洁净技术讲稿1-3.ppt

1、空气净化技术，空气净化技术课程性质：空气净化技术选修2学分：指去除空气中的污染物，控制室内或空间的空气以满足净化要求的技术。空气中的污染物：灰尘、烟雾、微生物、花粉等。随着现代科学和工业生产技术的发展，对空气洁净度提出了严格的要求，随着现代生物医学的发展，要求控制空气中的细菌数量。本课程的教学目标是掌握和理解空气净化技术的基本原理、理论和应用，为工程实践和应用打下基础。教材选编：许钟麟的书空气净化技术原理，原书有16章，其中11章(课时和成本)被选编，专著与教材之间存在差异。检查方法：开放和封闭容积的结合，空气清洁的重要性，小型化产品和高纯度产品的高可靠性，洁净室技术的发展。首先，在朝鲜战争期

2、间，美国发现大量电子仪器出现故障，并且维修率非常高。最后，发现主要原因是灰尘，这有助于开始捏洁净室技术。第二，1957年苏联第一颗人造卫星的着陆刺激了美国加速发展航天工业，特别是阿波罗登月，这不仅需要精密加工和电气控制仪器的净化。此外，为了从月球上带回岩石，对容器和工具的清洁度有严格的要求，加工环境必须超级干净。因此，随着洁净室技术和设备的巨大发展，层流技术和100级洁净室应运而生，并出现了第一个洁净室标准。第三，1970年，1K位集成电路进入大规模生产时期，中国很快开始了集成电路之战，这使得洁净室技术起飞。日本的空气净化技术产品从20世纪60年代初到70年代发展迅速，1971年突然下降到最低

3、点，但第二年突然迅速发展。这也与制药生产中洁净室需求的新阶段有关，因为GMP(良好生产规范)是由世界卫生组织于1969年正式制定的。20世纪80年代大规模和超大规模集成电路的发展进一步推动了清洁空气技术的发展。第五，在20世纪90年代，世界范围内的触摸海洋空间技术将重新发展的动力是什么？生物洁净室和工业洁净室(1)超大规模集成电路的生产取得了新的进展(2)海湾战争使人们认识到电子技术的极端重要性。可以说，洁净室技术是电子前沿技术的支柱。随着我国洁净室建设的发展，从军工到民用制药和医疗，从高精度食品到国内外普及，1颗粒物及其分布特征空气净化技术的主要目标是空气中的悬浮颗粒物，而气溶胶是颗粒物分散

4、在气态介质中形成的。气溶胶：由悬浮在气体介质中的固体和液体颗粒形成的胶体分散系统，颗粒尺寸范围为0.001-1000米。国际标准化组织给出了一个更一般的表述：气溶胶是指固体颗粒、液体颗粒或固体和液体颗粒在气体介质中的悬浮液，其沉降速度可以忽略不计。我们通常生活在气溶胶中，组成气溶胶的粒子称为分散相，气态介质称为分散介质。本课程中的粒子是指构成气溶胶的粒子。1.1颗粒分类(1)根据颗粒形成方式分类：1)可分散颗粒：它们可以是固体或液体。2)凝集颗粒：许多较细的颗粒凝聚或松散的组合。(2)根据无机粒子的来源对其进行分类；有机颗粒；活颗粒(3)按颗粒大小分类：气溶胶有10-3米103米的宽范围，可分

5、为三个等级：1)可见颗粒为10米；2)微观粒子(在普通显微镜下0.2510米可见)；3)在超微粒子显微镜或电子显微镜下可以看到0.25米。(4)流行的颗粒分类1)粉尘：固体可分散颗粒，也称为粉尘；2)烟雾：比普通烟雾(物质燃烧时产生的混有不完全燃烧颗粒的混合气体)更宽，是指熔融物质挥发后产生的气态物质的气体冷凝物，其产生过程伴随有氧化等化学反应；3)雾：比流行的雾(水汽冷时凝结的小滴)更宽，包括所有液体颗粒，如SO2水汽产生的H2SO4雾。4)烟雾：与烟和雾不同，烟和雾比简单的烟雾有更宽的添加范围，因为它们还包括分散的颗粒，如煤尘和水蒸气的组合。1.2粒度的测量(1)粒度：粒度的概念是指尘粒的

6、大小，它是具有方向性、长轴、短轴和筛分粒度的代表性大小；液体沉降法(斯托克斯粒度)等。在空气净化技术中，颗粒的类型是扩展的，并且颗粒尺寸的含义是相似的，这意味着穿过颗粒内部的一定长度尺寸。粒度测量可分为两类：1)根据颗粒的几何性质直接测量，定义了定向、长轴、短轴等用显微镜测量的粒度。2)由一个子类的某个物理性质的间接确定来定义。例如，沉降法：斯托克斯粒子大小(定律，等速度球直径)，光电法，散射光强度等于标准粒子(粒子计算器使用这一原理)。2)平均粒径可以反映具有一定特征的所有粒径的平均值。教科书的表1-1给出了九种平均直径的名称、含义和解法。算术平均粒度是最常用的，解决方案是最简单的，其次是中

7、值直径和模型直径。计算了一组832个氯化钠颗粒样品的不同平均颗粒尺寸。结果表明，比质量直径最大值是几何平均直径最小值的2.93倍。钠焰法测尘简介，1.3颗粒的统计分布研究颗粒的统计分布的主要目的是掌握不同类型颗粒的分布特征，为其测试提供依据，为除尘净化提供技术措施。图1-4是氯化钠颗粒放大27000倍的照片。可以看出，粒子是离散的，具有不同的个体、大小和形状。一些统计原理应该用于处理和分析。分析颗粒分布规律有两种方法：一种是通过颗粒尺寸分布，另一种是通过密度分布，相当于颗粒的计数浓度。我们只介绍粒度分布。(1)粒度分布曲线粒度分布代表各种尺寸颗粒的比例，也称为颗粒的分散度。当它可以用粒子数在数

8、量或质量上的百分比来表示时，它就叫做粒子数的频率分布。当表示为粒子质量的百分比时，它被称为质量分布。有些是按表面积分布的，使用较少。一般来说，颗粒分散是指根据颗粒大小的分布，而颗粒数的频率分布是空气净化中最常用的。粒度分布曲线是指某一粒度的颗粒在检测中出现的次数与各种粒度的总次数之比或频率，以关系曲线的形式表示。由于粒子是离散的，分布曲线是通过平滑直方图形成的。1)频率分布(相对频率分布)D%的定义：颗粒尺寸Dp和Dp D之间的颗粒的某一物理量(颗粒数或质量)占颗粒组的相同物理量(总颗粒数N0或总质量M0)的百分比。以粒子数的频率为例绘制分布曲线(步骤)前言准备了一个粒子样本，并准备根据粒子大

9、小或质量来表示它们的粒子大小分布。可能的问题(大的或不均匀的组间距)，2)频率分布(频率密度分布)(D) (%m-1)定义：以粒度组间距为单位的频率分布，随着粒径的增大，D(D)值应逐渐增大。当差压最大时，D(D)=1，它们都在筛下泄漏。5)双峰和多峰分布，即两个或多个峰出现在颗粒的频率分布曲线上，这在固体颗粒中一般不出现。教科书图1-14和图1-15分别显示了两种液体雾化后的气溶胶粒子、机油和DOP气溶胶。邻苯二甲酸二辛酯(DOP)通常被用作测试高效超滤器过滤效率的尘粒源。加热产生的DOP颗粒被认为是单分散相dp0.3m，加压喷雾形成的DOP雾是多分散相。用多普勒粒子计数法测量过滤效率的方法

10、称为多普勒法。(2)粒度的正态分布和对数正态分布正态分布是自然统计和工程技术中最常见的分布规律，我们讨论的颗粒分布也不例外，基本上服从正态分布。那么正态概率密度曲线，即正态分布曲线，就是一组服从一定正态分布的粒子的频率分布曲线，其频率分布值可以用概率密度函数来表示。服从正态分布的粒子的累积分布频率在正态概率纸上是一条直线，如果不完全服从，就不能画直线。清洁技术遇到的大多数颗粒近似服从正态分布。为了利用正态分布的累积分布在正态概率纸上是一条直线的特点，采用对数坐标为横坐标、粒度对数(区间)为粒度组距离的频率分布法，可以得到接近正态分布的曲线。图1-20是图1-11中对数处理后的分布图，所以它在对

11、数正态概率纸上的累积分布是一条直线，图1-22中的曲线3是不同的粒子样本在对数正态概率纸上分布在不同的直线上。(3)双对数纸上的粒度分布根据双对数坐标纸上的粒度分布，洁净环境空气中涉及的各种大小的粉尘颗粒接近平行直线(斜率基本相同)，这是一个非常重要的性质。右图显示了双对数纸上洁净室空气中粉尘的粒径和颗粒数之间的分布关系。根据这条直线，我们可以很容易地找出任何其他粒度的粒子数，只要我们测量某一粒度的浓度(1/L)。不同洁净度的洁净室有一条几乎平行的分布直线。室外空气中的悬浮颗粒、大气粉尘是空气净化的直接处理对象。大气粉尘的概念、来源、组成、浓度和分布。掌握了颗粒物的一般分布持久性后，便于进一步

12、研究室外空气中悬浮颗粒物即大气粉尘的一些特性。2室外空气中的悬浮微粒大气尘埃2.1大气尘埃的概念很有意义，包括固体微粒和液体微粒，它们实际上是多分散的气溶胶。清洁技术主要处理10m以下的悬浮颗粒物，过去称之为浮尘(不易自由沉降)，但现在在我国的大气环境质量标准中称之为总悬浮颗粒物，简称为TSP，TSP=总悬浮颗粒物，经常出现在晚上的电视空气质量通报中，从空气质量的角度可以称之为可吸入颗粒物。由于大气粉尘是空气净化系统的污染源，是由新鲜空气或可能穿透门窗造成的，因此有必要对其进行详细讨论。与工业污染相关的大气尘源，2.2大气尘源(1)自然源和人为源。在自然来源中，风携带的灰尘颗粒最容易被想到，其

13、次是植物花粉。海水喷射到空气中的海盐粒子的实际数量将被海风带到很远的地方，火山爆发和森林火灾都会产生大量的粒子。当然，其中有些是与人为因素分不开的。例如，当前的沙尘暴是与植物的破坏分不开的人为污染源主要是工业技术发展造成的空气污染，分为三个阶段：煤烟型，在我国属于这一阶段(表2-2)；燃料油污染，二氧化硫硫酸雾；光化学烟雾(汽车尾气)。(2)大气粉尘量表2-3显示了各种大气粉尘源的量。从百分比来看，自然资源占总量的93.3%，人工资源占6.70%。表2-4和2-5显示了美国和一些欧洲国家不同行业的年粉尘排放量，t/年。1968年，美国的总量达到了1833。表2-6显示了1994年中国重点城市的

14、烟尘排放和治理情况。全国平均烟尘去除率为90.7%，工艺废气净化率仅为74.5%，增加了空调通风的净化负担。大气粉尘的成分无机非金属颗粒、金属颗粒、有机颗粒和活颗粒(生物颗粒)。2.4大气粉尘浓度(1)浓度表示法(大气粉尘的三种表示法)1)计数浓度：空气中每单位体积的粉尘粒子数，粒子/m3，传统上用“粒子/升”，在清洁技术中使用最多。2)重量浓度：每单位体积空气中灰尘颗粒的质量，毫克/立方米。主要用于环境卫生和工业卫生的通用空调。在讨论过滤器寿命时使用了净化空调，在一定范围内计算的浓度和计算的浓度之间有一定的相关性，在一定条件下可以相互估计。3)沉降浓度：单位时间、单位面积、单位颗粒/cm2h

15、或t/km2月自然沉降的尘粒数量或质量，主要用于环境监测，一般用于t/km2月。沉淀浓缩也常用于生物净化，即每皿h或每皿半小时等。这道菜指的是一个9厘米的盘子。(2)重量浓度重量浓度主要用于环境卫生和工业卫生的一些标准，主要考虑人体健康因素。标准的制定主要考虑三个方面：1)对健康的客观危害。表2-14、2-20、2-21和2-15都显示了浓度与健康之间的关系或颗粒大小与呼吸系统之间的关系。2)人们的主观感受，他们是否觉得污染存在，问卷，表2-16。3)不确定性的程度，即允许浓度值超过标准多长时间，由必要性(危害大小)和经济性决定。表2-17，东京大气粉尘设计推荐重量浓度变化。表2-18是各国制

16、定的空气粉尘标准，中国分为三组。表2-19、2-20和2-21显示了每个城市的超标情况。(3)计数浓度在空气净化技术中，通常根据0.5m颗粒的数量沿边缘有一个计数浓度。教科书的表2-13给出了大气粉尘浓度的基本值。可以看出，在海洋上方2公里的空气中，0.5米处有2500个粒子/升，在大气上方10公里的平流层中，0.5米处有20个粒子/升，这在陆地上要大得多。表2-24和表2-25列出了国内外一些地方0.5米的粉尘浓度，大部分在每升数万至几十万个颗粒之间，在特别污染的地区超过100万个颗粒。这些值可以作为我们选择室外新鲜空气粉尘浓度值的参考。(4)计数浓度与计数浓度的比较在中国没有进行比较。图2

17、-24给出了国外实际测量的对比数据。可以看出，在一定范围内存在一定的相关性，而表2-27给出的三个浓度(计数、计数和沉降)之间的近似对应关系只是一个范围，不能算作相关性，因此不能画出具有普遍意义的关系曲线。2.5大气粉尘的粒径分布1)全粒径分布：试图显示整个粒径范围内的大气粉尘的分布已被实践证明是不现实的。大气粉尘的粒径分布(上述三种分布，即数量分布、质量分布和表面积分布，前者是常用的)受当地主流污染物的影响，因此很难预测可以看出，5m粒径按质量分别为0.22%、510m、52%、0.17%、1.0m、3%、98.4%，根据粒径的衰减分布分布在双对数纸上。2)双对数纸上的分布对数坐标纸上的分布主要是指双对数纸上按粒度和筛网上的累积分布。前面介绍了累积百分比分布的概念，它的图形在对数正态概率纸上呈直线分布。还提到，清洁空气中含有的不同粒径的尘粒在原木纸上的分布曲线接近平行。颗粒数在一定粒径下的变化规律实际上