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净化过滤器知识DOC
净化过滤器知识
基本常识
◎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0.1?
m（微米）的粒子主要作扩散运动，粒子越小，效率越高；大于0.5?
m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
效率规格建议终阻力Pa
G3（粗效）100～200
G4（初中效）150～250
F5～F6（中效）250～300
F7～F8（高中效）300～400
F9～H11（亚高效）400～450
高效与超高效400～600
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≥10?
m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10?
m的粉尘过滤掉，只有小于10?
m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≤10?
m的颗粒物”。
空气中的全部粉尘量为“总悬浮颗粒物”，去掉10?
m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5?
m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
浓度 mg/m3健康效应
总悬浮颗粒物可吸入颗粒物
>0.29>0.20免疫功能改变的阈浓度，居民呼吸道疾病患病率开始增加。
0.210.15居住区空气日平均最高允许浓度。
<0.16<0.11不引起小学生免疫功能改变的阈下浓度，不引起人群呼吸道患病率增加。
◎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
过滤效率
试验方法
计重法Arrestance
试验尘源为大粒径、高浓度标准粉尘。
粉尘的主要成分是经筛选的、规定地区的浮尘，再掺入规定量的细碳黑和短纤维。
大多数国家规定使用美国亚利桑那荒漠地带的“道路尘”（ArizonaRoadDust），中国标准曾规定使用黄土高原某村落的尘土，日本标准规定使用源于日本的“关东亚黏土”。
测量的“量”为粉尘重量。
过滤器装在标准试验风洞内，上风端连续发尘。
每隔一段时间，测量穿过过滤器的粉尘重量或过滤器上的集尘量，由此得到过滤器在该阶段按粉尘重量计算的过滤效率。
最终的计重效率是各试验阶段效率依发尘量的加权平均值。
计重法试验的终止试验的条件为：
约定的终阻力值，或效率明显下降时。
这里的所谓“约定”是指客户与试验者间的约定，或试验者自己的规定。
显然，约定终止试验的条件不同，计重效率值就不同。
终止试验时，过滤器容纳试验粉尘的重量称为“容尘量”。
计重法用于测量低效率过滤器，那些过滤器一般用于中央空调系统中的预过滤。
计重法试验是破坏性试验，不能用于制造厂的日常产品性能检验。
相关标准：
美国ANSI/ASHRAE52.1-1992，欧洲EN779-1993，中国GB12218-89。
比色法Dust-spot
试验台和试验粉尘与计重法所用相同。
粉尘“量”为采样点高效滤纸的通光量。
在过滤器前后采样，采样头上有高效滤纸，显然，过滤器前后采样点高效滤纸的污染程度会不同。
试验中，每经过一段发尘试验，测量不发尘状态下过滤器前后采样点高效滤纸的通光量，通过比较滤纸通光量的差别，用规定计算方法得出所谓“过滤效率”。
最终的比色效率是试验全过程各阶段效率值依发尘量的加权平均值。
终止试验的条件与计重法条件相似：
约定的终阻力值，或效率明显下降时。
比色法用于测量效率较高的一般通风用过滤器，空调系统中的大部分过滤器属于这种过滤器。
比色法曾是国外通行的试验方法，这种方法逐渐被计数法所取代。
严格的比色法是破坏性试验。
相关标准：
美国ANSI/ASHRAE52.1-1992，欧洲EN779-1993。
大气尘计数法
尘源为自然大气中的“大气尘”。
粉尘的“量”为大于等于某粒径的全部颗粒物个数。
测量粉尘的仪器为普通光学或激光尘埃粒子计数器。
效率值为新过滤器的初始效率。
名称解释
A，B，C，D
集成电路制造业对气载分子污染物的分类。
A代表酸性气体（Acids），B代表碱性气体（Bases），C代表可凝聚化合物（Condensables），D代表其它掺杂气体（Dopants）。
AbsoluteFilter，绝对过滤器
早期国外某公司为有隔板高效过滤器起的商品名，对应过滤效率99.97%（0.3mmDOP）。
ACfine（AirCleanerTestDust,fine），AC细灰
美国规定用于过滤与除尘设备性能试验的标准粉尘，除中国和日本之外各国通用。
该粉尘取自美国亚利桑那荒漠地区，俗称ArizonaRoadDust。
在AC细灰中掺入规定量的短纤维和碳黑，就成了过滤器试验常用的ASHRAE标准粉尘。
国际标准化组织ISO规定用AC细灰测量汽车滤清器的过滤效果。
Aerosol，气溶胶
固体或液体颗粒物与气体形成的一种相对稳定的悬浮体系。
国际上，搞过滤理论的人多数参与气溶胶学会的活动，但搞过滤应用的人更喜欢在暖通空调行业扎堆儿。
AFI（AirFilterInstitute），美国空气过滤研究所
过滤效率的试验方法计重法和比色法首先由AFI使用，有人称AFI效率。
若见到“AFI效率”，你要自己判别是计重效率（Arrestance）还是比色效率（Dust-spot）。
AHU（AirHandlingUnit），中央空调器
中央空调是最经常见到空气过滤器的地方。
AirFilter，空气过滤器
用在中央空调和洁净室时，称为空气过滤器；用在活塞发动机和小型空压机上，它叫空气滤清器。
AMC（AirborneMolecularContaminant），气载分子污染物
半导体制造业对分子污染物的称呼。
Arrestance，计重效率
对低效率过滤器采用计重法得出的效率。
ASHRAEEfficiency
用美国采暖、制冷与空调工程师协会标准ASHRAE52.1规定方法测出的效率。
一般指的是比色法（dust-spot）效率，有时也称NBS效率、AFI效率。
b值
描述液体过滤材料和液体过滤器过滤效果的一个常用参数。
b值也称过滤比。
b值是透过率的倒数，与过滤效率的关系为：
过滤效率=1–1/b
b5=200，表示粒径为5mm的颗粒，200个中有一个透过。
CelluloseMedia，木浆滤纸
以木质纤维（木浆）为主要原料的过滤纸。
木浆滤纸是制作滤清器的最常见过滤材料。
ChemicalFilter，化学过滤器
在空调领域，化学过滤器一般指的就是活性炭过滤器。
CNC（CondensationNucleusCounter）凝结核计数器
以微小粉尘为核，凝结了其它物质，使颗粒增大，仪器就可以检测到它。
在过滤器的试验中CNC可用于高效过滤器的扫描试验、滤材的检测。
Deep-Pleat
对传统有隔板过滤器的习惯称呼。
DOP邻苯二甲酸二辛酯
DOP为塑料工业一种常用增塑剂，也是一种常见清洗剂。
用0.3mm的DOP液滴做粒子，测量高效过滤器得出的过滤效率称为“DOP效率”。
Dust-Spot，比色法
多年来国际流行的，对一般通风用过滤器的测试方法。
Efficiency
过滤效率
Fiberglass，玻璃纤维
常见过滤材料。
FFU（FanFilterUnit）
自带风机的高效过滤单元。
当代集成电路生产中高洁净度厂房流行过滤装置。
G，F，H，U
欧洲对过滤器的分类代号，用的是德语字头。
G代表Grob，F代表Fein，H为HEPA，U为ULPA。
GMP（GoodManufacturePractice），药品生产质量管理规范
GMP是制药厂必须执行的强制性标准。
HEPA（HighEfficiencyParticulateAir）Filter，高效过滤器
对0.3mm尘埃粒子过滤效率≥99.97%，并且经过规定方法检验合格的过滤器。
家用电器中的HEPA是一般指用HEPA滤纸制作的过滤器。
HEPADiffuser，高效过滤风口
装有高效过滤器的非均匀流洁净室送风装置。
HEPAPanel
洁净室用无隔板高效过滤器的习惯叫法。
IAQ（IndoorAirQuality）
室内空气品质
MPPS（MostPenetratiableParticulateSize），最易穿透粒径
测量过滤器对最难过滤颗粒物过滤效率的一种扫描测试方法。
Mini-Pleat
无隔板过滤器的习惯称呼。
有时也称为Close-pleated。
NBS（NationalBureauofStandard），美国国家标准局
早期的美国国家标准局曾将AFI的计重法和比色法定为国家标准。
ParticleEfficiency，计数效率
用粒子计数器测量的过滤器效率。
PE（Polyester），聚酯
在过滤行业，指聚酯类化学纤维，例如涤纶纤维。
PP（Polypropylene），聚丙烯，丙纶
在过滤行业，常指带静电（驻极体）的超细聚丙烯纤维过滤材料。
Pre-filter，预过滤器
对下一级过滤器起保护作用的过滤器。
预过滤器可以有各种形式和效率规格。
PTFE聚四氟乙烯
在过滤行业，PTFE滤材指用驻极体聚四氟乙烯纤维制成的高效过滤材料。
PTFE滤材是是一种新兴过滤材料，它没有微量挥发物，强度好，目前的缺点是价格高。
Pulse-jetFilter，自洁式过滤器
带有压缩空气脉冲反吹清灰装置的过滤器和除尘器。
Resistance
过滤器阻力。
有时也称PressureDrop，DifferentialPressure，DP。
SickBuildingSyndrome，建筑致病症状
室内空气差经常被认为是致病元凶。
SyntheticMedia
化学纤维滤材，又称其为合成纤维。
ULPA（UltraLowPenetrationAir）Filter 超高效过滤器
对0.1～0.2mm粒子过滤效率≥99.999%的过滤器（美国）。
对MPPS效率≥99.9995%的过滤器（欧洲）。
对0.12mm粒子过滤效率≥99.999%的过滤器（美国早期）。
VandeWaalsForce，范德瓦尔斯力
分子与分子，分子团与分子团表面间的一种引力包括取向力、诱导力、色散力。
粉尘粘在过滤介质上，主要靠的是范德瓦尔斯力。
活性炭过滤器吸附化学污染物时，靠的也是范德瓦尔斯力。
VentilationFilter
泛指一般通风用过滤器，以区别洁净室用高效过滤器。
有时也称AshraeFilter。
VOCs（VolatileOrganicCompounds），挥发性有机化合物
空调行业指空气中的分子污染物。
集成电路行业又叫AMC
单位换算
?
，埃
1?
=10-8cm=10-10m
?
是光波长度和分子直径的常用计量单位。
当讨论粉尘表面与其它表面间的范德瓦耳斯引力时，也用?
来计量表面间的距离。
气体分子的直径约为3?
。
从长度单位上讲，?
比纳米小一个数量级。
?
与取自瑞典科学家?
ngstr?
m（1814-1874）的名字，?
的正确发音为“欧”、“埃”。
cfm（cubicfootperminute），立方英尺/分钟
英制风量单位，1cfm≈1.7m3/h
特别地：
2000cfm=3400m3/h
英国人已经不用英制了。
美国人和日本人有时仍用英制单位。
℉（Fahrenheit），华氏温标
华伦海特（1686-1736）确定了三个温度固定点：
海水结冰时为零度、人的体温为96度、水结冰时为32度。
在现代温标中，纯净水的冰点0℃=32℉，沸点100℃=212℉。
北美国家仍使用华氏温标。
fpm（footperminute），英尺/分钟
英制风速单位，1000fpm≈5.08m/s
mbar（millibar），毫巴
气压单位，有时用于过滤器阻力，1mbar=100Pa=10mmWG
mg（milligram），毫克
1mg=0.001g
空气中的粉尘浓度常以mg/m3来度量。
mil，密耳
1mil=0.001英寸=0.0254mm
薄板厚度的英制计量单位，美国一些厂家仍使用这一单位计量滤纸厚度。
?
m（micrometer），微米
1?
m=0.001mm
过滤行业中描述粉尘粒度和纤维直径时最常用的尺寸单位。
nm（nanometer），纳米
1nm=0.001?
m
当某些材料的尺寸小到以纳米来度量时，有关这些材料的制作、测量、利用的技术称“纳米技术”。
Nm3/h，标立/小时
空气流量单位，与燃气轮机和空压机入口过滤器打交道时常用单位。
工程上，1标立为一个大气压（0.1013MPa），0℃，1立方米体积的干空气的质量。
涉及民航和气象时，人们使用“国际标准大气”，它是指一个大气压，15℃的空气，它与工程大气压在温度上有点差别。
Pa（Pascal），帕
压力单位，常用于过滤器阻力。
1Pa=1N/m2≈0.1mmWG=0.1kg/m2
ppm（partspermillion），百万分之一
评价化学污染物浓度的常用单位。
更微量的单位为ppt（partspertrillion），即万亿分之一（1×10-12）。
当用污染物的分子数量计量浓度时，标为pptm（partspertrillionmolar）。
tex，特克斯
纤维粗细程度的法定计量单位。
tex数为每1000米长纤维的克重，1/10dtex为分特。
过去的计量单位为“旦”（Denien，D），又读“代”，D数为每9000米长纤维的克重。
生产过滤材料的化纤行业提到纤维粗细时讲代或分特，不讲微米。
如果化纤原材料的比重是1，那么1D相当于纤维直径11.9?
m，而直径1?
m的纤维相当于0.007D。
WG（WaterGauge），水柱
压差代号，常用于过滤器阻力。
1mmWG≈10Pa，1inWG≈250Pa。
毫米水柱有时也标为mmH2O。
防火等级
◎美国防火等级
过滤器的防火等级，美国UL保险商试验所标准，UL-900-1997
二级（Class1）
过滤器（干净时）遇明火不燃烧，仅散发极微量的烟雾。
二级（Class2）
过滤器（干净时）遇明火轻微燃烧，或散发有限的烟雾，或两者同时发生。
过滤器结构与防火分类，美国环境科学与技术研究所IES-RP-CC001.3-1993
第一类（Grade1）：
不燃结构，能承受恶劣的环境，结构坚固。
主要用于军事、原子能、重要工业。
满足美国军用标准MIL-F-51068。
第二类（Grade2）：
阻燃结构，经耐水试验、耐低温试验、以及军用标准MIL-F-51068中的部分试验。
满足美国UL-586标准的试验（火焰试验）。
第三类（Grade3）：
遇火不燃烧，仅散发微量烟雾。
符合UL-900标准中的一级。
第四类（Grade4）：
遇火轻微燃烧，或散发有限烟雾。
符合UL-900标准中的二级。
第五类（Grade5）：
阻燃材料结构，无助燃物质，遇火仅产生少量烟雾或不产生烟雾。
用于洁净室顶送风或侧送风处的空气过滤。
第六类（Grade6）：
用于无特殊防火要求和不十分重要的场所。
典型颗粒
洁净室
◎洁净度分级
1963年，美国洁净室标准FED-STD-209中，按每立方英尺中≥0.5mm粉尘数量的最高允许浓度，将洁净室分成若干等级，如100级、10,000级、100,000级。
世界上许多国家都加以效仿。
1999年，国际标准化组织ISO颁布了一项国际标准《ISO14644-1洁净室与受控洁净环境》第一部分：
空气洁净度分级。
标准中采用了新的分级。
2001年，中国新颁布的洁净室设计标准中采用了ISO分级。
ISO洁净度等级以及与传统分级的对应关系
ISO14644
分级最高浓度极限（颗粒数/m3）近似对应
传统规格
0.1?
m0.2?
m0.3?
m0.5?
m1.0?
m5.0?
m
ISO1102
ISO210024104
ISO31000237102358 1
ISO4100002370102035283 10
ISO51000002370010200352083229100
ISO610000002370001020003520083202931000
ISO7 35200083200293010000
ISO8 35200
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