污染，或污染鄰室，潔凈度不同的潔凈室之間，或潔凈室與一般房間之間要保持適當?shù)撵o壓差，靜壓差不得小于5Pa。

由于送入潔凈室內的潔凈送風量不同，則室內的潔凈度也不同，根據(jù)理論計算和實踐經(jīng)驗，一般的經(jīng)驗換氣次數(shù)如下，作為初步潔凈室送風量的估算值：

1．對于10萬級，換氣次數(shù)一般在15次/小時以上；

2．對于1萬級，換氣次數(shù)一般在25次/小時以上；

3．對于1000級，換氣次數(shù)一般在50次/小時以上；

4．100級，其送風量按送風截面風速0.2---0.45m/s計算。

空氣過濾器選用、使用及維護常識

大氣中的塵埃粒子濃度是影響潔凈室潔凈度的重要因素，而如果要有效地、可調節(jié)地控制生產(chǎn)潔凈度，采用通常空調用的尼龍網(wǎng)過濾器、金屬網(wǎng)過濾器及海棉過濾器，則無法控制生產(chǎn)環(huán)境中的塵埃粒子濃度和達到較高的潔凈度要求。而要達到現(xiàn)代化生產(chǎn)所需的潔凈環(huán)境，必須采用濾紙過濾器和纖維層過濾器，也就是凈化技術中所用的空氣過濾器。

一、空氣過濾器的分類

潔凈室用空氣過濾器種類較多，按結構形式分有：

1．平板式過濾器

2．折疊式過濾器

3．袋式過濾器

4．有隔板折疊形過濾器

5．無隔板折疊形過濾器

按過濾效率分類，是zui為常見的方法；按國家標準GB/T14295-93《空氣過濾器》及GB13554-92《空氣過濾器》的規(guī)定，在額定風量下有：

1．粗效過濾器

2．中效過濾器

3．高中效過濾器

4．亞過濾器

5．過濾器（超過濾器）

二、空氣過濾器的選用與配置

1．對于小型的凈化設備，如潔凈工作臺、風淋室、層流罩等，由于處理的風量小，一般新風進風面采用粗效過濾器或中效過濾器，送風末端必須選用過濾器或超過濾器；

2．對于凈化空調系統(tǒng)中空氣過濾器的選用與配置，一般根據(jù)潔凈室的空氣潔凈度級別和生產(chǎn)工藝的特殊要求，進行合理化選用與配置。

A．對于1000---10萬級的潔凈室凈化系統(tǒng)，通常采用三級空氣過濾形式，即粗效、中效和過濾器；粗效、中效一般放在空氣處理裝置中，且將中效過濾器放在正壓段，亞或過濾器一般位于凈化空調系統(tǒng)的末端。

B．對于100---1000級的凈化空調系統(tǒng)，通常在新風處理裝置中設置粗效、中效、亞過濾器，在潔凈室循環(huán)風系統(tǒng)中，還要設置過濾器或超過濾器；一般地過濾器位于凈化空調系統(tǒng)的末端，即位于潔凈室的頂棚上；對于超過濾器，則必須設在凈化空調系統(tǒng)的末端，以確保所需的空氣潔凈度級別要求。

3．當已知整個凈化系統(tǒng)的空氣處理風量時，可根據(jù)所選過濾器的額定風量，確定所需過濾器的個數(shù)。

三、空氣過濾器的使用場合及過濾范圍

1．粗效過濾器

主要用于凈化空調系統(tǒng)的新風進口處作預過濾器，截留大氣中的大粒徑微粒。過濾對象是大于5μm以上的懸浮微粒和10μm以上的沉降性微粒以及各種異物，防止其進入系統(tǒng)。濾材一般為噴膠棉、滌綸無紡布、聚丙烯纖維。其過濾效率以過濾≥5μm粒子為準。

2．中效空氣過濾器

由于其前面已有預過濾器截留了大粒徑微粒，它又可以作為一般空調系統(tǒng)的zui后過濾器和凈化空調系統(tǒng)中、過濾器的預過濾器。濾材一般為滌綸無紡布、聚丙烯纖維、玻璃纖維。

主要用于截留1—10μm懸浮微粒，效率以過濾≥1μm粒子為準。

3．高中效過濾器

可用做一般凈化程度的系統(tǒng)末端過濾器，也可以做為過濾器的中間過濾器；濾材一般為滌綸無紡布、聚丙烯纖維、玻璃纖維。

主要用于截留1---5μm粒子，效率以過濾≥1μm粒子為準。

4．亞過濾器

主要作為潔凈室末端過濾器，也可做為過濾器的預過濾器和新風系統(tǒng)的末級過濾，提高新風的品質。濾材一般為聚丙烯纖維、玻璃纖維。主要用于截留1μm以下的粒子，效率以過濾≥0.5μm粒子為準。

5.過濾器(超過濾器)

主要是潔凈室的末端過濾器，以保證實現(xiàn)各級潔凈度的級別。

其效率以過濾≥0.5μm粒子為準。濾材一般為超細玻璃纖維。

四、空氣過濾器的不同效率表示方法

當被過濾氣體中的含塵濃度以計重濃度表示時，則效率為計重效率；以計數(shù)濃度表示時，則效率為計效效率；以其它物理量作相對表示時，則為比色效率或濁度效率等。

zui常用的表示方法是用過濾器進出口氣流中的塵粒濃度表示的計數(shù)效率。

1．在額定風量下，按國家標準GB/T14295-93《空氣過濾器》及GB13554-92《空氣過濾器》的規(guī)定，不同過濾器的效率范圍如下：

粗效過濾器，對≥5微米粒子，過濾效率80＞E≥20，初阻力≤50Pa

中效過濾器，對≥1微米粒子，過濾效率70＞E≥20，初阻力≤80Pa

高中效過濾器，對≥1微米粒子，過濾效率99＞E≥70，初阻力≤100Pa

亞過濾器，對≥0.5微米粒子，過濾效率E≥95，初阻力≤120Pa

過濾器，對≥0.5微米粒子，過濾效率E≥99.99，初阻力≤220Pa　

超過濾器,對≥0.1微米粒子，過濾效率E≥99.999，初阻力≤280Pa

2.由于現(xiàn)在許多企業(yè)選用的是進口的過濾器，而它們表示效率的方法與國內的不同，為便于比較，將它們之間的換算關系列表如下：

按歐洲標準，粗效過濾器分為四級（G1~~G4）：

G1效率對粒徑≥5.0μm,過濾效率E≥20%(對應美國標準C1)

G2效率對粒徑≥5.0μm,過濾效率50＞E≥20%(對應美國標準C2~C4)

G3效率對粒徑≥5.0μm,過濾效率70＞E≥50%(對應美國標準L5)

G4效率對粒徑≥5.0μm,過濾效率90＞E≥70%(對應美國標準L6)

中效過濾器分為兩級(F5~~F6)：

F5效率對粒徑≥1.0μm,過濾效率50＞E≥30%(對應美國標準M9、M10)

F6效率對粒徑≥1.0μm,過濾效率80＞E≥50%(對應美國標準M11、M12)

高中效過濾器分為三級（F7~~F9）：

F7效率對粒徑≥1.0μm,過濾效率99＞E≥70%(對應美國標準H13)

F8效率對粒徑≥0.5μm,過濾效率90＞E≥75%(對應美國標準H14)

F9效率對粒徑≥0.5μm,過濾效率99＞E≥90%(對應美國標準H15)

亞過濾器分為兩級(H10、H11)：

H10效率對粒徑≥0.5μm,過濾效率99＞E≥95%(對應美國標準H15)

H11效率對粒徑≥0.5μm,過濾效率99.9＞E≥99%(對應美國標準H16)

過濾器分為兩級(H12、H13)：

H12效率對粒徑≥0.5μm,過濾效率E≥99.9%(對應美國標準H16)

H13效率對粒徑≥0.5μm,過濾效率E≥99.99%(對應美國標準H17)