空气洁净技术论文.doc

2009级空气洁净技术结业论文空气洁净技术结业论文学生姓名： 学 号：2009402 指导教师： 所在学院：工程学院专 业：建筑环境与设备工程中国大庆2012 年 12 月黑龙江八一农垦大学结业论文空气洁净技术的应用及方案探讨 (大庆，工程学院，黑龙江八一农垦大学)摘 要 本文简要归纳了当前国内外里气洁净技术的发展动向。论述了空气洁净技术在工业领域和生物净化领城应用，指出了洁净技术发展国内外存在的差距，提出了应用数理统计分析评价生物洁净技术在无菌罐装中应用效果的数理评价方法。 关键词：洁净技术;生物净化;洁净度;解决方案The Research of Application for Air Cleaning TechnologyLiu xiaodong(Engineering College , Heilongjiang Bayi Agriculture University, Daqing, China)Abstract This paper hriefly recomm end developing trend of Modem一Air- Clean 一Tenology of work. It is discussed that application of air cleaning techning technology in industrial filed and bio cleaning field；It is pointed out that the gap which is existing between China and some developed countries in air cleaning technology；It is raised that quantitative appraising method of applying mathematical statistical analytical means to appraise the applied effect of bio cleaning technology in aseptic potting in thispaper.Keywords: Cleaning technology；bio cleaning； Cleanliness；aseptic potting.1空气洁净技术发展概况 空气洁净技术是二次世界大战后才开始形成和发展起来的环境工程技术。目前在精密加工、宇航工业、微电子工业等众多工业领域得到广泛应用，并以更加迅猛的发展趋势扩展到医疗、制药、食品、化妆品、无菌培植、遗传工程等生物洁净技术领域。 二战前的精密加工业其精密只在微米级水平上，尚无控制尘埃污染的要求。随着生产水平的提高，首先是军事工业和微加工技术对空气中尘埃粒径的控制要求提到了亚微米级别。对尘埃与产品质量间的关系有了量的概念1。 于50年代初结合曼哈顿研究计划，美国宇航工业率先研制成功第一台高效能尘埃粒子过滤器开始，又建成世界第一个高级别平行流空气洁净室，保证了60年代微加工业顺利地跨人了亚微米级外，使胶片的解相力一每毫米宽度能记录下可分辩的单线条数发展到全息干版3000条线。而70年代开始出现的超大规模集成电路，其掩膜厚度已达到十分之几到百分之几微米，电器元件之间的金属联线之宽度一光刻基本图形尺寸，最小达到0.01微米。一颗尘埃，即使小到0.01微米也能使大规模集成电路片形成针孔或电路切断、短路等事故而报废。微电子工业从一九七五年动态随机存储器DRAM 16K到一九九八年的256K，平均每三年容量增加五倍，今后对最小尘埃粒径从目前的0.1微米控制技术还要低一至二个数量级。 与上述空气洁净技术在深度上不断发展的同时，在生物净化领域得到了更广泛的应用，成为今后主要发展方向和扩展的应用领域。2空气洁净技术在生物净化领域应用 生物洁净技术以一九六六年美国在德克萨斯州恩多林(Andolin)医院建成垂直平行流无菌白血病房为代表，开始了首先在医疗业中的实际应用，目前在医学领域的脏器移植、关节置换、脑胸外科大型无菌手术和医疗烧伤病、白血病等无茵病房中广泛普及。它成功地防止了细菌感染，大大提高了治愈率。统计表明，无菌手术感染率近乎为零，而术后感染率由原来的8.9%下降到不足0.50J0，而70%以上二度烧伤的死亡率由93%下降到6 0/r以下如北京301医院一九九五年至一九九七年在无菌手术室所做的16427例各种手术无一例感染2。 在制药工业，由于对药品特别是用于静脉注射、肌内注射和眼药等制剂的纯度已由化学纯进入到离子纯，其药剂中含有任何尘埃粒子或细菌等微生物粒子，都会引起患者的病态热原反应。所以现代制药工业要求对液体制剂、抗生素的填充、分装、质量检验和化验等工序、环节都要在生物洁净室或超净工作台内无菌状态下进行。至于在遗传工程、无菌实验、无菌饲养等领域应用，洁净度级别要求就更高更严格了因为在这些领域里的病理实验、组织培养(包括克隆技术)、癌细胞及疫苗的培养都必须是在无其它杂菌、致病菌条件F进行。如果不是在无菌条件下进行，有些很有科学研究价值需要在人体外往往经过一年以上时间培养出的活动的癌细胞植株，稍有不慎而污染即前功尽弃。 在食品、酿造、发酵等工艺生产过程中，对纯种的培养、移植、扩种过程没有生物洁净技术提供保障发生污染，则产品质量得不到保证，成吨的营养液或成百上千的原料都会成废料造成巨大损失。 在宇航工业，探索宇宙生命起源的飞行器若不在无菌的生物洁净间总装，就可能误将地球的有机物当成带回的宇宙物质，不仅会导致错误的结论，更可怕的是飞行器采回的其它星球的矿物、标本等不在生物无菌室进行处理，将会产生不堪设想的严重后果。 总之，空气洁净技术发展至今，经历了半个世纪，从工业洁净技术到生物洁净技术，其应用领域不断扩大，在国民经济中起到越来越重要的作用3。3洁净技术领域的研究方案 洁净技术作为一门实验学科，在其发展过程中也大量地实践了各种研究方法，并在这些年取得了不小的发展和进步。下面就将介绍几种在洁净研究领域运用的研究方案： 解耦原理是一种重要的实验理论方法，往往通过解耦原理能把原本较复杂或者是“混沌”的物理现象转化为若干个简单的物理现象集合，能够使实验者更为清楚地看清现象的本质，使得实验或分析过程大大简化，并最终得到解决，因此解耦原理成为实验科学研究和实践的重要理论方法。 在理论方面，1978年中国建筑科学研究院许钟麟研究员首次在传统的洁净室内全室微粒均匀分布理论的基础上，通过分析影响洁净室含尘浓度不均匀分布的各种因素，把洁净室的含尘浓度分布进行了解耦，解耦成了3个分布区域(即送风口下方的主流区，回风口区域的回风口区，其余的区域为涡流区). 传统的洁净空间控制污染的机理，主要是通过布置在送风末端的高效过滤器将洁净气流送入。由于过滤器很难避免在制作、运输和安装过程中，总有可能造成过滤器的滤材、滤器及安装结合面的渗漏，高效过滤器的渗漏是不可避免的，所以仅靠密封堵漏不能有效解决渗漏问题。单向流洁净室的满布高效过滤器不仅仅起到了过滤的作用，而且还起到了均流作用和防漏作用，因此末端高效过滤器把防漏、过滤与分布气流的三个作用耦合于一体，大大提高了对末端过滤器的要求。在这样的背景下，利用阻漏层理论，把末端高效过滤器的过滤、均流和防漏的三个功能解耦，已经成为洁净室发展的一项新的技术措施。 通过计算流体力学（CFD）结合粒子分布轨迹进行气流组织数值模拟，可以较好解决合理的设备布置与在最低的气流速度下不产生涡流，避免污染物的再卷入。但此方法的应用，目前尚有一定难度，还未曾普及。4洁净室污染控制技术方案 空气净化的主要任务是根据各种产品生产工艺、不同工序、各类房间的空气洁净度等级需要，采取空气过滤技术措施将洁净室内空气中悬浮的粒状或化学分子污染物质降低到允许的浓度下。洁净室内的污染源主要来自四个方面：1、大气中含尘、含菌、净化空调系统中新风带入的尘粒和微生物；2、作业人员发尘；3、建筑围护结构、设施的产尘，这里包括墙、顶棚、地面和一些裸露管线的产尘；4、设备及产品生产过程的产尘。 为保证产品环境或其他用途的洁净室所要求的空气洁净度，要采取多种综合技术措施才能达到要求。这些综合措施包括：应采用产生污染物少的生产工艺及设备，或采取必要的隔离和负压措施防止生产工艺产生的污染物质向周围扩散，采用产尘少、不易滋生微生物的室内装修材料及器具；减少人员及物料带入室内的污染物质；维持生产环境相对于室外或空气洁净度等级要求高的环境有一定的正压，防止室外或邻室的空气携带污染物质通过门窗过其他缝隙、孔洞侵入；加强洁净室的管理，按规定进行清扫、灭菌等。 除采取上述种种技术措施之外，为使生产环境或其他用途的洁净室室内环境控制在所要求的空气洁净度等级，重要的技术措施是需要送入足够量的经过处理的清洁空气，以替换或稀释室内在正常工作时所产生的污染空气。洁净室的空气净化处理就是根据房间不同的洁净度等级要求，采取不同方式送入经过处理的数量不等的清洁空气，同时排走相应数量的携带有污染物质玷污的空气，靠这样的动态平衡，使室内环境维持在所需的空气洁净度等级。目前洁净室对送入空气的洁净方法，最重要和使用最广泛的方式是空气过滤法。送入洁净室的清洁空气，主要是靠送风系统的各个部位设置不同性能的空气过滤器，用以除去空气中的悬浮粒子和微生物。 下面将对洁净室污染控制领域中比较新颖的技术方案进行介绍：用传统的喷水室湿式处理空气法来处理新风中的化学物质。近几年来许多国家开展了很多研究证明了其有效性。 采用有杀菌作用的HEPA过滤器(杀菌酵素过滤嚣)。过去采用金属离子的毒性来杀菌，如银型阳高于交换纤维制成的空气过滤器，现今可采用从生物体中提取的天然酵素将细菌的细胞壁溶解以达到杀菌的目的，是一种安全的灭菌措施，它防止了过滤器上微生物增殖所产生的二次污染。采用UV光电子空气净化方法。这种方法不同于普通的静电过滤器。该方法利用将紫外线照射在金属膜层上产生的光电效应，在空气中产生电子和负离子使流经的污染物质荷电并被集尘极捕集(图1所示)。目前在有限的小空间范围内已有应用。 采用除海盐粒子过滤器。沿海岸地区空气中含盐量较多，台风等强风作用下会更高。这种状况对微电子工厂极为不利。现在有两种措施：1)所采用的滤材即使在大量盐分附着后不容易析出；2)在空调箱进入段处先设喷水段及档水板，可先捕集90的海盐粒子，再经普通的空气过滤器清除未被捕集的粒子。喷雾用水应直接排放出，不予回收。对于临海设置的微电子工厂在空调净化装置中应予考虑。 采用智能型空气离子净化系统。近几年来欧洲开发了一种智能化净化系统，它利用离子发生工作单元的高压电离原理，释放出稳定的正负电氧离子族，带电氧离子与VOC物质发生反应，以达到去除臭味净化空气的目的。为保证室内空气质量处于最佳状态，该系统还配有智能化控制系统，通过送风管上的风速、湿度和传感器及回风管和新风管中的空气品质传感器并将检测数据传到电离控制器，以控制离子发生单元的工作强度，自动控制室内的空气品质，同时这些数据通过传送器和网络，可以进行远程监控。 采用新型空气吹淋室。传统的吹淋室对人体吹淋停止后，小室内的含尘空气有可能被带入车间，新改进的吹琳室，具有快速自净的功能，当停止吹淋气流后，可部分转换成顶部垂直气流，这样可使小室内空气含尘量很快降低，达到自净效果。5洁净室节能方案的探讨洁净室节能较一般空调系统更显重要，因洁净空调系统新风比例更高，在医院传染病房、生命科学实验室及一些特殊厂房会产生有毒气体(甚至放射性物质)常需采用全新风“直流系统”，这人人提高了制冷机的耗电，而由于“换气次数”随洁净等级升高而加人和空气温湿度的高要求也增加了冷热负荷的耗电量7。采用空气一空气或空气一水热交换器，可利用室外空气的能量(用热泵)，以可节约能耗，现提出下列具体措施:(1)新风集中处理是近年来常推荐的技术措施，这不但可降低新风带来的污染源，保护了末端的高效过滤器、同时可以利用地下水、空气冷热源及排气的温差预热或预冷。(2)山于医坑的特殊性，手术间、病房、消毒间等系统功能要求不同，供冷供热常有时空交错，在设计时利用造排风的冷热能相互交换即可以节约总能耗。采用以上综合技术措施，在工业及民用建筑的洁净工程中，节大约人量能源，响应当前在全国推行“节能指标化”的总体要求。参考文献1魏贻宽. 空气洁净技术的现状与