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过滤概述

过滤材料
既有效地拦截尘埃粒子，又不对气流形成过大的阻力。杂乱交织的纤维形成对粒子的无数道屏障，纤维间宽阔的空间允许气流顺利通过。

效率
　　过滤器捕集粉尘的量与未过滤空气中的粉尘量之比为“过滤效率”。小于0.1mm（微米）的粒子主要作扩散运动，粒子越小，效率越高；大于0.5mm的粒子主要作惯性运动，粒子越大，效率越高。

阻力

　　纤维使气流绕行，产生微小阻力。无数纤维的阻力之和就是过滤器的阻力。

　　过滤器阻力随气流量增加而提高，通过增大过滤材料面积，可以降低穿过滤料的相对风速，减小过滤器阻力。

动态性能

　　被捕捉的粉尘对气流产生附加阻力，于是，使用中过滤器的阻力逐渐增加。被捕捉到的粉尘形成新的障碍物，于是，过滤效率略有改善。

　　被捕捉的粉尘大都聚集在过滤材料的迎风面上。滤料面积越大，能容纳的粉尘越多，过滤器寿命越长。

使用寿命

　　滤料上积尘越多，阻力越大。当阻力大到设计所不允许的程度时，过滤器的寿命就结束。有时，过大的阻力会使过滤器上已捕捉到的灰尘飞散，出现这种二次污染时，过滤器也该报废。

静电

　　若过滤材料带静电或粉尘带静电，过滤效果可以明显改善。因静电使粉尘改变运动轨迹并撞向障碍物，静电力参与粘住的工作。

◎过滤效率

　　在决定过滤效率的因素中，粉尘“量”的含义多种多样，由此计算和测量出来的过滤器效率数值也就不同。实用中，有粉尘的总重量、粉尘的颗粒数量；有时是针对某一典型粒径粉尘的量，有时是所有粉尘的量；还有用特定方法间接地反映浓度的通光量（比色法）、荧光量（荧光法）；有某种状态的瞬时量，也有发尘全过程变化效率值的加权平均量。

对同一只过滤器采用不同的方法进行测试，测得的效率值就会不一样。离开测试方法，过滤效率就无从谈起。

◎过滤器阻力

　　过滤器对气流形成阻力。过滤器积灰，阻力增加，当阻力增大到某一规定值时，过滤器报废。

　　新过滤器的阻力称“初阻力”；对应过滤器报废时的阻力值称“终阻力”。

终阻力

　　终阻力的选择直接关系到过滤器的使用寿命、系统风量变化范围、系统能耗。

大多数情况下，终阻力是初阻力的2～4倍。

终阻力建议值

　过滤器越脏，阻力增长越快。过高的终阻力值并不意味着过滤器的使用寿命会明显延长，但它会使空调系统风量锐减。因此，没有必要将终阻力值定得过高。

　　低效率过滤器常使用直径≥10mm的粗纤维滤料。由于纤维间空隙大，过大的阻力有可能将过滤器上的积灰吹散，此时，阻力不再增高，但过滤效率降为零。因此，要严格限制G4以下过滤器的终阻力值。

　　每个过滤段都应安装阻力监测装置。终阻力要靠仪表来判定，不能仅凭操作者的感觉。

◎容尘量

　　容尘量是在特定试验条件下，过滤器容纳特定试验粉尘的重量。这里的“特定”是指：

a.标准试验风洞，以及相关试验与测量设备；

b.比实际大气粉尘颗粒大得多的标准“道路尘”；

c.委托方与试验方商定、或标准规定的试验方法与计算方法；

d.委托方与试验方商定的终止试验的条件。

　　容尘量与过滤器实际容纳粉尘的重量没有直接对应关系，孤立的容尘量数据对用户没有任何意义。

◎可吸入颗粒物

　空气中的大颗粒粉尘被人的鼻腔阻拦，小颗粒粉尘可能随气流进入气管和肺部，这些粉尘被气管和肺部的“巨噬细胞”吞食并消化，巨噬细胞吃不净的那些细菌和病毒还会被白血球消灭掉。

　　人的鼻子的鼻毛、分泌物和黏膜可以将大多数大于10mm的粉尘过滤掉，只有小于10mm的颗粒物才会随气流进入气管和肺部。因此，人们将“可吸入颗粒物”定义为“空气中≤10mm的颗粒物”。

　　空气中的全部粉尘量为“总悬浮颗粒物”，去掉10mm以上的颗粒物，剩下的就是“可吸入颗粒物”，技术上标为TM10。我们经常听到的“可吸入颗粒物”就是这个TM10。如果将5mm以上的颗粒物去掉，剩下的“可吸入颗粒物”为TM5。

可吸入颗粒物与健康效应

◎化学过滤器

化学过滤器清除空气中的气体污染物。在通风和空调领域，化学过滤器使用活性炭作为主要过滤材料。化学过滤器典型应用场所有：芯片厂、核工业、飞机场、环保、博物馆等，有些家电中也使用了化学过滤材料。

化学过滤原理

　　化学过滤器有选择性地吸附有害气体分子，而不是像普通过滤器那样机械地清除杂质。

　　活性炭材料中有大量肉眼看不见的微孔，其中绝大部分微孔的孔径在5?～500?之间，单位材料中微孔的总内表面积可高达700～2300m2/g，也就是说，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，微孔的内表面积相当于一个大客厅内墙面的大小。

　　没有明显化学反应的吸附称为物理吸附，这种吸附主要靠的是范德瓦尔斯力。空气中沸点高（常温或更高）的游离分子接触活性炭后，有些在微孔中凝聚成液体并因毛细管原理呆在那，有些填满与分子尺寸相当的微孔而与材料成为一体。大气中的氮气、氧气、二氧化碳、氢气、氩气等主要成分的沸点都很低，活性炭吸附不了它们。普通活性炭是疏水性材料，所以对水蒸汽的吸附能力也有限。此外，活性炭还能吸附某些空气微生物并杀死它们。

　　经化学处理而使材料与有害气体产生化学反应的吸附称化学吸附。活性炭靠范德瓦尔斯力抓到气体分子，材料上的化学成分与污染物起反应，生成固体成分或无害的气体。进行化学处理的主要方法是在活性炭中均匀地掺入特定的试剂，所以经化学处理的活性炭也称“浸渍炭”。

　　使用过程中，吸附能力会不断减弱，当减弱到某一程度，过滤器报废。如果仅为物理吸附，用加热或水蒸汽熏蒸的办法可使有害气体脱离活性炭，使活性炭再生。

活性炭材料

　　活性炭材料分颗粒炭、纤维炭、粉炭。

　　纤维活性炭由含碳有机纤维制成。它的孔径小（<50?）、吸附容量大、吸附快、再生快。常用的纤维基材有酚醛、植物纤维、聚丙烯腈、沥青。

吸附性能

　　吸附容量。单位活性炭所能吸附污染物的最大量称吸附容量。不同材料的吸附容量会不同；同一材料对不同气体的吸附容量会不同；温度、背景浓度改变，吸附容量也会变化。

　　滞留时间。空气在活性炭层中逗留的时间称滞留时间。滞留时间越长，吸附越充分。为保持足够的滞留时间，炭层要足够厚，过滤风速要尽可能低。

　　使用寿命。新的活性炭吸附效率高，使用中效率不断衰减，当过滤器下游有害气体接近允许的浓度极限时，过滤器报废。报废前的使用时间就是使用寿命，也称有效防护时间。

　　选择性。一般说来，在物理吸附中易被吸附的有：分子量大的气体、沸点高的气体、挥发性有机气体。若活性炭经化学浸渍，还可以清除平时难以对付的气体，或突出对某类气体的吸附能力。

活性炭过滤器的选用

　　影响活性炭过滤器吸附效果和使用寿命的主要因素有：污染物的种类和浓度、气流在过滤材料中的滞留时间、空气的温度和湿度。

　　实际选用时，要根据污染物种类、浓度和处理风量等条件，确定过滤器形式和活性炭种类。

　　活性炭过滤器的上下游均应有好的除尘过滤器，其效率规格应不低于F7。上游过滤器防止灰尘堵塞活性炭材料；下游过滤器拦住活性炭本身的发尘。

空气过滤常识

粗孔网状海绵又名真空绵、过滤绵，每英吋开孔目数由5至100个，用途广泛，音响、喇叭、各种过滤设备、水族箱、防毒口罩、空调机、高度透气座垫、床垫，沐浴洗涤用品以及模型制作等等，适用于多种行业。

碰撞拦截原理

　　空气中的尘埃粒子，或随气流作惯性运动，或作无规则运动，或受某种场力的作用而移动。当运动中的粒子撞到障碍时，粒子与障碍物表面间引力使它粘在障碍物上。

惯性原理

　　大粒子在气流中作惯性运动。气流遇障绕行，粒子因惯性偏离气流方向并撞到障碍物上。粒子越大，惯性越强，撞击障碍物的可能性越大，因此过滤效果越好。

扩散原理

　　小粒子作无规则运动。对无规则运动作数学处理时使用传质学中“扩散”理论，所以有扩散原理一说。粒子越小，无规则运动越剧烈，撞击障碍物的机会越多，因此过滤效果越好。

过滤材料功能：既有效地拦截尘埃粒子，又不对气流形成过大的阻力。非织造纤维材料和特制的纸张符合这一要求。杂乱交织的纤维形成对粒子的无数道屏障，纤维间宽阔的空间允许气流顺利通过。

效率随尘粒大小而异

　　过滤器捕集粉尘的量与未过滤空气中的粉尘量之比为“过滤效率”。小于0.1μm（微米）的粒子主要作扩散运动，粒子越小，效率越高；大于0.5μm（微米）的粒子主要作惯性运动，粒子越大，效率越高。在0.1μm与0.5μm之间，效率有一处最低点。

阻力　纤维使气流绕行，产生阻力。无数纤维的阻力之和就是过滤器的阻力。

　　过滤器阻力随气流量的增加而提高，通过增大过滤材料面积，可以降低穿过滤料的相对风速，以减小过滤器阻力。

动态性能

　　被捕捉的粉尘对气流产生附加阻力，于是使用中过滤器的阻力逐渐增加，被捕捉到的粉尘形成新的障碍物，于是过滤效率略有改善。

　　被捕捉的粉尘大都聚集在过滤材料的迎风面上。滤料面积越大，能容纳粉尘越多，过滤器寿命越长。

过滤器报废

　　滤料上积尘越多，阻力越大。当阻力大到设计所不允许的程序时，过滤器的寿命就到头了。有时，过大的阻力会使过滤器上已捕捉到灰尘飞散，出现这种危险时，过滤器也该报废。

空气过滤效率分类对照表