空气过滤器的原型是人们为保护呼吸而使用的呼吸保护器具，随着时间的推移，空气过滤的应用范围越来越广泛。以下重点探讨空气过滤的发展和应用。
关键词：空气过滤；发展；应用
1·空气过滤器的发展
空气过滤器的原型是人们为保护呼吸而使用的呼吸保护器具。据记载,早在一世纪的罗马,人们在提纯水银的时候就用粗麻制成的面具进行保护。在此之后的漫长时间里,空气过滤器也取得了进展,但其主要是作为呼吸保护器具用于一些危险的行业,如有害化学品的生产。1827年布朗发现了微小粒子的运动规律,人们对空气过滤的机理有了进一步的认识。空气过滤器的迅速发展是与军事工业和电子工业的发展紧密相关的。在第一次世界大战期间,由于各种化学毒剂的使用,以石棉纤维过滤纸作为滤烟层的军用防毒面具应运而生。玻璃纤维过滤介质用于空气过滤于1940年10月在美国取得专利。20世纪50年代,美国对玻璃纤维过滤纸的生产工艺进行了深入的研究,使空气过滤器得到了改善和发展。20世纪60年代,HEPA过滤器问世;20世纪70年代,采用微细玻璃纤维过滤纸作为过滤介质的HEPA过滤器,对013微米粒径的粒子过滤效率高达99.9998%。20世纪80年代,以来,随着新的测试方法的出现、使用评价的提高及对过滤性能要求的提高,发现HEPA过滤器存在着严重的问题,于是又产生了性能更高的UL PA过滤器。目前,各国仍在努力研究,估计不久就会出现更先进的空气过滤器。过滤器本身的设计也取得了显著进展,其中最重要的是分隔板的去除,即无隔板过滤器的发展。无隔板过滤器不仅消除了分隔板损坏过滤介质的危险,而且有效地增加了过滤面积,提高了过滤效率,并降低了气流阻力,从而减少了能量消耗。此外,空气过滤器在耐高温、耐腐蚀以及防水、防菌等方面也取很大的进展,满足了一些特殊的需求。
2·空气过滤器的应用
随着环境污染的日益严重和人们环境意识的加强,空气质量已成为全世界关注的焦点。现在人们认识到空气过滤系统不仅要保护机械设备,还要保护人。因此,空气过滤的应用范围越来越广泛。空气过滤的最大应用是住宅楼,其次是商业和工业建筑。此外,过滤设备还常用行下列场合:洁净室;复印设备;室内空气净化器;麻醉气体过滤设备;激光外科手术应用;HVAC系统(供暖、通风和空调系统);恒温室;计算机打印机;工作室空气过滤系统;空调器等。
2.1住宅市场。由于人们对生活质量的要求不断提高,住宅原有的空气过滤系统已不能满足人们的需要,性能更高的静电过滤器则成了原有空气过滤器的首选替代品。但与普通玻璃纤过滤器相比,由于过滤介质成本较高,静电过滤器的应用也受到一定的。3M公司是静电过滤器市场的领头羊,正积极销售其产品。3M公司的静电过滤器采用波纹结构,介质装填较松散,因而气流阻力较小。3M公司称他们过滤器的装填密度是最适宜的,而且具有很长的寿命。波纹结构还会提高过滤效率,且能够比平板过滤器捕集更多的粒子。在中国,住宅绝大多数没有空气过滤系统,但中国的住宅数量巨大,且每年以数百万套的速度递增。随着居室内空气质量的日益恶劣和人们环境意识的不断加强,空气过滤系统在住宅的应用是有前途的,存在着潜在的巨大市场。
2.2办公楼应用。要求改善办公室空气质量的推动力是先进的办公设备的广泛应用。计算机终端是产生臭氧和挥发性有机化合物的来源。喷墨打印机是碳氢化合物和臭氧的来源。干法照相复制机产生碳氢化合物、可吸入悬浮粒子和臭氧;传真机产生臭氧和挥发性有机化合物;激光打印机产生碳氢化合物、臭氧和可吸入粒子;等等。这些产物已经严重地污染了室内环境,并给人身和办公设备造成了一定的危害。据估计,在美国的办公楼和公共建筑中有30%存在室内空气污染问题,尤其公共建筑如机场、车站等所面临的挑战远大于办公楼。芝加哥D’Hare机场大厅空气流量为每分钟约5166万m3,为改善空气质量,该处共装有1100个预滤器,1100个终滤器和2200个炭滤器(其中的炭每10~12个月需更换一次)。预计2000年办公室、商业及公共建筑对空气过滤器的需求在全球将达到五亿美元。
2.3室内空气净化器。随着建筑标准的日益严格,消费者对室内空气质量越来越重视。尤其是患有过敏症、哮喘病或呼吸道疾病的人,因为空气污染影响了他们的正常生活。人们在室内度过90%的时间,而室内空气污染水平可能是室外的2-5倍。室内几乎所有空间都含有花粉、霉菌、孢子、动物毛发、烟雾、细菌、和包括石棉在内的有害纤维及灰尘。恶劣的空气质量使得哮喘和过敏症更加严重。用空气净化器除去室内空气污染物是一种有效的方法。在便携式室内空气净化器市场上有多种产品。发展最快的是使用高效过滤介质的静电空气过滤器如3M公司的F iltrete,和更高效的微细玻璃纤维HEPA过滤器,它们占据了市场的大部分。在美国空气净化器市场以每年10%以上的速度递增。日本是继美国之后的第二大市场。在中国,空气净化器的需求也在增加,随着空气质量的不断恶化和家庭办公的出现,空气净化器将有一个巨大的潜在市场。
2.4生产工厂。不同工厂对空气质量的要求差别很大。装有排烟罩和污染控制设备的工厂需要补充大量的空气,如果这些工厂所在地区环境空气受到污染,那么在将补充的空气分布到工作场所之前必须先进行过滤。在半导体生产和制药工业中,对空气的洁净度要求较高。典型的工作环境中,每立方英尺空气中含有500000个粒子,而半导体生产的最新要求是每立方英尺空气中只有1个粒子。因此,工作间需要用经过HEPA过滤器过滤的洁净空气不断地循环清洗。为保持HEPA过滤器的洁净和寿命,还需要几段效率较低的预滤器联合使用。工业用洁净室要求连续有效地去除粒径更小的粒子。HEPA过滤器一度是效率最高的过滤器,现在UL PA过滤器则是效率最高的过滤器,以后更高效率的新一代过滤器也将得以开发应用。微细玻璃纤维过滤介质是过滤器介质的主要选择,但膜和静电增强介质已向该领域渗透,并获得部分应用。对于工厂排放的废气,要求最严格的是毒性。某些重金属如汞、砷、铬、铍等毒性很大,其排放非常严格。在空气毒性方面,美国和德国已经通过了新的更严格的立法。执行新的立法后,空气毒性的由原来的20 mg/m3(标准)降低到010004 m g/m3(标准)。为达到这一目标,工厂需要更先进的过滤器以除去亚微粒子。一些德国公司使用传统的折叠式微细玻璃纤维HEPA过滤器用于过滤系统,同脉冲空气洁净机理相互配合,并使过滤介质的波纹更密。一家美国公司则通过设计管式微细玻璃纤维HEPA过滤器又向前进了一步。
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