空氣凈化過濾器是用于氣體過濾，使氣體清潔的基本元件。本元件可接置在旋片式真空泵進氣口的前端，使進入真空泵的氣體獲得過濾凈化，去除絕大部分氣體中所含的如塵埃等顆粒雜質(zhì)和水蒸汽等，防止真空泵因吸入不凈的氣體而妨礙正常工作和延長真空泵的使用壽命。
一、過濾概述
1、過濾材料：既有效地攔截塵埃粒子，又不對氣流形成過大的阻力。雜亂交織的纖維形成對粒子的無數(shù)道屏障，纖維間寬闊的空間允許氣流順利通過。
2、效率：過濾器捕集粉塵的量與未過濾空氣中的粉塵量之比為“過濾效率”。小于0.1(微米)的粒子主要作擴散運動，粒子越小，效率越高;大于0.5微米的粒子主要作慣性運動，粒子越大，效率越高。
3、阻力：纖維使氣流繞行，產(chǎn)生微小阻力。無數(shù)纖維的阻力之和就是過濾器的阻力。 過濾器阻力隨氣流量增加而提高，通過增大過濾材料面積，可以降低穿過濾料的相對風速，減小過濾器阻力。
4、動態(tài)性能 被捕捉的粉塵對氣流產(chǎn)生附加阻力，于是，使用中過濾器的阻力逐漸增加。被捕捉到的粉塵形成新的障礙物，于是，過濾效率略有改善。 被捕捉的粉塵大都聚集在過濾材料的迎風面上。濾料面積越大，能容納的粉塵越多，過濾器壽命越長。
5、使用壽命：濾料上積塵越多，阻力越大。當阻力大到設(shè)計所不允許的程度時，過濾器的壽命就結(jié)束。有時，過大的阻力會使過濾器上已捕捉到的灰塵飛散，出現(xiàn)這種二次污染時，過濾器也該報廢。
6、靜電：若過濾材料帶靜電或粉塵帶靜電，過濾效果可以明顯改善。因靜電使粉塵改變運動軌跡并撞向障礙物，靜電力參與粘住的工作。 二、過濾效率
在決定過濾效率的因素中，粉塵“量”的含義多種多樣，由此計算和測量出來的過濾器效率數(shù)值也就不同。實用中，有粉塵的總重量、粉塵的顆粒數(shù)量;有時是針對某一典型粒徑粉塵的量，有時是所有粉塵的量;還有用特定方法間接地反映濃度的通光量(比色法)、熒光量(熒光法);有某種狀態(tài)的瞬時量，也有發(fā)塵全過程 變化效率值的加權(quán)平均量。 對同一只過濾器采用不同的方法進行測試，測得的效率值就會不一樣。離開測試方法，過濾效率就無從談起。
◎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(guī)定值時，過濾器報廢。 新過濾器的阻力稱“初阻力”;對應(yīng)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(guān)系到過濾器的使用壽命、系統(tǒng)風量變化范圍、系統(tǒng)能耗。 大多數(shù)情況下，終阻力是初阻力的2～4倍。 終阻力建議值效率規(guī)格 建議終阻力 PaG3(粗效) 100～200G4(初中效) 150～250F5～F6(中效) 250～300F7～F8(高中效) 300～400F9～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(diào)系統(tǒng)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≥10?m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(yīng)安裝阻力監(jiān)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(guān)試驗與測量設(shè)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(guī)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(yīng)關(guān)系，孤立的容塵量數(shù)據(jù)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(shù)大于10?m的粉塵過濾掉，只有小于10?m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≤10?m的顆粒物”。 空氣中的全部粉塵量為“總懸浮顆粒物”，去掉10微米以上的顆粒物，剩下的就是“可吸入顆粒物”，技術(shù)上標為TM10。我們經(jīng)常聽到的“可吸入顆粒物”就是這個TM10。如果將5?m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(yīng)濃度 mg/m3 健康效應(yīng)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(qū)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，不引起群眾呼吸道患病率增加。
◎化學過濾器 化學過濾器清除空氣中的氣體污染物。在通風和空調(diào)領(lǐng)域，化學過濾器使用活性炭作為主要過濾材料。化學過濾器典型應(yīng)用場所有：芯片廠、核工業(yè)、飛機場、環(huán)保、博物館等，有些家電中也使用了化學過濾材料。化學過濾原理 化學過濾器有選擇性地吸附有害氣體分子，而不是像普通過濾器那樣機械地清除雜質(zhì)。 活性炭材料中有大量肉眼看不見的微孔，其中絕大部分微孔的孔徑在5?～500?之間，單位材料中微孔的總內(nèi)表面積可高達700～2300m2/g，也就是說，在一個米粒大小的活性炭顆粒中，微孔的內(nèi)表面積相當于一個大客廳內(nèi)墻面的大小。 沒有明顯化學反應(yīng)的吸附稱為物理吸附，這種吸附主要靠的是范德瓦爾斯力。空氣中沸點高(常溫或更高)的游離分子接觸活性炭后，有些在微孔中凝聚成液體并 因毛細管原理呆在那，有些填滿與分子尺寸相當?shù)奈⒖锥c材料成為一體。大氣中的氮氣、氧氣、氬氣等主要成分的沸點都很低，活性炭吸附不了 它們。普通活性炭是疏水性材料，所以對水蒸汽的吸附能力也有限。此外，活性炭還能吸附某些空氣微生物并殺死它們。 經(jīng)化學處理而使材料與有害氣體產(chǎn)生化學反應(yīng)的吸附稱化學吸附。活性炭靠范德瓦爾斯力抓到氣體分子，材料上的化學成分與污染物起反應(yīng)，生成固體成分或無害的氣體。進行化學處理的主要方法是在活性炭中均勻地摻入特定的試劑，所以經(jīng)化學處理的活性炭也稱“浸漬炭”。 使用過程中，吸附能力會不斷減弱，當減弱到某一程度，過濾器報廢。如果僅為物理吸附，用加熱或水蒸汽熏蒸的辦法可使有害氣體脫離活性炭，使活性炭再生。活性炭材料 活性炭材料分顆粒炭、纖維炭、粉炭。 纖維活性炭由含碳有機纖維制成。它的孔徑小(<50?)、吸附容量大、吸附快、再生快。常用的纖維基材有酚醛、植物纖維、聚丙烯腈、瀝青。吸附性能 吸附容量。單位活性炭所能吸附污染物的最大量稱吸附容量。不同材料的吸附容量會不同;同一材料對不同氣體的吸附容量會不同;溫度、背景濃度改變，吸附容量也會變化。 滯留時間。空氣在活性炭層中逗留的時間稱滯留時間。滯留時間越長，吸附越充分。為保持足夠的滯留時間，炭層要足夠厚，過濾風速要盡可能低。 使用壽命。新的活性炭吸附效率高，使用中效率不斷衰減，當過濾器下游有害氣體接近允許的濃度極限時，過濾器報廢。報廢前的使用時間就是使用壽命，也稱有效防護時間。 選擇性。一般說來，在物理吸附中易被吸附的有：分子量大的氣體、沸點高的氣體、揮發(fā)性有機氣體。若活性炭經(jīng)化學浸漬，還可以清除平時難以對付的氣體，或突出對某類氣體的吸附能力。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(jù)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(yīng)有好的除塵過濾器，其效率規(guī)格應(yīng)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(fā)塵過濾效率試驗方法計重法 Arrestance 試驗塵源為大粒徑、高濃度標準粉塵。粉塵的主要成分是經(jīng)篩選的、規(guī)定地區(qū)的浮塵，再摻入規(guī)定量的細碳黑和短纖維。大多數(shù)國家規(guī)定使用美國亞利桑那荒漠地帶 的“道路塵”(Arizona Road Dust)，中國標準曾規(guī)定使用黃土高原某村落的塵土，日本標準規(guī)定使用源于日本的“關(guān)東亞黏土”。測量的“量”為粉塵重量。 過濾器裝在標準試驗風洞內(nèi)，上風端連續(xù)發(fā)塵。每隔一段時間，測量穿過過濾器的粉塵重量或過濾器上的集塵量，由此得到過濾器在該階段按粉塵重量計算的過濾效率。最終的計重效率是各試驗階段效率依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。 計重法試驗的終止試驗的條件為：約定的終阻力值，或效率明顯下降時。這里的所謂“約定”是指客戶與試驗者間的約定，或試驗者自己的規(guī)定。顯然，約定終止試驗的條件不同，計重效率值就不同。 終止試驗時，過濾器容納試驗粉塵的重量稱為“容塵量”。 計重法用于測量低效率過濾器，那些過濾器一般用于中央空調(diào)系統(tǒng)中的預過濾。 計重法試驗是破壞性試驗，不能用于制造廠的日常產(chǎn)品性能檢驗。 相關(guān)標準：美國ANSI/ASHRAE 52.1-1992，歐洲EN779-1993，中國GB12218-89。 比色法 Dust-spot 試驗臺和試驗粉塵與計重法所用相同。粉塵“量”為采樣點高效濾紙的通光量。 在過濾器前后采樣，采樣頭上有高效濾紙，顯然，過濾器前后采樣點高效濾紙的污染程度會不同。試驗中，每經(jīng)過一段發(fā)塵試驗，測量不發(fā)塵狀態(tài)下過濾器前后采 樣點高效濾紙的通光量，通過比較濾紙通光量的差別，用規(guī)定計算方法得出所謂“過濾效率”。最終的比色效率是試驗全過程各階段效率值依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。 終止試驗的條件與計重法條件相似：約定的終阻力值，或效率明顯下降時。 比色法用于測量效率較高的一般通風用過濾器，空調(diào)系統(tǒng)中的大部分過濾器屬于這種過濾器。比色法曾是國外通行的試驗方法，這種方法逐漸被計數(shù)法所取代。 嚴格的比色法是破壞性試驗。 相關(guān)標準：美國ANSI/ASHRAE 52.1-1992，歐洲EN 779-1993。
選型經(jīng)驗
◎合理確定各級過濾器效率 一般情況下，最末一級過濾器決定空氣凈化的程度，上游的各級過濾器只起保護作用，它保護下風端過濾器以延長其使用壽命，或保護空調(diào)系統(tǒng)以確保其正常工作。 空調(diào)設(shè)計中，應(yīng)首先根據(jù)用戶的潔凈要求確定最末一級過濾器的效率，然后，選擇起保護作用的過濾器，如果這級過濾器亦需保護，再在它的上風端增設(shè)過濾器。起保護作用的過濾器統(tǒng)稱“預過濾器”。 應(yīng)妥善匹配各級過濾器的效率。若相鄰兩級過濾器的效率規(guī)格相差太大，則前一級起不到保護后一級的作用;若兩級相差不大，則后一級負擔太小。 潔凈室末端高效過濾器的使用壽命應(yīng)為5～15年，影響使用壽命的最主要因素是預過濾器的優(yōu)劣。 當使用“G～F～H～U”效率規(guī)格分類時，可方便地估計所需各級過濾器的效率。在G2～H12中，每隔2～4檔設(shè)置一級過濾器。例如：G4→F7→H10，其中，末端H10(亞高效)過濾器決定送風的潔凈水平，F(xiàn)7保護H10，G4保護F7。 潔凈室末端高效(HEPA)過濾器前要有效率規(guī)格不低于F8的過濾器來保護;超高效(ULPA)過濾器前可選用F9～H11的過濾器。中央空調(diào)本身應(yīng)有效率規(guī)格不低于F5的過濾器來保護。 在無風沙、低污染地區(qū)，F(xiàn)7過濾器前可不設(shè)預過濾器;在城市中央空調(diào)系統(tǒng)中，G3～F6是常見的初級過濾器。 究竟應(yīng)設(shè)什么效率級別的預過濾器來保護后一級過濾器，這需要設(shè)計師和現(xiàn)場工程師將使用環(huán)境、備件費用、運行能耗、維護費用等因素綜合考慮后決定。 實例
● 某100級潔凈室，設(shè)置了F5→F8→H10→H13四級過濾，末端H13過濾器用了8年。
● 某潔凈室高效過濾器前只有F5過濾器保護，用戶每年都要更換高效過濾器。
● 重度污染城市的某新風凈化系統(tǒng)中過濾器設(shè)置為G3→H10，系統(tǒng)運行半個月后H10過濾器報廢。
● 某汽車噴漆流水線，過濾器設(shè)置為G3→F6→F5。其中，末端F5為屋頂滿布的過濾材料，它僅起工藝要求的均流作用;F6決定了送風的凈化水平。 要點 末級過濾器的性能要可靠。 預過濾器的效率規(guī)格要合理。 初級過濾器的維護要方便。
◎典型場所過濾器的選取場所 主過濾器效率 常見過濾元件 特殊要求 說明普通中央空調(diào)中的主過濾器
F5～F7 袋式、無隔板過濾器 過濾效率合理 衛(wèi)生，保護室內(nèi)裝潢，保護空調(diào)系統(tǒng)普通中央空調(diào)中的預過濾器
G3～F5 各種便宜、使用方便的過濾器 容塵能力高，供貨有保證 保護空調(diào)系統(tǒng)，保護下一級過濾器高檔公共場所中央空調(diào)
F7 袋式、無隔板過濾器 防止風口黑漬，防止室內(nèi)裝潢褪色機場航站樓 F7 袋式、無隔板過濾器 旅客第一印象學校、幼兒園 F7 袋式、無隔板過濾器 防火 特殊安全考慮診室與病房 F7～F8 袋式、無隔板過濾器 防止交叉?zhèn)魅静┪镳^、圖書館 F7 袋式、無隔板過濾器 保護珍品音像工作室 F7 袋式、無隔板過濾器 保護光學設(shè)備和制品10萬級、1萬級非均勻流潔凈室 HEPA 有隔板、無隔板高效過濾器 逐臺測試，無易燃材料 過濾器裝在高效送風口內(nèi)100級潔凈室 HEPA或ULPA 有隔板、無隔板高效過濾器 出廠前經(jīng)過逐臺掃描檢驗 潔凈室末端一般潔凈室預過濾 F8～H10 袋式、無隔板、有隔板過濾器 保證末端過濾器正常使用壽命芯片廠10級、1級潔凈廠房 ULPA 無隔板ULPA過濾器 掃描檢驗，流速均勻，無揮發(fā)物 當今對過濾器性能要求最高的過濾器芯片廠10級、1級潔凈廠房預過濾 HEPA 無隔板、有隔板過濾器 迎面風速高 保證末端過濾器的使用壽命為“一輩子”制藥行業(yè)30萬級潔凈廠房
F8～H10HEPA 袋式、無隔板、有隔板過濾器 過濾器不含營養(yǎng)物 末端過濾器可以設(shè)在中央空調(diào)器內(nèi)負壓潔凈室排風過濾 HEPA 無隔板、有隔板過濾器 可靠 禁止危險物品的排放轎車涂裝流水線主過濾器 F4～F7 袋式過濾器 不含硅酮，不掉毛，阻燃 滿足面漆無疵點，保護均流材料轎車烤漆流水線主過濾器 F6～F7 耐高溫有隔板過濾器 不含硅酮 工藝要求高要求靜電噴涂生產(chǎn)車間 F7～F8 袋式、無隔板過濾器 不含硅酮，不掉毛 保證外觀無疵點核電站排風 HEPA 有隔板、無隔板過濾器 防火、耐沖擊、專門機構(gòu)認證 采用中央空調(diào)的機房、交換臺、中控室 F5～F7 袋式、無隔板過濾器 防止因灰塵引起的散熱不良和電路故障采用柜式空調(diào)的機房、交換臺、中控室 G3～F5 簡易的平板過濾器 因場地限制，柜式空調(diào)很難采用其它形式的過濾器化纖抽絲工序 F8 袋式過濾器 防止斷絲紡紗車間 G4～F7 袋式過濾器，靜電過濾器 防止“煤灰紗”食品工業(yè) F7 袋式、無隔板過濾器 無營養(yǎng)物 生產(chǎn)環(huán)境的衛(wèi)生潔凈工作臺，風淋室 HEPA 有隔板、無隔板高效過濾器 軋鋼主電機 F7 袋式過濾器 阻燃 防止因粉塵造成的電機故障卷煙廠中央空調(diào) F7 自潔式過濾裝置，袋式過濾器 國內(nèi)煙草行業(yè)目前流行自潔式過濾裝置家庭中央空調(diào) G3～G4 平板過濾器 便宜、美觀 擺在超市的商品普通家用空調(diào) — 尼龍網(wǎng) 可清洗 阻擋纖維和粗粉塵風沙地區(qū)預過濾 — 慣性除塵裝置，水浴除塵裝置，卷簾過濾器 清除大顆粒粉塵，只在刮風時工作燃氣輪機與離心式空壓機 F7～F8 無隔板、袋式、有隔板過濾器，自潔式過濾器 抗沖擊，阻燃 防止設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢、磨損、腐蝕軸流式空壓機 F5～F7 無隔板、袋式過濾器 抗沖擊，阻燃 防止葉片磨損往復式空壓機、內(nèi)燃機 G3～F5 袋式過濾器，濾清器，平板過濾器 抗沖擊，耐超阻 防止汽缸磨損高級轎車空調(diào) F7 無隔板過濾元件 防塵，防花粉高檔家用吸塵器 F7HEPA 無隔板過濾元件 結(jié)實，抗水 防止排風二次污染潔凈室用吸塵器 HEPA 無隔板過濾元件 結(jié)實，抗水 防止排風二次污染家用空氣凈化器 F7～F9HEPA 筒狀和方形無隔板過濾元件 便宜，美觀 擺在超市的商品防毒面具 HEPA 無隔板過濾元件 耐溫，抗水 常與活性炭組合使用
注①“主過濾器”指最末一級的過濾器，或指定部位的過濾器。
