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空氣過濾器的應(yīng)用

發(fā)布日期:2012-10-29  

1 空氣過濾器的發(fā)展
  空氣過濾器的原型是人們?yōu)楸Wo呼吸而使用的呼吸保護器具。據(jù)記載早在一世紀的羅馬人們在提純水銀的時候就用粗麻制成的面具進行保護。在此之后的漫長時間里空氣過濾器也取得了進展但其主要是作為呼吸保護器具用于一些危險的行業(yè)如有害化學品的生產(chǎn)。1827 年布朗發(fā)現(xiàn)了微小粒子的運動規(guī)律,人們對空氣過濾的機理有了進一步的認識。
  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)運而生。玻璃纖維過濾介質(zhì)用于空氣過濾于1940 10 月在美國取得專利。50 年代美國對玻璃纖維過濾紙的生產(chǎn)工藝進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 年代采用微細玻璃纖維過濾紙作為過濾介質(zhì)的HEPA 過濾器013 微米粒徑的粒子過濾效率高達99.9998%。八十年代以來隨著新的測試方法的出現(xiàn)、使用評價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不久就會出現(xiàn)更先進的空氣過濾器。
  過濾器本身的設(shè)計也取得了顯著進展其中最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)境污染的日益嚴重和人們環(huán)境意識的加強空氣質(zhì)量已成為全世界關(guān)注的焦點?,F(xiàn)在人們認識到空氣過濾系統(tǒng)不僅要保護機械設(shè)備還要保護人。因此空氣過濾的應(yīng)用范圍越來越廣泛。
  空氣過濾的最大應(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、通風和空調(diào)系統(tǒng)) ; 恒溫室計算機打印機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首選替代品。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最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)量的推動力是先進的辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用。計算機終端是產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機化合物的來源。噴墨打印機是碳氫化合物和臭氧的來源。干法照相復(fù)制機產(chǎn)生碳氫化合物、可吸入懸浮粒子和臭氧傳真機產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機化合物激光打印機產(chǎn)生碳氫化合物、臭氧和可吸入粒子等等。這些產(chǎn)物已經(jīng)嚴重地污染了室內(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場、車站等所面臨的挑戰(zhàn)遠大于辦公樓。芝加哥D‘Hare 機場大廳空氣流量為每分鐘約5166 m 3, 為改善空氣質(zhì)量該處共裝有1100 個預(yù)濾器, 1100 個終濾器和2200 個炭濾器(其中的炭每10—12 個月需更換一次)。
預(yù)計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_到五億美元。
2.3 室內(nèi)空氣凈化器
  隨著建筑標準的日益嚴格消費者對室內(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為空氣污染影響了他們的正常生活。人們在室內(nèi)度過90% 的時間而室內(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)展最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充的空氣分布到工作場所之前必須先進行過濾。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 個粒子而半導(dǎo)體生產(chǎn)的最新要求是每立方英尺空氣中只有個粒子。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 過濾器一度是效率最高的過濾器現(xiàn)在UL PA 過濾器則是效率最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最嚴格的是毒性。某些重金屬如汞、砷、鉻、鈹?shù)榷拘院艽?/font>其排放限制非常嚴格。在空氣毒性方面美國和德國已經(jīng)通過了新的更嚴格的立法。執(zhí)行新的立法后空氣毒性的限制由原來的20 m g/m 3 (標準降低到010004 m g/m 3 (標準)。為達到這一目標工廠需要更先進的過濾器以除去亞微粒子。一些德國公司使用傳統(tǒng)的折疊式微細玻璃纖維HEPA 過濾器用于過濾系統(tǒng)同脈沖空氣潔凈機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)計管式微細玻璃纖維HEPA 過濾器又向前進了一步。
2.5 醫(yī)院
  衛(wèi)生行業(yè)是一個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)院空氣的最低要求用效率為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)中的懸浮微生物進行交*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)院仍極需先進的HVAC 系統(tǒng)。
  衛(wèi)生系統(tǒng)的潔凈室最先用于手術(shù)室。開始它只是在矯形手術(shù)中獲得廣泛應(yīng)用因為矯形手術(shù)時間較長,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、心臟病人護理單元等。最新進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。
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不斷擴大的市場。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。國家規(guī)定、保險意識和公眾關(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行的其結(jié)果是在不用添加價格昂貴的化學保鮮劑產(chǎn)品可以保存較長的時間。
  啤酒廠發(fā)現(xiàn)為保護它們的生啤酒必須控制灌裝車間周圍環(huán)境的空氣污染。在潔凈室進行灌裝是最佳選擇。這類工廠需要100000 級的潔凈室可以采用頂部通風系統(tǒng)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)計了潔凈室。Su lzer 的廚房潔凈室級別為100 并配有必要的加熱和冷凍設(shè)施。按照美國聯(lián)邦標準209 D 規(guī)定食品應(yīng)在潔凈度100 級、室溫12的條件下進行分裝。這樣可以保證無菌操作其好處是提高質(zhì)量、增加營養(yǎng)、改善口味、延長貯存期。
3 市場趨勢
  展望未來的空氣過濾器市場我們可以發(fā)現(xiàn):
(1) 在當前的空氣過濾器市場中以微細玻璃纖維作為過濾介質(zhì)的過濾器仍占主導(dǎo)地位但膜生產(chǎn)商也正向空氣過濾領(lǐng)域發(fā)展提供高效的膜濾器并改善膜在低氣流阻力下過濾的性能。它們認為在高效空氣過濾和集塵應(yīng)用中膜濾器不久將取代微細玻璃纖維過濾器。
(2) 耐高溫過濾器的發(fā)展將會加快。金屬纖維和陶瓷纖維過濾器已獲得應(yīng)用。玻璃纖維復(fù)合無機膜可以增強纖維的機械性能賦予濾袋較強的耐高溫性能使之在高達480的溫度下使用。熱電工程、煤氣化系統(tǒng)和垃圾焚燒系統(tǒng)將為耐高溫過濾器提供了一個巨大的市場。
(3) 空氣過濾器市場發(fā)展的趨勢是全球化。發(fā)展中國家購買增長率將比發(fā)達國家快。刺激今后幾年過濾器市場快速發(fā)展的因素包括發(fā)展中國家大量新工廠的建設(shè)歐洲和日本等發(fā)達國家的經(jīng)濟復(fù)蘇世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護的更嚴格要求。這種需要、繁榮和環(huán)境意識的結(jié)合必然會激起過濾器市場的迅速發(fā)展。

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