空氣過濾器的應(yīng)用與凈化行業(yè)的發(fā)展前景

空氣過濾器的迅速發(fā)展是與軍事工業(yè)和電子工業(yè)的發(fā)展緊密相關(guān)的，隨著新的測試方法的出現(xiàn)、使用評價的提高及對過濾性能要求的提高，過濾器本身的設(shè)計也取得了顯著進(jìn)展,其中重要的是分隔板的去除,即無隔板過濾器的發(fā)展。無隔板過濾器不僅消除了分隔板損壞過濾介質(zhì)的危險,而且有效地增加了過濾面積,提高了過濾效率,并降低了氣流阻力,從而減少了能量消耗。此外,空氣過濾器在耐高溫、耐腐蝕以及防水、防菌等方面也取很大的進(jìn)展,滿足了一些特殊的需求。

　一、空氣過濾器的應(yīng)用

　　隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和人們環(huán)境意識的加強(qiáng),空氣質(zhì)量已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。現(xiàn)在人們認(rèn)識到空氣過濾系統(tǒng)不僅要保護(hù)機(jī)械設(shè)備,還要保護(hù)人。因此,空氣過濾的應(yīng)用范圍越來越廣泛。

　　空氣過濾的應(yīng)用是住宅樓,其次是商業(yè)和工業(yè)建筑。此外,過濾設(shè)備還常用行下列場合:潔凈室;復(fù)印設(shè)備;室內(nèi)空氣凈化器;麻醉氣體過濾設(shè)備;激光外科手術(shù)應(yīng)用;HVAC系統(tǒng)(供暖、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng));恒溫室;計算機(jī)打印機(jī);工作室空氣過濾系統(tǒng);空調(diào)器等。

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　　由于人們對生活質(zhì)量的要求不斷提高,住宅原有的空氣過濾系統(tǒng)已不能滿足人們的需要,性能更高的靜電過濾器則成了原有空氣過濾器的替代品。但與普通玻璃纖過濾器相比,由于過濾介質(zhì)成本較高,靜電過濾器的應(yīng)用也受到一定的限制。

　　3M公司是靜電過濾器市場的領(lǐng)頭羊,正銷售其產(chǎn)品。3M公司的靜電過濾器采用波紋結(jié)構(gòu),介質(zhì)裝填較松散,因而氣流阻力較小。3M公司稱他們過濾器的裝填密度是適宜的,而且具有很長的壽命。波紋結(jié)構(gòu)還會提高過濾效率,且能夠比平板過濾器捕集更多的粒子。

　　在中國,住宅絕大多數(shù)沒有空氣過濾系統(tǒng),但中國的住宅數(shù)量巨大,且每年以數(shù)百萬套的速度遞增。隨著居室內(nèi)空氣質(zhì)量的日益惡劣和人們環(huán)境意識的不斷加強(qiáng),空氣過濾系統(tǒng)在住宅的應(yīng)用是有前途的,存在著潛在的巨大市場。

　?、谵k公樓應(yīng)用

　　要求改善辦公室空氣質(zhì)量的推動力是先進(jìn)的辦公設(shè)備的廣泛應(yīng)用。計算機(jī)終端是產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機(jī)化合物的來源。噴墨打印機(jī)是碳?xì)浠衔锖统粞醯膩碓?。干法照相?fù)制機(jī)產(chǎn)生碳?xì)浠衔?、可吸入懸浮粒子和臭?傳真機(jī)產(chǎn)生臭氧和揮發(fā)性有機(jī)化合物;激光打印機(jī)產(chǎn)生碳?xì)浠衔?、臭氧和可吸入粒?等等。這些產(chǎn)物已經(jīng)嚴(yán)重地污染了室內(nèi)環(huán)境,并給人身和辦公設(shè)備造成了一定的危害。

　　據(jù)估計,在美國的辦公樓和公共建筑中有30%存在室內(nèi)空氣污染問題,尤其公共建筑如機(jī)場、車站等所面臨的挑戰(zhàn)遠(yuǎn)大于辦公樓。芝加哥 D‘Hare機(jī)場大廳空氣流量為每分鐘約5166萬m3,為改善空氣質(zhì)量,該處共裝有1100個預(yù)濾器,1100個終濾器和2200個炭濾器(其中的炭每 10—12個月需更換一次)。

　　預(yù)計2000年辦公室、商業(yè)及公共建筑對空氣過濾器的需求在全球?qū)⑦_(dá)到五億美元。

　?、凼覂?nèi)空氣凈化器

　　隨著建筑標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格,消費(fèi)者對室內(nèi)空氣質(zhì)量越來越重視。尤其是患有過敏癥、哮喘病或呼吸道疾病的人,因?yàn)榭諝馕廴居绊懥怂麄兊恼Ｉ?。人們在室?nèi)度過90%的時間,而室內(nèi)空氣污染水平可能是室外的2—5倍。室內(nèi)幾乎所有空間都含有花粉、霉菌、孢子、動物毛發(fā)、煙霧、細(xì)菌、病毒和包括石棉在內(nèi)的有害纖維及灰塵。惡劣的空氣質(zhì)量使得哮喘和過敏癥更加嚴(yán)重。用空氣凈化器除去室內(nèi)空氣污染物是一種有效的方法。

　　在便攜式室內(nèi)空氣凈化器市場上有多種產(chǎn)品。發(fā)展快的是使用高效過濾介質(zhì)的靜電空氣過濾器如3M公司的Filtrete,和更高效的微細(xì)玻璃纖維HEPA過濾器,它們占據(jù)了市場的大部分。在美國空氣凈化器市場以每年10%以上的速度遞增。日本是繼美國之后的第二大市場。在中國,空氣凈化器的需求也在增加,隨著空氣質(zhì)量的不斷惡化和家庭辦公的出現(xiàn),空氣凈化器將有一個巨大的潛在市場。

　　④生產(chǎn)工廠

　　不同工廠對空氣質(zhì)量的要求差別很大。裝有排煙罩和污染控制設(shè)備的工廠需要補(bǔ)充大量的空氣,如果這些工廠所在地區(qū)環(huán)境空氣受到污染, 那么在將補(bǔ)充的空氣分布到工作場所之前必須先進(jìn)行過濾。在半導(dǎo)體生產(chǎn)和制藥工業(yè)中,對空氣的潔凈度要求較高。典型的工作環(huán)境中,每立方英尺空氣中含有 500000個粒子,而半導(dǎo)體生產(chǎn)的新要求是每立方英尺空氣中只有1個粒子。因此,工作間需要用經(jīng)過HEPA過濾器過濾的潔凈空氣不斷地循環(huán)清洗。為保持HEPA過濾器的潔凈和壽命,還需要幾段效率較低的預(yù)濾器聯(lián)合使用。

　　工業(yè)用潔凈室要求連續(xù)有效地去除粒徑更小的粒子。HEPA過濾器一度是效率高的過濾器,現(xiàn)在ULPA過濾器則是效率高的過濾器,以后更高效率的新一代過濾器也將得以開發(fā)應(yīng)用。微細(xì)玻璃纖維過濾介質(zhì)是過濾器介質(zhì)的主要選擇,但膜和靜電增強(qiáng)介質(zhì)已向該領(lǐng)域滲透,并獲得部分應(yīng)用。

　　對于工廠排放的廢氣,要求嚴(yán)格的是毒性。某些重金屬如汞、砷、鉻、鈹?shù)榷拘院艽?其排放限制非常嚴(yán)格。在空氣毒性方面,美國和德國已經(jīng)通過了新的更嚴(yán)格的立法。執(zhí)行新的立法后,空氣毒性的限制由原來的20mg/m3(標(biāo)準(zhǔn))降低到010004mg/m3(標(biāo)準(zhǔn))。為達(dá)到這一目標(biāo), 工廠需要更先進(jìn)的過濾器以除去亞微粒子。一些德國公司使用傳統(tǒng)的折疊式微細(xì)玻璃纖維HEPA過濾器用于過濾系統(tǒng),同脈沖空氣潔凈機(jī)理相互配合,并使過濾介質(zhì)的波紋更密。一家美國公司則通過設(shè)計管式微細(xì)玻璃纖維HEPA過濾器又向前進(jìn)了一步。

　?、葆t(yī)院

　　衛(wèi)生行業(yè)是一個很龐大而特殊的行業(yè),它對空氣的潔凈度要求也很高。通常,對醫(yī)院空氣的低要求用效率為30%的預(yù)濾器和效率為 90%的終濾器結(jié)合使用進(jìn)行過濾。一般情況下不需要HEPA過濾器過濾,但在特殊情況下如隔離室、特定的測試和護(hù)理區(qū)域則需要HEPA過濾器過濾。

　　醫(yī)院的許多HVAC系統(tǒng)使用100%的室外空氣,這對于防止病人通過HVAC系統(tǒng)中的懸浮微生物進(jìn)行交*感染是很好的策略。但 100%使用室外空氣并不能消除微生物在空氣過濾介質(zhì)中的生長及其對護(hù)理環(huán)境產(chǎn)生的不良影響。因此,現(xiàn)在許多醫(yī)院仍需先進(jìn)的HVAC系統(tǒng)。

　　衛(wèi)生系統(tǒng)的潔凈室先用于手術(shù)室。開始它只是在矯形手術(shù)中獲得廣泛應(yīng)用,因?yàn)槌C形手術(shù)時間較長,易于引起感染?？刂扑捷^理想的是使用手術(shù)臺附近的空氣潔凈度達(dá)到100級。一般建議使用頂部HEPA過濾系統(tǒng),它能覆蓋至少3m×3m的面積,從而將手術(shù)臺和人包括在內(nèi)。

　　潔凈室獲得應(yīng)用的其它領(lǐng)域有分娩室、保育室、燒傷室、心臟病人護(hù)理單元等。新進(jìn)展之一是牙外科手術(shù)潔凈室的應(yīng)用,它降低了在長期手術(shù)過程中醫(yī)務(wù)人員被感染的危險。

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　　食品工業(yè)對于空氣過濾設(shè)備來說,正在成為一個不斷擴(kuò)大的市場。為保持食品的新鮮口味,用消毒來消除污染的方法已逐漸不被使用。這使得消除與產(chǎn)品相關(guān)的空氣污染更加重要。國家規(guī)定、保險意識和公眾關(guān)注正促使肉加工者、奶制品生產(chǎn)者及其它食品生產(chǎn)者更新他們的空氣過濾系統(tǒng)。

　　在歐洲,酸奶的罐裝是在潔凈室條件下進(jìn)行的,其結(jié)果是在不用添加價格昂貴的化學(xué)保鮮劑,產(chǎn)品可以保存較長的時間。

　　啤酒廠發(fā)現(xiàn)為保護(hù)它們的生啤酒,必須控制灌裝車間周圍環(huán)境的空氣污染。在潔凈室進(jìn)行灌裝是選擇。這類工廠需要100000級的潔凈室,可以采用頂部通風(fēng)系統(tǒng),用HEPA過濾器過濾。

　　在法國北部的亞眠市,Sulzer先生為其廚房設(shè)計了潔凈室。Sulzer的廚房潔凈室級別為100級,并配有必要的加熱和冷凍設(shè)施。按照美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209D規(guī)定,食品應(yīng)在潔凈度100級、室溫12℃的條件下進(jìn)行分裝。這樣可以保證無菌操作,其好處是提高質(zhì)量、增加營養(yǎng)、改善口味、延長貯存期。

　　二、市場趨勢

　　展望未來的空氣過濾器市場,我們可以發(fā)現(xiàn):

　　(1)在當(dāng)前的空氣過濾器市場中,以微細(xì)玻璃纖維作為過濾介質(zhì)的過濾器仍占主導(dǎo)地位,但膜生產(chǎn)商也正向空氣過濾領(lǐng)域發(fā)展,提供高效的膜濾器,并改善膜在低氣流阻力下過濾的性能。它們認(rèn)為,在高效空氣過濾和集塵應(yīng)用中,膜濾器不久將取代微細(xì)玻璃纖維過濾器。

　　(2)耐高溫過濾器的發(fā)展將會加快。金屬纖維和陶瓷纖維過濾器已獲得應(yīng)用。玻璃纖維復(fù)合無機(jī)膜可以增強(qiáng)纖維的機(jī)械性能,賦予濾袋較強(qiáng)的耐高溫性能,使之在高達(dá)480℃的溫度下使用。熱電工程、煤氣化系統(tǒng)和垃圾焚燒系統(tǒng)將為耐高溫過濾器提供了一個巨大的市場。

　　(3)空氣過濾器市場發(fā)展的趨勢是全球化。發(fā)展中國家購買增長率將比發(fā)達(dá)國家快。刺激今后幾年過濾器市場快速發(fā)展的因素包括:①發(fā)展中國家大量新工廠的建設(shè);②歐洲和日本等發(fā)達(dá)國家的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇;③世界范圍內(nèi)對環(huán)境保護(hù)的更嚴(yán)格要求。這種需要、繁榮和環(huán)境意識的結(jié)合必然會激起過濾器市場的迅速發(fā)展。