空氣過濾器的發(fā)展及其應(yīng)用

1　空氣過濾器的發(fā)展
空氣過濾器的原型是人們?yōu)楸Ｗo(hù)呼吸而使用的呼吸保護(hù)器具。據(jù)記載,?早在一世紀(jì)的羅馬,?人們在提純水銀的時(shí)候就用粗麻制成的面具進(jìn)行保護(hù)。在此之后的漫長時(shí)間里,?空氣過濾器也取得了進(jìn)展,?但其主要是作為呼吸保護(hù)器具用于一些危險(xiǎn)的行業(yè),?如有害化學(xué)品的生產(chǎn)。1827?年布朗發(fā)現(xiàn)了微小粒子的運(yùn)動規(guī)律,人們對空氣過濾的機(jī)理有了進(jìn)一步的認(rèn)識。
空氣過濾器的迅速發(fā)展是與軍事工業(yè)和電子工業(yè)的發(fā)展緊密相關(guān)的。在第一次世界大戰(zhàn)期間,?由于各種化學(xué)毒劑的使用,?以石棉纖維過濾紙作為濾煙層的軍用防毒面具應(yīng)運(yùn)而生。玻璃纖維過濾介質(zhì)用于空氣過濾于1940?年10?月在美國取得。50?年代,?美國對玻璃纖維過濾紙的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了深入的研究,?使空氣過濾器得到了改善和發(fā)展。60?年代,?HEPA?過濾器問世;?70?年代,?采用微細(xì)玻璃纖維過濾紙作為過濾介質(zhì)的HEPA?過濾器,?對013?微米粒徑的粒子過濾效率高達(dá)99.9998%。八十年代以來,?隨著新的測試方法的出現(xiàn)、使用評價(jià)的提高及對過濾性能要求的提高,?發(fā)現(xiàn)HEPA?過濾器存在著嚴(yán)重的問題,?于是又產(chǎn)生了性能更高的UL?PA?過濾器。目前,?各國仍在努力研究,?估計(jì)不久就會出現(xiàn)更先進(jìn)的空氣過濾器。
過濾器本身的設(shè)計(jì)也取得了顯著進(jìn)展,?其中重要的是分隔板的去除,?即無隔板過濾器的發(fā)展。無隔板過濾器不僅消除了分隔板損壞過濾介質(zhì)的危險(xiǎn),?而且有效地增加了過濾面積,?提高了過濾效率,?并降低了氣流阻力,?從而減少了能量消耗。此外,?空氣過濾器在耐高溫、耐腐蝕以及防水、防菌等方面也取很大的進(jìn)展,滿足了一些特殊的需求。
2　空氣過濾器的應(yīng)用
隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和人們環(huán)境意識的加強(qiáng),?空氣質(zhì)量已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)在人們認(rèn)識到空氣過濾系統(tǒng)不僅要保護(hù)機(jī)械設(shè)備,?還要保護(hù)人。因此,?空氣過濾的應(yīng)用范圍越來越廣泛。
空氣過濾的大應(yīng)用是住宅樓,?其次是商業(yè)和工業(yè)建筑。此外,?過濾設(shè)備還常用行下列場合:?潔凈室;?復(fù)印設(shè)備;?室內(nèi)空氣凈化器;?麻醉氣體過濾設(shè)備;?激光外科手術(shù)應(yīng)用;?HVAC?系統(tǒng)(供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng))?恒溫室;?計(jì)算機(jī)打印機(jī);?工作室空氣過濾系統(tǒng);?空調(diào)器等。
2.1　住宅市場
由于人們對生活質(zhì)量的要求不斷提高,?住宅原有的空氣過濾系統(tǒng)已不能滿足人們的需要,?性能更高的靜電過濾器則成了原有空氣過濾器的替代品。但與普通玻璃纖過濾器相比,?由于過濾介質(zhì)成本較高,?靜電過濾器的應(yīng)用也受到一定的限制。
3M?公司是靜電過濾器市場的領(lǐng)頭羊,?正積極銷售其產(chǎn)品。3M?公司的靜電過濾器采用波紋結(jié)構(gòu),?介質(zhì)裝填較松散,?因而氣流阻力較小。3M?公司稱他們過濾器的裝填密度是適宜的,?而且具有很長的壽命。波紋結(jié)構(gòu)還會提高過濾效率,?且能夠比平板過濾器捕集更多的粒子。
在中國,?住宅絕大多數(shù)沒有空氣過濾系統(tǒng),?但中國的住宅數(shù)量巨大,?且每年以數(shù)百萬套的速度遞增。隨著居室內(nèi)空氣質(zhì)量的日益惡劣和人們環(huán)境意識的不斷加強(qiáng),?空氣過濾系統(tǒng)在住宅的應(yīng)用是有前途的,?存在著潛在的巨大市場。
2.2　辦公樓應(yīng)用
要求改善辦公室空氣質(zhì)量的推動力是先進(jìn)的辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用。計(jì)算機(jī)終端是產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機(jī)化合物的來源。噴墨打印機(jī)是碳?xì)浠衔锖统粞醯膩碓础８煞ㄕ障鄰?fù)制機(jī)產(chǎn)生碳?xì)浠衔铩⒖晌霊腋×Ｗ雍统粞??傳真機(jī)產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機(jī)化合物;?激光打印機(jī)產(chǎn)生碳?xì)浠衔铩⒊粞鹾涂晌肓Ｗ??等等。這些產(chǎn)物已經(jīng)嚴(yán)重地污染了室內(nèi)環(huán)境,?并給人身和辦公設(shè)備造成了一定的危害。
據(jù)估計(jì),?在美國的辦公樓和公共建筑中有30%?存在室內(nèi)空氣污染問題,?尤其公共建筑如機(jī)場、車站等所面臨的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)大于辦公樓。芝加哥D‘Hare?機(jī)場大廳空氣流量為每分鐘約5166?萬m?3,?為改善空氣質(zhì)量,?該處共裝有1100?個(gè)預(yù)濾器,?1100?個(gè)終濾器和2200?個(gè)炭濾器(其中的炭每10—12?個(gè)月需更換一次)。
預(yù)計(jì)2000?年辦公室、商業(yè)及公共建筑對空氣過濾器的需求在全球?qū)⑦_(dá)到五億美元。
2.3　室內(nèi)空氣凈化器
隨著建筑標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格,?消費(fèi)者對室內(nèi)空氣質(zhì)量越來越重視。尤其是患有過敏癥、哮喘病或呼吸道疾病的人,?因?yàn)榭諝馕廴居绊懥怂麄兊恼Ｉ睢Ｈ藗冊谑覂?nèi)度過90%?的時(shí)間,?而室內(nèi)空氣污染水平可能是室外的2—5?倍。室內(nèi)幾乎所有空間都含有花粉、霉菌、孢子、動物毛發(fā)、煙霧、細(xì)菌、病毒和包括石棉在內(nèi)的有害纖維及灰塵。惡劣的空氣質(zhì)量使得哮喘和過敏癥更加嚴(yán)重。用空氣凈化器除去室內(nèi)空氣污染物是一種有效的方法。
在便攜式室內(nèi)空氣凈化器市場上有多種產(chǎn)品。發(fā)展快的是使用高效過濾介質(zhì)的靜電空氣過濾器如3M?公司的F?ilt?rete,?和更高效的微細(xì)玻璃纖維HEPA過濾器,?它們占據(jù)了市場的大部分。在美國空氣凈化器市場以每年10%?以上的速度遞增。日本是繼美國之后的第二大市場。在中國,?空氣凈化器的需求也在增加,隨著空氣質(zhì)量的不斷惡化和家庭辦公的出現(xiàn),?空氣凈化器將有一個(gè)巨大的潛在市場。
2.4　生產(chǎn)工廠
不同工廠對空氣質(zhì)量的要求差別很大。裝有排煙罩和污染控制設(shè)備的工廠需要補(bǔ)充大量的空氣,?如果這些工廠所在地區(qū)環(huán)境空氣受到污染,?那么在將補(bǔ)充的空氣分布到工作場所之前必須先進(jìn)行過濾。在半導(dǎo)體生產(chǎn)和制藥工業(yè)中,?對空氣的潔凈度要求較高。典型的工作環(huán)境中,?每立方英尺空氣中含有500000?個(gè)粒子,?而半導(dǎo)體生產(chǎn)的新要求是每立方英尺空氣中只有1?個(gè)粒子。因此,?工作間需要用經(jīng)過HEPA?過濾器過濾的潔凈空氣不斷地循環(huán)清洗。為保持HEPA?過濾器的潔凈和壽命,?還需要幾段效率較低的預(yù)濾器聯(lián)合使用。
工業(yè)用潔凈室要求連續(xù)有效地去除粒徑更小的粒子。HEPA?過濾器一度是效率高的過濾器,?現(xiàn)在UL?PA?過濾器則是效率高的過濾器,?以后更高效率的新一代過濾器也將得以開發(fā)應(yīng)用。微細(xì)玻璃纖維過濾介質(zhì)是過濾器介質(zhì)的主要選擇,?但膜和靜電增強(qiáng)介質(zhì)已向該領(lǐng)域滲透,?并獲得部分應(yīng)用。
對于工廠排放的廢氣,?要求嚴(yán)格的是毒性。某些重金屬如汞、砷、鉻、鈹?shù)榷拘院艽??其排放限制非常嚴(yán)格。在空氣毒性方面,?美國和德國已經(jīng)通過了新的更嚴(yán)格的立法。執(zhí)行新的立法后,?空氣毒性的限制由原來的20?m?g/m?3?(標(biāo)準(zhǔn))?降低到010004?m?g/m?3?(標(biāo)準(zhǔn))。為達(dá)到這一目標(biāo),?工廠需要更先進(jìn)的過濾器以除去亞微粒子。一些德國公司使用傳統(tǒng)的折疊式微細(xì)玻璃纖維HEPA?過濾器用于過濾系統(tǒng),?同脈沖空氣潔凈機(jī)理相互配合,?并使過濾介質(zhì)的波紋更密。一家美國公司則通過設(shè)計(jì)管式微細(xì)玻璃纖維HEPA?過濾器又向前進(jìn)了一步。
2.5　醫(yī)院
衛(wèi)生行業(yè)是一個(gè)很龐大而特殊的行業(yè),?它對空氣的潔凈度要求也很高。通常,?對醫(yī)院空氣的低要求用效率為30%?的預(yù)濾器和效率為90%?的終濾器結(jié)合使用進(jìn)行過濾。一般情況下不需要HEPA?過濾器過濾,?但在特殊情況下如隔離室、特定的測試和護(hù)理區(qū)域則需要HEPA?過濾器過濾。
醫(yī)院的許多HVAC?系統(tǒng)使用100%?的室外空氣,這對于防止病人通過HVAC?系統(tǒng)中的懸浮微生物進(jìn)行交叉感染是很好的策略。但100%?使用室外空氣并不能消除微生物在空氣過濾介質(zhì)中的生長及其對護(hù)理環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。因此,?現(xiàn)在許多醫(yī)院仍極需先進(jìn)的HVAC?系統(tǒng)。
衛(wèi)生系統(tǒng)的潔凈室先用于手術(shù)室。開始它只是在矯形手術(shù)中獲得廣泛應(yīng)用,?因?yàn)槌C形手術(shù)時(shí)間較長,易于引起感染。控制水平較理想的是使用手術(shù)臺附近的空氣潔凈度達(dá)到100?級。一般建議使用頂部HEPA過濾系統(tǒng),?它能覆蓋至少3?m?×3?m?的面積,?從而將手術(shù)臺和人包括在內(nèi)。
潔凈室獲得應(yīng)用的其它領(lǐng)域有分娩室、保育室、燒傷室、心臟病人護(hù)理單元等。新進(jìn)展之一是牙外科手術(shù)潔凈室的應(yīng)用,?它降低了在長期手術(shù)過程中醫(yī)務(wù)人員被感染的危險(xiǎn)。
2.6　食品加工
食品工業(yè)對于空氣過濾設(shè)備來說,?正在成為一個(gè)不斷擴(kuò)大的市場。為保持食品的新鮮口味,?用消毒來消除污染的方法已逐漸不被使用。這使得消除與產(chǎn)品相關(guān)的空氣污染更加重要。規(guī)定、保險(xiǎn)意識和公眾關(guān)注正促使肉加工者、奶制品生產(chǎn)者及其它食品生產(chǎn)者更新他們的空氣過濾系統(tǒng)。
在歐洲,?酸奶的罐裝是在潔凈室條件下進(jìn)行的,?其結(jié)果是在不用添加價(jià)格昂貴的化學(xué)保鮮劑,?產(chǎn)品可以保存較長的時(shí)間。
啤酒廠發(fā)現(xiàn)為保護(hù)它們的生啤酒,?必須控制灌裝車間周圍環(huán)境的空氣污染。在潔凈室進(jìn)行灌裝是佳選擇。這類工廠需要100000?級的潔凈室,?可以采用頂部通風(fēng)系統(tǒng),?用HEPA?過濾器過濾。
在法國北部的亞眠市,?Su?lzer?先生為其廚房設(shè)計(jì)了潔凈室。Su?lzer?的廚房潔凈室級別為100?級,?并配有必要的加熱和