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空氣過濾器的過濾介質(zhì)
? ? 摘要：對駐極熔噴材料、超細玻璃纖維紙、eP'ITE薄膜和靜電紡納米纖維網(wǎng)等過濾介質(zhì)進行了有關(guān)空氣過濾(HEPA)性能的實驗。研究結(jié)果表明，在達到相同HEPA過濾要求時，駐極熔噴材料的壓降比其他材料的壓降低很多；對空氣中含有的不同微粒各過濾介質(zhì)的過濾效率和壓降呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。???關(guān)鍵詞：空氣過濾器，過濾器，過濾介質(zhì)，過濾性能? ??中圖分類號：TQ028、26?文獻標識碼：A?文章編號：1004—7093(2007)03—0010—03?
????? ??空氣過濾器(HEPA?filter)普遍地應用于要求清潔無菌的房間(電子產(chǎn)品和藥品的生產(chǎn)場所、手術(shù)室)以及其他應用領(lǐng)域(如空氣凈化器、真空袋式除塵器和口罩)。超細玻璃纖維墊、熔噴(MB)纖網(wǎng)、靜電紡纖網(wǎng)和ePTFE薄膜等各種介質(zhì)都可達到HEPA的過濾要求。? 過濾介質(zhì)用超細纖維或納米纖維制成，或具有纖維狀結(jié)構(gòu)，以使其有較大的纖維表面積或是在原纖結(jié)構(gòu)中存在很多微孔。過濾介質(zhì)的面密度、集塵量和使用壽命各不相同，不同成分和結(jié)構(gòu)的材料更有著迥異的壓降。與亞微米級超細玻璃纖維和納米纖維靜電紡纖網(wǎng)相比，熔噴纖網(wǎng)的超細纖維直徑較粗，必須經(jīng)過駐極化(EC)才能達到HEPA級的過濾效率，其他一些介質(zhì)也可經(jīng)駐極化提高過濾效率而不會增加壓降。應用駐極化的熔噴聚丙烯纖網(wǎng)的優(yōu)勢在于其低壓降和較高的集塵量。盡管熔噴聚丙烯纖網(wǎng)的電荷衰減很慢，但進入的油粒和發(fā)動機排出的廢氣對其長期儲存和使用有影響。本文將對經(jīng)過駐極和未經(jīng)駐極的各種介質(zhì)在用于HEPA過濾時的過濾效率、壓降和使用壽命進行比較。
?????1?HEPA過濾介質(zhì)? ????本實驗選用的材料是駐極熔噴(ECMB)材料、超細玻璃纖維紙、ePTFE薄膜和靜電紡納米纖維網(wǎng)。熔噴材料是在TANDEC的Reicofil?24”雙組分熔噴生產(chǎn)線上生產(chǎn)的，駐極是在適用于厚型和高面密度產(chǎn)品的TANTRET?T—II上完成的。靜電紡聚酰胺納米纖維直徑范圍為50～60?nm，在TANDEC的靜電紡設(shè)備上生產(chǎn)，超細玻璃纖維紙和ePrFE薄膜都是工業(yè)產(chǎn)品。
?????2?實驗? ????用TSI?8130自動過濾測試儀測定熔噴材料和口罩在加載NaCI和DOP顆粒時的效率。測試中采用的NaCI平均粒徑為0．067?m，幾何標準偏差(GSD)為1．6?m；DOP平均粒徑為0．2?m，幾何標準偏差與前者相同。用于過濾效率(FE)比較時，氣溶膠濃度為100?mg／m?，流動速率分別為1632、64和96?L／min。微粒加載試驗也用于研究材料的衰減性(過濾效率的衰減和DOP的增加)。過濾面積為100?em?，氣溶膠流動速率為32?L／min，相當于過濾速度為5．3?cm／s。
?????3?結(jié)果與討論? ????從表1可見，90?g／m?駐極熔噴材料在流動速率為32?L／min(過濾速度為5．3?cm／s)時，過濾效率可達到99．996％，壓降為84．3?Pa。而其他材料要達到所要求的HEPA過濾效率，其壓降比駐極熔噴材料高得多，如玻璃纖維紙壓降達到409．6?Pa，ePTFE薄膜是1?129．0?Pa，靜電紡納米纖維材料是590．9?Pa。駐極熔噴材料的過濾效率隨過濾速度的增加而下降。當過濾速度增加時，氣溶膠的遷移力將克服靜電力，因此靜電力將失去對移動微粒的捕獲能力。依照布朗擴散機理，HEPA過濾介質(zhì)的作用就是捕獲以低過濾速度(如2．5?cm／s)移動的微小顆粒，而高速運動的大顆粒則通過使用預濾器，由慣性撞擊或直接攔截機理的作用而被捕獲。
????DOP氣溶膠在駐極熔噴材料上的過濾效率比NaC1在該材料上的過濾效率低得?多。DOP不帶電，介電常數(shù)很高。由于介電常數(shù)大，駐極熔噴材料纖維中由電荷形成的電場將會減弱，對DOP顆粒的吸引力也因此而下降。如同從NaC1中觀察到的情況一樣，駐極熔噴材料的過濾效率將隨DOP過濾速度的提高而下降，其他材料的過濾效率隨過濾速度的提高無明顯變化。
? ????過濾介質(zhì)的使用壽命是十分重要的指標。駐極熔噴材料的過濾效率隨NaC1微粒的加載而增加(圖2，這是由于NaC1微粒在過濾材料上會粘結(jié)成餅，其他介質(zhì)的情況也是如此。然而，隨DOP微粒的加載，駐極熔噴材料的過濾效率卻會下降，這是由于DOP微粒凝聚在纖維表面，形成了覆蓋層，由于DOP層的高介電常數(shù)
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