高效过滤器作为洁净室空气处理和过滤的终端过滤器,其重要性不言而喻,尤其是无菌生产环境要求强制使用高效过滤器。
一般高效过滤器采用纤维滤纸作为滤料,所以本篇文章主要通过对影响纤维滤纸效率的因素进行探讨,从而了解哪些因素会影响高效过滤器的过滤效率。
影响纤维滤纸的效率有很多因素,其中主要的是微粒直径、纤维粗细、过滤速度和填充率这几项,同时还有温度、湿度、压力、容尘量等。
微粒性质的影响
在过滤多分散相微粒时,无论是理论分析还是实测结果都显示,随着粒子的直径由小变大,总过滤效率的变化趋势是先减后增。原因在于各种捕集机理对不同粒径粒子的影响不同。
较小的微粒由于扩散而沉积,较大微粒则在拦截和惯性的作用下被捕集,而当粒径由小到大时,扩散效率逐渐减弱,惯性和拦截效率逐渐增强,这就导致小粒径范围内总的捕集效率趋弱。
而大粒径范围内粒子效率又趋强,使得与粒径有关的效率曲线存在着一个zui低点,也就是在变化过程中存在一个效率zui低值,这点对应的粒径即为zui易穿透粒径。
这个粒径并不是定值,影响其大小的因素很多,纤维不同、滤速不同都会导致它的数值变化,而且温度在某种程度上也会使zui容易穿透粒径发生突变。
即使微粒尺寸相同,处于不同相态的微粒对过滤效率也有不同的影响,用固态微粒测定可以使过滤器得到高效率。
纤维粗细的影响
当其他参数都不变而只有纤维直径变化时,过滤效率随纤维直径的增加而减小。
这是因为随着纤维直径的增大,拦截效应的拦截系数相应减小,导致与其有关的两种机理的捕集效率都有所下降,从而引起总的过滤效率下降。
这也就是高效滤纸中的纤维要比中效滤纸细很多的原因。当然,纤维越细,阻力也就越高。
另外,随着纤维直径的增加,拦截系数减小,惯性效应减弱,zui易透过粒径也逐渐变大,效率曲线的极值点随之向右移动。
过滤速度的影响
在滤速增加时,扩散效率下降、惯性效率上升,拦截效率上升,因此总效率是先减小后增加。而zui大穿透粒径逐渐减小,效率曲线的极值点随之向左移动。
同时,随着滤速的降低,滤纸的过滤效率明显升高,基本关系满足滤速降低一倍,过滤效率近似增加一个数量级。
这是因为滤速降低使得粒子通过滤纸的时间相应延长,从而增大了粒子被捕捉的几率,因此效率显著上升。
当滤纸采用国标建议的1cm/s滤速时,其透过率比美国标准规定的5.3cm/s滤速下要降低100倍,这也就解释了为什么同级别的滤纸在国内和国外测试时,效率会相差很大。