趙老師第4章 空氣凈化工程與設(shè)備

第3章空氣凈化工程與設(shè)備9/21/202319/21/202329/21/202339/21/20234第一節(jié)空氣凈化除菌的方法與原理9/21/202359/21/20236空氣凈化是以創(chuàng)造潔凈空氣為主要目的的空氣調(diào)節(jié)措施。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求對空調(diào)有不同的潔凈標(biāo)準(zhǔn)，即工業(yè)潔凈和生物潔凈。工業(yè)潔凈系指除去空氣中懸浮的塵埃，在某些場合還有除臭、增加空氣負(fù)離子等以創(chuàng)造潔凈的空氣環(huán)境。生物潔凈系指不僅除去空氣中的塵埃，而且除去細(xì)菌等以創(chuàng)造潔凈空氣的環(huán)境。制藥工業(yè)、生物學(xué)實驗、醫(yī)院手術(shù)室等房間需要生物潔凈。9/21/20237生物工業(yè)生產(chǎn)中對無菌空氣的無菌程度要求是：一般要求1000次使用周期中只允許有一個菌通過，即經(jīng)過濾后空氣的無菌程度為N=10-3。9/21/20238一、潔凈室的凈化標(biāo)準(zhǔn)1、凈化級別①一般凈化：以溫、濕度為主要指標(biāo)的空調(diào)，可采用初效濾過器。②中等凈化：對室內(nèi)空氣含塵量有一定的含塵量指標(biāo)。這類空氣凈化采用初、中效二級濾過。③超凈凈化：對室內(nèi)空氣含塵量有嚴(yán)格的要求，以顆粒計數(shù)為指標(biāo)的要求，此類凈化必須經(jīng)過初、中、高效濾過器才能滿足要求。9/21/202392、潔凈室的潔凈度標(biāo)準(zhǔn)一般生產(chǎn)區(qū)沒有潔凈度要求；控制區(qū)的潔凈度要求為10萬級；潔凈區(qū)對潔凈度的要求為1萬級的一般無菌工作區(qū)；無菌區(qū)對潔凈度的要求為100級的工作區(qū)。9/21/202310等級每立方米(每升)空氣中≥0.5微米塵粒數(shù)每立方米(每升)空氣中≥5微米塵粒數(shù)100級≤35×100(3.5)

1000級≤35×1000(35)≤250(0.25)10000級≤35×10000(350)≤2500(2.5)100000級≤35×100000(3500)≤25000(25)潔凈度100級:大于等于0.5μm的塵粒數(shù)大于350粒／m3(0.35粒/L)到小于等于3500粒／m3(3.5粒/L)；大于等于5μm的塵粒數(shù)為09/21/202311二、含塵濃度的表示方法和測量方法1、含塵濃度的表示方法常用以下兩種方法表示：計數(shù)濃度：每升或每立方米空氣中所含粉塵個數(shù)（個/L或個/m3）。重量濃度：每立方米空氣中所含粉塵的毫克量（mg/m3）。9/21/2023122、空氣含菌量的測定方法粒子計數(shù)法固定膜采樣法9/21/202313輻射殺菌熱殺菌靜電除菌過濾除菌法化學(xué)藥品法三、空氣除菌方法

9/21/202314（一）輻射滅菌α射線、X射線、β射線、γ射線、紫外線、超聲波等從理論上講都能破壞蛋白質(zhì)，破壞生物活性物質(zhì)，從而起到殺菌作用。但應(yīng)用較廣泛的還是紫外線，它在波長為250~260nm時殺菌效力最強(qiáng)，通常用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。但殺菌效率較低，殺菌時間較長。一般要結(jié)合甲醛蒸汽等來保證無菌室的無菌程度。9/21/202315（二）加熱滅菌利用壓縮熱進(jìn)行空氣滅菌，空氣進(jìn)口溫度為21°C，出口溫度為187~198°C，壓力為0.7MPa。壓縮后的空氣用管道或貯氣罐保溫一定時間以增加空氣的受熱時間，促使有機(jī)體死亡。9/21/202316（三）靜電除塵靜電除菌防塵是利用靜電引力來吸附帶電粒子而達(dá)到除塵、除菌的目的。對1μm的微粒去除率可達(dá)99％。9/21/202317（四）介質(zhì)過濾介質(zhì)過濾是目前工業(yè)上常使用的空氣除菌方法。它采用定期滅菌的干燥介質(zhì)來阻截流過的空氣中所含的微生物，從而制得無菌空氣。常用的過濾介質(zhì)有棉花；活性炭或玻璃纖維、有機(jī)合成纖維、微孔超濾膜、有機(jī)和無機(jī)燒結(jié)材料等。9/21/202318空氣濾過屬于介質(zhì)濾過，可分為表面濾過與深層濾過。表面過濾系指粒子截留在介質(zhì)表面上，此時粒子大小必須大于濾過介質(zhì)的微孔。常用的有醋酸纖維素、硝酸纖維素制成的微孔濾膜。主要用于要求高的無塵、無菌潔凈室的末級濾過。深層過濾系指粉塵的濾過過程發(fā)生在濾過介質(zhì)內(nèi)部，此時塵粒的粒徑可小于介質(zhì)的微孔。常用的介質(zhì)有玻璃纖維、天然纖維、合成纖維、粒狀活性炭、發(fā)泡性濾材及薄層濾紙等。9/21/202319第二節(jié)空氣過濾除菌的原理與流程9/21/202320空氣過濾除菌是采用定期滅菌的介質(zhì)來阻截流過的空氣中所含微生物而制得無菌壓縮空氣。9/21/202321介質(zhì)過濾：介質(zhì)間孔隙大于微生物，有一定厚度的介質(zhì)濾層才能達(dá)到過濾除菌目的；20－50um（微生物為0.5－5um）絕對過濾：介質(zhì)的孔隙小于細(xì)菌，實現(xiàn)過濾除菌。（小于0.5um）如聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯（PTFE）9/21/202322一、空氣過濾除菌的原理1、慣性捕集作用當(dāng)塵粒隨空氣流過纖維層的彎曲通道時，由于顆粒的慣性較大，脫離彎曲流線與纖維碰撞而附著。這種作用隨氣速和粒徑的增大而增大。直徑0.3~1微米的顆粒和液滴，能夠通過濾芯的微孔。但它們通過過濾介質(zhì)的路徑非常曲折，污染顆粒和液滴具有足夠的質(zhì)量和動量，會使得它們與濾芯纖維碰撞并被阻擋和捕獲。9/21/202323污染物0.3to1微米濾芯纖維濾芯纖維9/21/2023242、擴(kuò)散捕集作用當(dāng)塵粒隨空氣圍繞纖維表面作布朗運(yùn)動時，因擴(kuò)散作用使與纖維接觸而被附著。這一作用在塵粒越小、濾過速度越低時越明顯。<0.3微米的顆粒和液滴，具有極小的質(zhì)量。在氣流中，這些顆粒進(jìn)行大量的隨機(jī)運(yùn)動（布朗運(yùn)動）。由于這種布朗運(yùn)動，這種尺寸的污染物事實上會與濾芯纖維碰撞，從而被濾除。9/21/202325污染物<0.3micron9/21/2023263、攔截捕集作用當(dāng)粒徑大于纖維間的間隙時，或塵粒與纖維發(fā)生接觸時，或氣流速度在臨界速度以下時，塵粒被纖維截留的作用。對于直徑大于1微米的液滴或顆粒，當(dāng)其試圖通過過濾介質(zhì)材料的微孔時由于顆粒直徑大于微孔直徑，因此而被直接阻擋、攔截，達(dá)到去除的效果。9/21/202327大于1微米的污染物介質(zhì)纖維介質(zhì)纖維9/21/2023284、靜電吸附作用當(dāng)含塵氣流通過纖維時，由于摩擦產(chǎn)生的靜電作用使塵粒沉積在纖維表面。5、其它重力沉降作用、分子間范德華力等作用使塵粒截留在纖維表面。9/21/202329二、空氣濾過的影響因素1、粒徑的影響粒徑越大，慣性、攔截、重力沉降作用越大；粒徑越小，擴(kuò)散作用越顯著。因此存在濾過效率最低的中間粒徑，往往用這一粒徑的塵粒檢測高效過濾器的效果。深層濾過常用粒徑為0.3um的塵粒來檢測。9/21/2023302、濾過風(fēng)速風(fēng)速越大，慣性作用強(qiáng)，但過強(qiáng)將附著的塵粒吹出，而且阻力增大；而風(fēng)速小，擴(kuò)散作用強(qiáng)，能捕集小塵粒，而且阻力小。常用極小的風(fēng)速捕集更小的塵粒。9/21/2023313、介質(zhì)纖維直徑和密實性纖維越細(xì)、越密實，則接觸面積大、慣性作用與攔截作用增強(qiáng)，但過于密實阻力增大，擴(kuò)散作用弱。4、附塵作用隨著濾過的進(jìn)行，在纖維表面沉積的塵?？稍黾訑r截效果，但到一定程度后塵粒有再次飛散的可能，因此有必要定期清洗。9/21/202332對過濾除菌介質(zhì)的要求：1、除菌效率高。2、能用高溫滅菌、耐高壓、不易被油、水污染。3、阻力小。4、成本低、來源充足，耐用且便于調(diào)換。9/21/202333空氣過濾介質(zhì)（1）棉花未脫脂棉（脫脂棉易于吸水而體積變?。＃?）活性炭對油霧的吸附效果較好，可以作為總過濾器除去油霧、灰塵、管垢和鐵銹等。（3）玻璃纖維用無堿的玻璃纖維作用過濾介質(zhì)（普通玻璃纖維遇水或經(jīng)蒸汽滅菌后易于粉碎）。（4）超細(xì)玻璃纖維紙

9/21/202334活性炭又稱活性炭黑。是黑色粉末狀或顆粒狀的無定形碳?；钚蕴恐鞒煞殖颂家酝膺€有氧、氫等元素?；钚蕴吭诮Y(jié)構(gòu)上由于微晶碳是不規(guī)則排列，在交叉連接之間有細(xì)孔，在活化時會產(chǎn)生碳組織缺陷，因此它是一種多孔碳，堆積密度低，比表面積大。9/21/2023359/21/2023369/21/2023379/21/202338（5）金屬燒結(jié)管空氣過濾器新型、高效過濾器。使用壽命長、可反復(fù)蒸汽滅菌、耐高熱、氣體阻力小、安裝維修方便，可作為終過濾器?？刮廴灸芰Σ?。（6）多孔陶瓷濾器，除菌效果很好，但是容易受油水污染而失效。（7）新一代微孔膜過濾器（絕對過濾）小于0.5um）9/21/202339燒結(jié)，是把粉狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)橹旅荏w，是一個傳統(tǒng)的工藝過程。人們很早就利用這個工藝來生產(chǎn)陶瓷、粉末冶金、耐火材料、超高溫材料等。一般來說，粉體經(jīng)過成型后，通過燒結(jié)得到的致密體是一種多晶材料，其顯微結(jié)構(gòu)由晶體、玻璃體和氣孔組成。9/21/2023409/21/2023419/21/202342（一）空氣除菌流程的要求空氣過濾除菌流程是按生產(chǎn)對無菌空氣要求具備的參數(shù)，根據(jù)空氣的性質(zhì)而制訂的，同時還要結(jié)合吸氣環(huán)境的空氣條件和所用設(shè)備的特性進(jìn)行考慮。對于一般要求的低壓無菌空氣，可直接采用一般鼓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入過濾器，