空气净化原理.ppt

空气净化原理 1 空气净化的概况2 净室污染物来源2 空气净化原理3 空气净化工艺4 空气净化应用 主要内容 1 概况 室内环保需要重视 人一生中70 时间在此度过 现代人生活和工作在室内环境中的时间已达到全天的80 90 因此室内环境质量的好坏直接影响人们的身体健康 人不吃饭可以活5个星期 不喝水可以活5天 但如果没有空气 却连5分钟都活不了 人们常常发问 经济发达 科学和医疗先进的今天 一些闻所未闻的怪病为何接踵而来 如SARS 禽流感 为何患癌症 白血病的人越来越多 而且呈低龄化趋势 这些除了与人们的饮食 生活习惯有关系外 被污染的空气也是致病的罪魁祸首 空气中的污染物 按照结构不同 室内污染物可分为以下几类 1 挥发性有机化合物 除常见的醛类还有苯 甲苯等2 可吸入固体颗粒物和有害无机小分子 如悬浮的粉尘微粒 燃烧产生的co 氮氧化物 二氧化硫等 3 悬浮微生物 包括细菌 病毒等 中国医药行业空气洁净度分级标准 2 1 净室污染物来源 人员 人是活动着的 最大的污染源 尤其是在洁净室 区 内 约有90 的尘埃量来自于人 人体产生的污染物主要来自体表脱落物 如皮屑 毛发 体表排出物 如汗液 耳内分泌物 眼泪及分泌物等 或呼吸道排出物 如呼吸 咳嗽都会排出水分微滴及呼吸道中的微生物等 人体还会携带附着在头发 胡须 衣服上的外界污染物 人体尘埃量的大小和人员的身体健康状况 卫生习惯 洁净服的式样 质地 穿戴方式及在洁净室 区 是否进行剧烈的运动等都有关 2 2 净室污染物来源 仪器 设备 在洁净室 区 及净化工作台里使用的仪器 设备 如果其外表面不是封闭的 或者外观形体复杂 都容易形成不易清洁的死角 如果清洁不彻底 或者外表面不光滑 都会积聚尘粒和微生物 另外在仪器 设备运行过程中也会产生污染物 2 3 净室污染物来源 实验材料与物品 实验材料和实验用物品灭菌不彻底 或者超过灭菌的有效期 是较常见的污染原因 而由于其外包装消毒不彻底污染操作者和操作环境造成的间接污染容易被忽视 2 4净室污染物来源 实验环境 外环境实验室所处的外环境影响空气质量 空气可通过空调新风或围护结构缝隙进入洁净室 区 不同环境中微生物量也不相同 如土壤中的微生物量在104 109个 g 水中的微生物学在10 104个 g 空气中的微生物量在10 105个 g 人体皮肤的微生物量在1 104个 g 地板上的微生物量在10 103个 g 2 不难看出 外环境对净化工作台的影响就更大了 内环境如果洁净室 区 净化工作台存在未清洁到的死角 或者其内壁有脱落物等 都会成为污染源 易造成清洁死角的地方包括 未暗敷的管线 灯具 壁板与地面 顶棚的交界处 仪器 设备放置的周围等 3 空气净化原理 12 供应到洁净室里面的空气必须先进行过滤 这是为了确保去除空气中的颗粒和微生物 以防止它们妨害在洁净室里面的实验 直到二十世纪八十年代初 当时洁净室里面最高效的空气过滤器是HEPA过滤器 亦称高效空气净化器 它对空气中直径0 3微米的微粒可以有至少99 97 的过滤效率 现今 仍然有许多洁净室在使用HEPA HighefficiencyparticulateairFilter 高效空气过滤 高效空气净化系统 过滤 高效过滤器 袋式初 中 效过滤器 通风管道 空调通风系统 空调净化节能 空气流动系统 典型的再循环空气移动系统有如下特征和要求 1 风扇类型 发动机在空气流缓外部 2 风扇的结构放在具有分离基本设备的薄片制造区域外围 3 发动机和风扇要远离薄片制造区域 4 由于空气通道打 这要求消声处理设计5 冷线圈要在风扇的逆方向 18 高效过滤器一般有两种结构 深褶式过滤器和迷你褶式过滤器 深褶式过滤器具有比较传统的过滤器结构 在其中 滤纸像折扇一样并排折叠起来 每个折叠的部分相距15cm到30cm之间 6 12英寸 结构如右图 过滤介质放置铝箔隔离板 为了确保空气通过过滤纸以及加强过滤器强度 在过滤纸之间会 外框 高效过滤器的结构 19 高效过滤器的结构 迷你褶式过滤器大都用在单向流洁净室 因为其更大的过滤面积所产生的压降低于深褶式过滤器 因为一个过滤器两端的压降取决于空气通过过滤介质的流速以及过滤介质的结构 通过过滤器的空气流速通常认为是0 5米 秒 在这个速度下 压降通常介于120帕到170帕之间 当压降达到原来气压的2 5到3倍 过滤器通常是无法承受的 更大的过滤面积产生的压降比较低 故迷你褶式过滤器能使用于单向气流洁净室中 放置皱褶的铝箔作为隔离板 前页红箭头 之后隔离板与滤纸结合的过滤装置就会用密封剂粘合到塑料 木材或者是金属的外框中 过滤器的整体如图 密封胶 密封衬垫 20 去除微粒的机理 之间的空间往往要大于要捕获的微粒 ULPA过滤器中使用的精细的玻璃纤维比例比HEPA过滤器的要高 这些纤维随机地纵横交错于整个过滤介质的深层 纤维之间孔径空设计出来的高效空气过滤器要求能够去除2 m甚至更小的微粒 高效空气过滤器的过滤介质是由玻璃纤维制造而成 玻璃纤维的直径要求在0 1 m到10 m之间 玻璃纤维隙的大小也是随机而不可控的 这些玻璃纤维10 m级的微观图像如下图所示 去除微粒的机理 设计出来的高效空气过滤器要求能够去除2 m甚至更小的微粒 高效空气过滤器的过滤介质是由玻璃纤维制造而成 玻璃纤维的直径要求在0 1 m到10 m之间 玻璃纤维之间的空间往往要大于要捕获的微粒 ULPA过滤器中使用的精细的玻璃纤维比例比HEPA过滤器的要高 当空气中的微粒通过滤材时 它们碰上玻璃纤维或者其他已经粘附在纤维上得微粒 一个微粒与纤维之间或者与被纤维捕获的微粒之间会产生一个比较强的作用力 如范德华力 从而实现滤材对微粒的捕获 这些纤维随机地纵横交错于整个过滤介质的深层 纤维之间孔径空隙的大小也是随机而不可控的 高效过滤器的检测 高效过滤器生产出来后需要用测试微粒对其过滤效率进行测试 测试的方法有许多 比较出名的有如下 DOP法 源于美国 相关标准为美国军用标准MIL STD 282 利用加热生成的0 3 m单分散相DOP油雾对高效过滤器的0 3 m微粒的过滤效率进行测试 现在已经用DOS和PAO的替代DOP 因为其中含有苯环 可能对人有害 钠焰法 源于英国 标准 欧洲Eurovent4 4 试验尘源为单分散相氯化钠盐雾 盐水在压缩空气的搅动下飞溅 经过干燥形成微小盐雾进入风道 含盐雾气使氢气火焰的颜色变蓝 亮度增加 以火焰亮度可判断盐雾浓度 从而确定过滤器对盐雾的过滤效率 盐雾粒径0 6 m左右 粒子计数法 IEST RPCC007 环境科学与技术研究所学会开发的一种用于测试ULPA过滤器的推荐方法 利用光粒子计数器测量粒子 通过选择不同的气溶胶材料可得到粒径范围在0 07到3 0不等的测试尘源 空气净化的应用 小面积净化 是否有比较好的办法 SW CJ 1CU双人水平净化工作台 技术参数 型号 SW CJ 1CU 双人单面 显示方式 LED空气流向 水平流工作面 一个洁净等级 100级 0 5um 美联邦209E 风速范围 0 3 0 6m s 可调 噪音 62dB照度 300LX振动半峰值 3um X Y Z方向 电源 AC220V 50Hz最大功率 Kw 0 3重量 Kg 200工作区尺寸 1570 480 570外型尺寸 1570 790 1380高效过滤器规格及数量 660 575 50X 820 575 50X 荧光灯 紫外灯规格及数量 40WX 40WX PM2 5 一 静电过滤技术 静电技术主要是利用高压静电场形成电晕 在电晕区里有自由电子和离子逸出 这些带电粒子会在运动中不断地碰撞和吸附到尘埃颗粒上 从而使灰尘带上电荷 带电荷的粉尘微粒在电场力作用下 会沉积并滑落 这样空气中的颗粒物和尘埃就被除去了 达到了洁净空气的目的 二 吸附净化技术 吸附法是利用某些有吸附能力的物质 如活性炭 Al2O3 硅胶和分子筛等吸附剂 吸附空气中的有害成分从而达到消除有害污染物的目的 净化室内空气所用的吸附剂主要是颗粒活性炭和活性炭纤维 由于活性炭纤维的表面积大于颗粒活性炭 并且拥有更优异的孔结构 所以活性炭纤维对有机物的吸附性能力优于颗粒活性炭 可以有效地用于对有机物的吸附和清除 同时还可以有效去除异味 如香烟烟雾等 活性炭 分子筛 三 光催化净化技术 光催化技术是利用光催化剂在紫外线照射 室温条件下所具有的氧化还原能力 将有机污染物氧化成无毒无害的CO2和H2O 由于光催化氧化分解挥发性有机物可利用空气中的氧作氧化剂 而且反应能在常温常压下进行 在分解有机物的同时还能杀菌和除臭 所以特别适合于室内挥发性有机物的净化 四 低温等离子体净化技术 低温等离子体净化技术近年来 国内外在低温等离子体用于空气净化方面的应用研究非常活跃 低温等离子体内部富含电子 离子 自由基和激发态的分子 可使气体分子键打开 同时产生如OH等自由基和氧化性极强的O3 从而达到处理空气中较低浓度挥发性有机物及微生物的目的 其去除微生物的效果可达95 用低温等离子技术对含有苯 氨 硫化氢及二氧化硫污染物的室内空气进行净化实验 都有较好的去除效果 五 负离子净化方法 负离子借助凝结和吸附作用 能吸附在固相或液相污染物微粒上 从而形成大离子沉降下来 起到降低空气污染物浓度 净化空气的作用 负离子能使细菌蛋白质表层的电性两级