一、 定义 高效过滤器效率η要求不低于何值?各国有各自的规定,且与测试方法不同而不全一致。 按我国GB13554-92标准规定,高效过滤器为: (1) 按GB6165规定的钠焰法测试,其效率在η≥99.9%。 (2) 对粒径≥0.1µm的粒子,其η≥99.999%。 前者指HEPA过滤器,由于我国钠焰法的NaC1溶液雾化后的中值粒径约为0.5µm,因此相当于η≥99.9%(0.5µm)。后者指ULPA过滤器的。相比之下,国外一般定义HEPA过滤器的η≥99.97%(0.3µm);ULPA过滤器的η≥99.999%(0.1-0.2µm),实际应用中常以0.12µm测定。其测试方法通知DOP。欧洲EN1882-1(1998年)采用MPPS法测试,其效率η≥99.5%(MPPS)的过滤器相当η≥99.97%(0.3µm)一档的HEPA过滤器,其效率η≥99.995%(MPPS)的过滤器相当η≥99.999%(0.1-0.2µm)一档的ULPA过滤器。 二、 过滤机理 有二种不尽相同的看法: 常见到的是: (1) 惯性碰撞作用,对0.1-0.5µm粒子的作用甚小; (2) 扩散碰撞作用,对0.1-0.5µm粒子的作用是主要的; (3) 拦截作用; (4) 沉降作用,对0.1-0.5µm粒可忽略不计; (5) 静电作用,对非特殊处理使介质带静电的纤维,可不考虑; (6) 筛阻作用,亦无多大影响。 因此认为主要是(1),(2)及(3)对过滤效率起作用。 另一种的看法是: 拦截不是过滤的机理,它是对小粒径粒子,惯性作用于其单纤维过滤效果趋向于理想拦截效率,已在惯性的数学公式中反映;对大粒子,扩散效果消失,会出现零扩散,单纤维过滤效率蜕变为理想拦截效率。因此,综合的效率应为: E=EDR+EIR-ΔE EDR—扩散作用的过滤效率 EIR—惯性作用的过滤效率 ΔE—理想拦截的过滤效率 不管过滤机理的看法如何,而实用中对影响高效过滤器效率的因素有以下几方面: (1) 粒子的速度及平均粒径,气流速度大,过滤效率低,路径长效率高; (2) 过滤介质厚度与过滤效率成正比; (3) 过滤介质纤维直径及分布与过滤效率成反比; (4) 介质充填密度(纤维所占整个过滤器体积的比例,HEPA过滤器一般在0.1以内)。 三、 效率测量方法 (1) 钠焰法 以Nac1溶液雾化后的气溶胶作为尘源,其粒径在0.02-2µm,中值粒径约为0.6µm,我国测得约为0.5µm;用光度计进行测量。国际上早已不用,我国原有规定尚未作废,但实已不适应要求。 (2) 荧光法及油雾法,现已不用。 (3) 美国军标(Mil-Std282)的方法 尘源采用0.3µm的单分散系DOP,用专门的仪器Q-107penetrometer进行测量,此法同进可测得过滤器阻力。此法亦已显示得过时。 (4) 美国IEST有关导则(IEST-RP-CC-007)的方法 用离散粒子计数器(OPC或CNC)测量过滤器规定粒径的穿透率并得出其效率;尘源采用DOP气溶胶,但并不限于DOP,只要符合一定的光学特性便可;尘源气溶胶可以是单分散系或多分散系。 (5) 欧洲标准EN1822(1998)的方法 此法亦是用离散粒子计数器(OPC或CNC)测量过滤器最易穿透粒径(MPPS)的穿透率并得出其效率,因此亦常称MPPS法。并且是采用可移动的探头进行逐行扫描得出各行的部局穿透率及局部效率然后计算出全效率。尘源采用DOP气溶胶或其它替代物,要求与(4)基本相同。 由于过滤器的MPPS与过滤介质的纤维直径、充填密度及气流速度等有关,因此,首先要确定过滤介质的MPPS(一般都在0.1-0.3µm间),然后进行扫描测量。 由于进行扫描测量因此同时亦对过滤器进行的插漏。 评价: 方法(3)或(4)都是用粒子计数器进行测量,测量的气溶胶都可采用单分散或多分散,是开着口的,只要其光学特性满足粒子计数计要求便可,这是方向。方法(4)采用扫描,同时解决了插漏问题,有可取之处,对采用MPPS,实际意义亦不一定有多少。 四、 现场检漏 高效过滤器在运输及安装过程中会产生损坏,需要在安装后进行检漏,包括有的安装接缝处的密封检漏。通常采用扫描法,数量少的好办,数量很多时往往采用多个计数器及探头成排扫描,有时亦有采用安装前先检漏,安装时认真监督进行控制。 现场检漏的方法,采用扫描法,所用尘源,对要求不严的洁净室常直接用大气尘,但大气尘的情况不稳定的,扫描结果有时不易判断,因此常采用DOP及其替代物质,同前所述,一般采用多分散的为经济方便; 仪器采用光度计或合适的粒子计数器,后者的灵敏度可高到0.001%,而光度计仅为0.01%,这样后者可减少尘源DOP等的气溶胶量(后者所需浓度0.008mg/l而前者需要~10mg/l),因此对ULPA的检漏不宜采用光度计,尘源亦不宜采用大气尘。 五、 有关测量用气溶胶问题 DOP用于HEPA过滤器效率测量,已有近40年历史,近几年来怀疑其所含环苯是致癌物质,现改用DOS DEHS(常用于单分散的)。这些物质对IC及盘片驱动器生产早已认为对产品有害,因此现常用聚苯乙烯乳胶球(SPLS),粒径在0.1-1µm,≥0.35µm的占90%以上。单分散系DOP,现常用DEHS,加热至一定温度其溶液蒸发然后冷却之,控制冷却温度以控制粒径。 采用多分散的DOP测得的过滤器效率比用单分散的为高,其间现尚无转换关系可循。 六、 高效过滤器的选用 当前高效过滤器的效率从99.9%-99.999999%都可采用。合理选用高效过滤器的效率及其迎面风速带来综合经济效果。 同材质的过滤器,效率高的其阻力亦大、价格亦高反之则都降低,若改变风速则阻力、效率及数量亦变化,需要按具体情况合理选用。 (1) 一般原则是效率较高的HEPA或ULPA可选用以达到高洁净度要求,低的洁净度要要求不严的可使用效率较低的HEPA过滤器。 (2) 高发尘量下,过滤器效率的变化,对洁净室洁净度的影响不大,因此洁净度要求不高的洁净室不宜选用较高效率的高效过滤器。 (3) 低发尘量下,较高效率的高效过滤器在低风速时对洁净计有明显的好处,因此,对要求严的洁净室在选用较高效率过滤器的同时降低其迎面风速。
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