Ημιαγωγικό φίλτρο σωματιδίων αέρα υψηλής απόδοσης

Ημιαγωγικό φίλτρο σωματιδίων αέρα υψηλής απόδοσηςγνωστό και ως φίλτρο απορρόφησης σωματιδίων υψηλής απόδοσης [απαιτείται παραπομπή] και φίλτρο αναστολής σωματιδίων υψηλής απόδοσης, είναι ένα πρότυπο απόδοσης των φίλτρων αέρα.

 

Τα φίλτρα που πληρούν το πρότυπο HEPA πρέπει να ικανοποιούν ορισμένα επίπεδα απόδοσης. Τα κοινά πρότυπα απαιτούν ότι ένα φίλτρο αέρα HEPA πρέπει να αφαιρεί - από τον αέρα που διέρχεται - τουλάχιστον το 99,95% (ISO, Ευρωπαϊκό Πρότυπο) ή το 99,97% των σωματιδίων των οποίων η διάμετρος είναι ίση με 0,3 μm, με το φιλτράρισμα αύξηση της απόδοσης για διαμέτρους σωματιδίων μικρότερη και μεγαλύτερη από 0.3 μm. Τα φίλτρα HEPA συλλαμβάνουν γύρη, βρωμιά, σκόνη, υγρασία, βακτήρια ({{10}}.2–2.{{{{ 14}} μm), ιός (0.02–{{{2{{{0}},3 μm) και υγρό αεροζόλ υπομικρών (0,02–0,5 μm). Ορισμένοι μικροοργανισμοί, για παράδειγμα, τα Aspergillus niger, Penicillium citrinum, Staphylococcus epidermidis και Bacillus subtilis συλλαμβάνονται από φίλτρα HEPA με φωτοκαταλυτική οξείδωση (PCO). Ένα φίλτρο HEPA μπορεί επίσης να συλλάβει ορισμένους ιούς και βακτήρια που είναι μικρότερα ή ίσα με 0,3 μm. Ένα φίλτρο HEPA μπορεί επίσης να συλλάβει τη σκόνη δαπέδου που περιέχει βακτηρίδια, κλωστρίδια και βάκιλλους. Το HEPA διατέθηκε στο εμπόριο τη δεκαετία του 1950 και το Ο αρχικός όρος έγινε σήμα κατατεθέν και αργότερα γενικό εμπορικό σήμα για φίλτρα υψηλής απόδοσης. Τα φίλτρα HEPA χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές που απαιτούν έλεγχο μόλυνσης, όπως η κατασκευή μονάδων σκληρού δίσκου, ιατρικών συσκευών, ημιαγωγών, πυρηνικών, τροφίμων και φαρμακευτικών προϊόντων, καθώς και όπως σε νοσοκομεία, σπίτια και οχήματα.

Μηχανισμός:
Τα φίλτρα HEPA αποτελούνται από ένα στρώμα από τυχαία διατεταγμένες ίνες. Οι ίνες αποτελούνται συνήθως από πολυπροπυλένιο ή υαλοβάμβακα με διαμέτρους μεταξύ {0}}.5 και 2.0 μικρομέτρων. Τις περισσότερες φορές, αυτά τα φίλτρα αποτελούνται από μπερδεμένες δέσμες λεπτών ινών. Αυτές οι ίνες δημιουργούν ένα στενό σύνθετο μονοπάτι μέσα από το οποίο διέρχεται ο αέρας. Όταν τα μεγαλύτερα σωματίδια διέρχονται από αυτό το μονοπάτι, οι δέσμες των ινών συμπεριφέρονται σαν κόσκινο κουζίνας που εμποδίζει φυσικά τα σωματίδια να περάσουν. Ωστόσο, όταν μικρότερα σωματίδια περνούν με τον αέρα, καθώς ο αέρας στρίβει και περιστρέφεται, τα μικρότερα σωματίδια δεν μπορούν να συμβαδίσουν με την κίνηση του αέρα και έτσι συγκρούονται με τις ίνες. Τα μικρότερα σωματίδια έχουν πολύ μικρή αδράνεια και κινούνται πάντα γύρω από τα μόρια του αέρα σαν να βομβαρδίζονται από αυτά τα μόρια (κίνηση Brown). Λόγω της κίνησής τους, καταλήγουν να συντρίβονται στις ίνες. Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τις λειτουργίες του είναι η διάμετρος της ίνας, το πάχος του φίλτρου και η ταχύτητα του προσώπου. Ο χώρος αέρα μεταξύ των ινών φίλτρου HEPA είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερος από 0,3 μm. Φίλτρα HEPA σε πολύ υψηλό επίπεδο για τα μικρότερα σωματίδια. Σε αντίθεση με τα κόσκινα ή τα φίλτρα μεμβράνης, όπου μπορούν να περάσουν σωματίδια μικρότερα από τα ανοίγματα ή τους πόρους, τα φίλτρα HEPA έχουν σχεδιαστεί για να στοχεύουν σε μια σειρά μεγεθών σωματιδίων. Αυτά τα σωματίδια παγιδεύονται (κολλάνε σε μια ίνα) μέσω ενός συνδυασμού των παρακάτω τριών.

 

μηχανισμοί:

1. Διάχυση; σωματίδια κάτω από 0.3 μm συλλαμβάνονται με διάχυση σε ένα φίλτρο HEPA. Αυτός ο μηχανισμός είναι αποτέλεσμα της σύγκρουσης με μόρια αερίου από τα μικρότερα σωματίδια, ειδικά αυτά με διάμετρο κάτω από 0,1 μm. Τα μικρά σωματίδια φυσούνται αποτελεσματικά ή αναπηδούν γύρω και συγκρούονται με τις ίνες του μέσου φίλτρου. Αυτή η συμπεριφορά είναι παρόμοια με την κίνηση Brown και αυξάνει την πιθανότητα ένα σωματίδιο να σταματήσει είτε από αναχαίτιση είτε από πρόσκρουση. αυτός ο μηχανισμός γίνεται κυρίαρχος σε χαμηλότερη ροή αέρα.

2.Αναχαίτιση? Τα σωματίδια που ακολουθούν μια γραμμή ροής στο ρεύμα αέρα έρχονται σε μια ακτίνα από μια ίνα και προσκολλώνται σε αυτήν. Τα σωματίδια μεσαίου μεγέθους συλλαμβάνονται με αυτή τη διαδικασία.

3.Impaction? Τα μεγαλύτερα σωματίδια δεν μπορούν να αποφύγουν τις ίνες ακολουθώντας τα καμπυλωτά περιγράμματα του ρεύματος αέρα και αναγκάζονται να ενσωματωθούν απευθείας σε μία από αυτές. αυτό το αποτέλεσμα αυξάνεται με τη μείωση του διαχωρισμού των ινών και την υψηλότερη ταχύτητα ροής αέρα.

Η διάχυση κυριαρχεί κάτω από το μέγεθος σωματιδίου {{0}}.1 μm μέγεθος σωματιδίων, ενώ η πρόσκρουση και η αναχαίτιση κυριαρχούν πάνω από 0.4 μm. Ενδιάμεσα, κοντά στο πιο διεισδυτικό μέγεθος σωματιδίων (MPPS) {{6 }}.21 μm, τόσο η διάχυση όσο και η παρεμπόδιση είναι συγκριτικά αναποτελεσματικές. Επειδή αυτό είναι το πιο αδύναμο σημείο στην απόδοση του φίλτρου, οι προδιαγραφές HEPA χρησιμοποιούν τη συγκράτηση σωματιδίων κοντά σε αυτό το μέγεθος (0,3 μm) για την ταξινόμηση του φίλτρου. Ωστόσο, είναι δυνατό για σωματίδια μικρότερα από το MPPS για να μην έχουν αποτελεσματικότητα φιλτραρίσματος μεγαλύτερη από αυτή του MPPS. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι αυτά τα σωματίδια μπορούν να λειτουργήσουν ως θέσεις πυρήνων για κυρίως συμπύκνωση και να σχηματίσουν σωματίδια κοντά στο MPPS.

 

Φιλτράρισμα αερίου:
Τα φίλτρα HEPA έχουν σχεδιαστεί για να δεσμεύουν πολύ λεπτά σωματίδια αποτελεσματικά, αλλά δεν φιλτράρουν τα αέρια και τα μόρια οσμής. Οι περιπτώσεις που απαιτούν διήθηση πτητικών οργανικών ενώσεων, χημικών ατμών ή μυρωδιών τσιγάρων, κατοικίδιων ζώων ή μετεωρισμού απαιτούν τη χρήση ενεργού άνθρακα (άνθρακας) ή άλλου τύπου φίλτρου αντί ή επιπρόσθετα σε φίλτρο HEPA.

 

Προφίλτρο και φίλτρο HEPA:

Ένα φίλτρο σακούλας HEPA μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με ένα προ-φίλτρο (συνήθως ενεργοποιημένο με άνθρακα) για να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του πιο ακριβού φίλτρου HEPA. Σε μια τέτοια ρύθμιση, το πρώτο στάδιο της διαδικασίας φιλτραρίσματος αποτελείται από ένα προ- φίλτρο που αφαιρεί το μεγαλύτερο μέρος της μεγαλύτερης σκόνης, των μαλλιών, των PM10 και των σωματιδίων της γύρης από τον αέρα. Το δεύτερο στάδιο υψηλής ποιότητας φίλτρο HEPA αφαιρεί τα λεπτότερα σωματίδια που διαφεύγουν από το προ-φίλτρο. Αυτό είναι σύνηθες στις μονάδες διαχείρισης αέρα.

 

Προδιαγραφές:

Τα φίλτρα HEPA, όπως ορίζονται από το πρότυπο του Υπουργείου Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών (DOE) που υιοθετείται από τις περισσότερες αμερικανικές βιομηχανίες, αφαιρούν τουλάχιστον το 99,97% των αερολυμάτων 0.3 μικρόμετρα (μm) σε διάμετρο.η ελάχιστη αντίσταση του φίλτρου στη ροή αέρα, ή πτώση πίεσης, καθορίζεται συνήθως γύρω στα 300 pascals (0,044 psi) στην ονομαστική του ογκομετρική ταχύτητα ροής.

Η προδιαγραφή που χρησιμοποιείται στην Ευρωπαϊκή Ένωση: Ευρωπαϊκό Πρότυπο EN 1822-1:2019, από το οποίο προέρχεται το ISO 29463, ορίζει διάφορες κατηγορίες φίλτρων με βάση τη διατήρησή τους στο δεδομένο μέγεθος σωματιδίων με τη μεγαλύτερη διείσδυση (MPPS): Efficient Particulate Air Filters ( EPA), HEPA και φίλτρα αέρα εξαιρετικά χαμηλών σωματιδίων (ULPA). Η μέση απόδοση του φίλτρου ονομάζεται "συνολική" και η απόδοση σε ένα συγκεκριμένο σημείο ονομάζεται "τοπική":

Η βαθμολογία φίλτρου HEPA ισχύει για οποιοδήποτε φίλτρο αέρα υψηλής απόδοσης που μπορεί να επιτύχει τουλάχιστον τα ίδια πρότυπα απόδοσης φίλτρου και είναι ισοδύναμη με την πιο πρόσφατη βαθμολογία Εθνικού Ινστιτούτου για την Ασφάλεια και την Υγεία στην Εργασία P100 για τα φίλτρα αναπνευστήρα. Το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών (DOE) έχει συγκεκριμένες απαιτήσεις για τα φίλτρα HEPA σε εφαρμογές που ρυθμίζονται από το DOE.

 

Εμπορία:
Ορισμένες εταιρείες χρησιμοποιούν έναν όρο μάρκετινγκ γνωστό ως "True HEPA" για να παρέχουν στους καταναλωτές τη βεβαιότητα ότι τα φίλτρα αέρα τους πληρούν το πρότυπο HEPA, αν και αυτός ο όρος δεν έχει νομική ή επιστημονική σημασία. Τα προϊόντα που διατίθενται στο εμπόριο ως "τύπου HEPA", "HEPA- όπως," "στυλ HEPA" ή "99% HEPA" δεν πληρούν το πρότυπο HEPA και ενδέχεται να μην έχουν δοκιμαστεί σε ανεξάρτητα εργαστήρια. Αν και τέτοια φίλτρα μπορεί να πλησιάζουν αρκετά τα πρότυπα HEPA, άλλα υπολείπονται σημαντικά.

 

Αποτελεσματικότητα και ασφάλεια:
Σε γενικές γραμμές (και επιτρέποντας κάποιες διακυμάνσεις ανάλογα με παράγοντες όπως ο ρυθμός ροής αέρα, οι φυσικές ιδιότητες των σωματιδίων που φιλτράρονται, καθώς και οι μηχανικές λεπτομέρειες ολόκληρου του σχεδιασμού του συστήματος φιλτραρίσματος και όχι μόνο οι ιδιότητες του φίλτρου-μέσου) , τα φίλτρα HEPA αντιμετωπίζουν τη μεγαλύτερη δυσκολία στη σύλληψη σωματιδίων στην περιοχή μεγεθών από 0.15 έως 0.2 μm. Το φιλτράρισμα HEPA λειτουργεί με μηχανικά μέσα, σε αντίθεση με τις τεχνολογίες επεξεργασίας ιοντικού και όζοντος, που χρησιμοποιούν αρνητικά ιόντα και το αέριο όζον αντίστοιχα. Έτσι, η πιθανότητα πιθανής πρόκλησης πνευμονικών παρενεργειών όπως το άσθμα και οι αλλεργίες είναι πολύ μικρότερη με τους καθαριστές HEPA.

Για να διασφαλιστεί ότι ένα φίλτρο HEPA λειτουργεί αποτελεσματικά, τα φίλτρα θα πρέπει να επιθεωρούνται και να αλλάζονται τουλάχιστον κάθε έξι μήνες σε εμπορικές εγκαταστάσεις. Σε οικιακούς χώρους και ανάλογα με τη γενική ποιότητα του αέρα περιβάλλοντος, αυτά τα φίλτρα μπορούν να αλλάζονται κάθε δύο έως τρία χρόνια. Η αποτυχία αλλαγής του φίλτρου HEPA έγκαιρα θα έχει ως αποτέλεσμα να ασκήσει πίεση στο μηχάνημα ή το σύστημα και να μην απομακρύνει σωστά τα σωματίδια από τον αέρα. Επιπλέον, ανάλογα με τα υλικά στεγανοποίησης που επιλέγονται στη σχεδίαση του συστήματος, ένα βουλωμένο φίλτρο HEPA μπορεί να οδηγήσει σε εκτεταμένη παράκαμψη της ροής αέρα γύρω από το φίλτρο.

 

Εφαρμογές:

Το προσωπικό του νοσοκομείου μοντελοποιεί μια ηλεκτρική αναπνευστική συσκευή καθαρισμού αέρα (PAPR) εξοπλισμένη με φίλτρο HEPA, που χρησιμοποιείται για προστασία από παθογόνα που μεταφέρονται στον αέρα ή σε αεροζόλ.

Βιοϊατρική:
Ημιαγωγικό φίλτρο σωματιδίων αέρα υψηλής απόδοσηςείναι κρίσιμες για την πρόληψη της εξάπλωσης των αερομεταφερόμενων βακτηριακών και ιικών οργανισμών και, ως εκ τούτου, της μόλυνσης. Συνήθως, τα συστήματα φιλτραρίσματος HEPA για ιατρική χρήση ενσωματώνουν επίσης μονάδες υπεριώδους φωτός υψηλής ενέργειας ή πάνελ με αντιμικροβιακή επίστρωση για να εξοντώσουν τα ζωντανά βακτήρια και τους ιούς που παγιδεύονται από τα μέσα φίλτρου. Ορισμένες από τις μονάδες HEPA με την καλύτερη βαθμολογία έχουν βαθμολογία απόδοσης 99.995 %, το οποίο εξασφαλίζει πολύ υψηλό επίπεδο προστασίας από τη μετάδοση ασθενειών από τον αέρα.

 

καθαριστής αέρα hepa υψηλής απόδοσης φίλτρο σωματιδίων αέρα υψηλής απόδοσης φίλτρο hepa υψηλής απόδοσης καθαριστής αέρα hepa υψηλής απόδοσης φίλτρο σωματιδίων αέρα υψηλής απόδοσης φίλτρο σωματιδίων hepa