过滤器是洁净室的主要净化设备,是空气净化的主要手段。因此,对于从事洁净室设计、建造和维护管理人员了解和掌握过滤器的基本知识是十分重要的。

1.过滤器的分类

按过滤器的性能(效率、阻力、容尘量)来划分,通常将其划分成粗效、中效、高中效、亚高效、高效(HEPA)和超高效(ULPA)六类过滤器。

我国国家标准《空气过滤器》GB/T 14295—2008中将不同过滤器的效率和阻力进行了规定,见表2-16。

表2-16 国家标准不同过滤器的效率和阻力规定

国家标准《高效空气过滤器》GB/T 13554—2008中规定将高效过滤器按性能划分为A、B、C、D四类。D类又通称为超高效过滤器(或称为0.1μm高效过滤器或超低透过率过滤器),见表2-17。

表2-17 高效过滤器按性能划分的A、B、C、D四类

国外将超高效过滤器(ULPA)的过滤效率指标规定为对于≥0.12μm粒子的过滤效率E≥99.9995%。

关于我国和欧美对过滤器的分类比较见表2-18。

表2-18 我国和欧美对过滤器的分类比较

2.过滤器的过滤机理

过滤机理主要有拦截(过筛)、惯性碰撞、布朗扩散和静电等。

(1)拦截

拦截即过筛。大于筛孔的粒子拦截下来被过滤掉,小于筛孔的漏过去。一般对大粒子有作用,效率很低,是粗效过滤器的过滤机理。

(2)惯性碰撞

粒子尤其较大粒子随气流流动,作无规则运动。由于粒子的惯性或某种场力作用偏离气流方向,不随气流运动,而与障碍物碰撞、黏住而被过滤掉。粒子越大,惯性越大,效率越高。一般是粗效和中效过滤器的过滤机理。

(3)布朗扩散

气流中的微小粒子做无规则的布朗运动,与障碍物撞击被钩留黏住,而被过滤掉。粒子越小,布朗运动越强,与障碍物撞击机会越多,效率越高。这也被称作扩散机理,这是亚高效、高效和超高效过滤器的过滤机理。且纤维直径越接近粒子径效果越好。

3.过滤器的性能

过滤器性能一般包括过滤效率(E)、初阻力(H_c)、容尘量(g)。

(1)过滤效率

E=被过滤器过滤掉的(捕集的)粒子量/未过滤前空气中粒子总量×100%。(www.daowen.com)

一般而言：≤0.1μm的粒子主要作布朗扩散运动,粒径越小,效率越高。＞0.5μm的粒子主要作惯性碰撞运动,粒径越大,效率越高。0.1＞d＞0.5μm之间的粒子,其过滤效率有一个最低点,即最大穿透率的粒径。

(2)初阻力H_c

气流绕纤维运动产生微小阻力,无数微小阻力之和即滤料对空气的阻力。过滤器的阻力与气流速度有关,速度越大,阻力越大。

过滤器的阻力分为初阻力(H_c)和终阻力(H_z)：

1)初阻力(H_c)是过滤器开始使用时额定风量下的阻力。

2)终阻力(H_z)是过滤器更换时的阻力。一般H_z=2×H_c。

(3)容尘量g

过滤器到达终阻力时在滤料上所容纳的灰尘重量。

4.滤速

滤速是指空气垂直于滤料方向穿过滤料的速度,不是过滤器迎面风速。滤速越大粒子惯性力越大,对粗、中效过滤器而言效率越高,但滤速越大,过滤器对空气的阻力也越大。所以一般粗效过滤器滤速为1～2m/s,中效过滤器的滤速为0.2～1m/s。滤速越大,越不利于微小粒子的布朗运动,因此对高效、超高效过滤器的滤速一般控制在0.02m/s左右。

5.过滤器滤料和结构形式

1)粗效过滤器的滤料：为玻璃纤维、化纤、无纺布等；结构形式多为板式、折叠式和袋式。

2)中效过滤器的滤料：为玻璃纤维、化纤、无纺布等；结构形式多为袋式、楔形折叠式。

3)高效过滤器的滤料：主要是超细玻璃纤维滤纸；结构形式均为折叠式,有有隔板和无隔板之分。

6.过滤器的使用和更换

(1)过滤器的使用

粗效、中效、高中效、亚高效、高效、超高效6种过滤器各有各的用途,必须正确使用,如果使用不当,不但不会起作用而且还会产生不良甚至相反的效果。因此,设计、建造和维护管理洁净室的人员要特别注意。

粗效过滤器是作为预过滤器使用,一般是设置在空调箱内,其作用是过滤大颗粒的粒子,以保护其后的空调设备(如表冷器和加热器等)和中效以及更高级过滤器。一般粗效过滤器不能作为终端过滤器。

中效过滤器一般设在空调箱的正压段,其作用是保护亚高效、高效过滤器等终端过滤器。它除去的是≥1.0μm的中小粒子。一般情况下,中效过滤器是中间过滤器,不能作预过滤器用,也不能作为终端过滤器。

高效和超高效过滤器都作为净化系统的终端过滤器。一般放置在洁净室的吊顶上。高效过滤器(HEPA)是洁净室必需的终端过滤器。而超高效过滤器是0.1μm,10级、1级或更高级别洁净室必需的终端过滤器。

(2)过滤器的更换

过滤器经过一段时间的运行,当过滤器的阻力达到其终阻力H_z时,一般情况下就要更换了,否则其性能就会下降,达不到应起的作用,甚至会影响系统的正常运行。

对粗、中效过滤器而言,有一次性使用后废弃的也有可清洗后继续使用的,不过清洗后的粗、中效过滤器的阻力远比其初阻力大,效率也有所提高。然而亚高效、高效和超高效过滤器都是一次性的,使用后就废弃。