高效過濾器檢測標(biāo)準(zhǔn)及泄漏測試方法
高效過濾器檢測標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法及實(shí)際應(yīng)用:高效過濾器在現(xiàn)代潔凈技術(shù)領(lǐng)域,高效過濾器分別為無隔板高效過濾器 ,有隔板高效過濾器,耐高溫高效過濾器,組合式高效過濾器,超高效過濾器,DOP帶液槽式高效過濾器,刀架式高效過濾器(密褶式高效過濾器/組合式大風(fēng)量高效過濾器)ULPA超高效過濾器。高效過濾器(HEPA Filter)作為核心裝備已應(yīng)用多年,在生物防護(hù)和化學(xué)防護(hù)方面使用也更加普遍。目前使用領(lǐng)域還在不斷擴(kuò)大。本文介紹了高效過濾器效率檢測方法及實(shí)用中的一些問題,供參考。
1、高效過濾器檢測方法的特點(diǎn)
通常一個(gè)過濾器檢測臺(tái)的基本機(jī)理如所示。
風(fēng)機(jī)管道系統(tǒng)及流量測量裝置都是通用技術(shù),但是效率檢測則主要需解決人工氣溶膠穩(wěn)定地發(fā)生和過濾后極低濃度的準(zhǔn)確檢測2大問題。
1.1氣溶膠發(fā)生問題
由于纖維型高效空氣過濾器的濾材比較脆弱,而且使用場合比較重要,因此各國對(duì)產(chǎn)品都采用100%的逐個(gè)進(jìn)行透過率檢驗(yàn)的方法。這樣,就要求檢驗(yàn)應(yīng)是非破壞性的,也就是所用氣溶膠不應(yīng)對(duì)過濾器有明顯的破壞作用。由于高效過濾器過濾的對(duì)象是亞微米級(jí)的小粒子,所以應(yīng)該使用易于穿透的微小粒子才能使檢測結(jié)果具有實(shí)際意義0據(jù)文獻(xiàn)[1、2]報(bào)道,目前較為公認(rèn)的過濾機(jī)理主要為4個(gè)效應(yīng):
① 慣性碰撞;
② 直接截留;
⑧ 重力沉降;
④擴(kuò)散效應(yīng)。
另外,還有范德瓦爾斯力(表面吸附及分子引力)及靜電作用等,在不帶電纖維過濾器中并不起主要作用。幾種主要效應(yīng)綜合作用結(jié)果見圖2。
由圖2不難看出,存在著一個(gè)綜合作用的低值,即易于穿透的粒子直徑most penetrating particle size(簡稱MPPS)。但是dp并不是一個(gè)定值,當(dāng)纖維過濾層一定時(shí),它還與濾速大小,粒子密度等因素有關(guān)。過去一般認(rèn)為dp約為0.3p,m。近些年來,隨著過濾材料及檢測技術(shù)的發(fā)展, 目前大多認(rèn)為O.1加.15p,m為易于穿透粒徑。應(yīng)該注意,這與篩子篩分的機(jī)理是完全不同的,并不是尺寸越小越易透過。由此可見,檢測用氣溶膠應(yīng)盡量靠近上述粒徑范圍為好。
1.2 濃度檢測問題
由于高效空氣過濾器過濾后的粒子濃度很低,用“采樣— —稱重”法很難測出,因此,常常用光散射法、火焰光度法、粒子計(jì)數(shù)法等進(jìn)行測定。
2國內(nèi)外幾種主要檢測方法
2.1 D.O.P法
采用的氣溶膠是鄰苯二甲酸二辛酯,這是一種無色透明液體,D.0.P是英文名稱(dioctyl PHTHALATE)的縮寫。將無色透明液體D.O.P在嚴(yán)格控制的條件下加熱汽化,再用冷空氣混合,使之凝結(jié)為單分散相(即粒子大小基本一致)的0.3p,m的液滴,成為實(shí)驗(yàn)用氣溶膠。其粒子大小用一種專門的OWL儀測定。濃度是用前向光散射式氣溶膠光度計(jì)測量。此方法于1950年列入美國陸軍標(biāo)準(zhǔn)131,作為防毒面具過濾材料檢測方法。1956年修定時(shí),又加入了高效空氣過濾器檢測內(nèi)容。現(xiàn)已成為美國通用的標(biāo)淮,日本、西歐等均有采用,是目前國際上應(yīng)用較為普遍的方法。
2.2鈉焰法
試驗(yàn)粒子是Nacl固體小晶粒。它是將2%的NaC1水溶液噴霧,并與干燥空氣相混合,使霧滴中的水分蒸發(fā)形成NaC1/J~結(jié)晶。直徑約為0.02~2p~m,質(zhì)量中徑0.6 m(英國標(biāo)準(zhǔn))或0.5 m(中國標(biāo)準(zhǔn))。
濃度測量是采用火焰光度法,即在專用的燃燒器中,使采樣氣流助燃?xì)浠鹧?,樣氣中的Na原子在高溫激發(fā)下,發(fā)出波長約為589nm的特征光,而此光強(qiáng)與濃度有一定比例關(guān)系,用專用的光電檢測儀測出光強(qiáng)即可知濃度。
此方法于1941年由英國Walton提出,先用來測防毒面具。后來加拿大作過一些補(bǔ)充。英國又通過進(jìn)一步改進(jìn)后于1965年將鈉焰法列為國家標(biāo)準(zhǔn)嗍。除英國外,鈉焰法還是法國標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)、歐洲通風(fēng)設(shè)備制造商協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)。加拿大,美國等也有采用。
高效過濾器泄漏測試方法:
一、光度計(jì)法原理
在待測高效過濾器的上游端發(fā)PAO氣溶膠作為塵源,待氣溶膠混合均勻也就是當(dāng)上游濃度值穩(wěn)定后,用氣溶膠光度計(jì)進(jìn)行檢測,把該濃度值設(shè)定為100%基準(zhǔn)值。上游濃度值設(shè)定后,不要再調(diào)整PAO氣溶膠濃度。用光度計(jì)在高效過濾器下游逐點(diǎn)掃描,檢測氣溶膠濃度,下游濃度與設(shè)定的上游濃度的比值,就是高效過濾器的泄漏率(也稱透過率)。
二、測試條件
要測試高效過濾器的泄漏率,必須滿足三個(gè)條件:
1、能將氣溶膠引入系統(tǒng)。
引入氣溶膠最好的地方是風(fēng)機(jī)的負(fù)壓端。此時(shí)發(fā)生器產(chǎn)生的塵粒都能被風(fēng)機(jī)吸入系統(tǒng),氣溶膠對(duì)環(huán)境的干擾??;氣溶膠混合得比較均勻;發(fā)塵不需正壓密閉環(huán)境,發(fā)塵難度低。例如:FFU進(jìn)風(fēng)口、潔凈工作臺(tái)進(jìn)風(fēng)口等。
有些不具備條件的地方只能在接近高效過濾器的位置進(jìn)行發(fā)塵,此時(shí)需要克服高效過濾器上端的氣流壓力將氣溶膠壓入靜壓箱,發(fā)塵難度較高;發(fā)塵時(shí)泄漏到現(xiàn)場測試環(huán)境的氣溶膠比較多,環(huán)境中氣溶膠濃度高,容易對(duì)測試帶來干擾;氣溶膠混合不均勻,上游濃度波動(dòng)大。除非迫不得已,我們不推薦在此處發(fā)塵。
有些設(shè)備制造廠家沒有相關(guān)的測試經(jīng)驗(yàn),將氣溶膠發(fā)塵口設(shè)置在風(fēng)機(jī)的正壓端,給測試帶來很多不必要的麻煩。所以大家在編寫設(shè)備URS的時(shí)候,一定要將此要點(diǎn)寫入,要求設(shè)備制造廠家將發(fā)塵口設(shè)置在風(fēng)機(jī)的負(fù)壓端,為后期的驗(yàn)證創(chuàng)造有利條件。
2、能夠檢測到穩(wěn)定均一的氣溶膠上游濃度。
上游濃度測試口都設(shè)置在靠近高效過濾器上游端的地方,由軟管連接到容易采樣的位置,例如凈化空調(diào)系統(tǒng)房間送風(fēng)口靜壓箱。有些老舊的靜壓箱沒有上游濃度測試口,則必須對(duì)靜壓箱進(jìn)行改造。
3、能夠在高效過濾器下游端對(duì)過濾器出風(fēng)面進(jìn)行逐點(diǎn)掃描。
能夠進(jìn)行逐點(diǎn)掃描的,可以測得高效過濾器任何位置包括邊框的泄漏率,少量生產(chǎn)設(shè)備的高效過濾器位于設(shè)備內(nèi)部無法進(jìn)行逐點(diǎn)掃描,此時(shí)只能在設(shè)備出風(fēng)口測試過濾器的整體泄漏率。
三、測試步驟(以凈化空調(diào)機(jī)組為例)
1、確定上游濃度取樣口
2、確定發(fā)塵位置
由于空調(diào)機(jī)組離高效過濾器距離遠(yuǎn),在空調(diào)機(jī)組內(nèi)發(fā)塵,氣溶膠能夠充分混合,每個(gè)過濾器上游端的氣溶膠濃度非常穩(wěn)定,一般選擇在空調(diào)機(jī)組內(nèi)發(fā)塵。為了避免中效過濾器阻擋掉大量的氣溶膠顆粒,發(fā)塵的具體位置選擇在中效過濾器后端。此時(shí)雖然不是在風(fēng)機(jī)負(fù)壓端,但可以將氣溶膠發(fā)生器整體放在空調(diào)機(jī)箱里,所以發(fā)塵同樣沒有難度。
中效過濾器后端有檢修門的,可以直接將氣溶膠發(fā)生器放置在中效過濾器后端;若中效過濾器后端沒有檢修門,可拆卸一塊中效過濾器,將氣溶膠發(fā)生器放在中效過濾器后端。
3、發(fā)塵、測試上游濃度
將氣溶膠發(fā)生器通電加熱,使溫度升到400℃以上。使用惰性氣源連接氣溶膠發(fā)生器,調(diào)節(jié)氣體壓力使氣溶膠發(fā)生器發(fā)塵。
在上游濃度測試口測試氣溶膠濃度,當(dāng)上游濃度穩(wěn)定后,設(shè)置此濃度為100%基準(zhǔn)濃度。上游濃度隨時(shí)間的變化不應(yīng)超過平均測量值的±15%,濃度宜為20-80mg/m3。
對(duì)于上游濃度是否穩(wěn)定的規(guī)定,我們理解為:上游濃度設(shè)置好后,查看上游濃度的即時(shí)波動(dòng)值,如果波動(dòng)值在設(shè)置濃度的85%-115%之間,即認(rèn)為上游濃度是穩(wěn)定的,可以進(jìn)行測試。
4、掃描測試
用光度計(jì)的采樣頭對(duì)整個(gè)高效過濾器的工作面(包括過濾器介質(zhì)、過濾器邊框、過濾器邊框與靜壓箱之間、靜壓箱本身)進(jìn)行掃描。掃描時(shí),采樣頭離過濾器距離小于5cm,速度小于5cm/s。掃描應(yīng)來回往復(fù)地進(jìn)行,線條間應(yīng)重疊。
5、合格標(biāo)準(zhǔn)
ISO14611-3規(guī)定:光度計(jì)檢漏法確認(rèn)過濾器局部泄漏的標(biāo)準(zhǔn)透過率為0.01%,即當(dāng)采樣探頭對(duì)準(zhǔn)被測過濾器出風(fēng)面某一點(diǎn),靜止檢測時(shí),如測得透過率高于0.01%,即認(rèn)為該點(diǎn)為漏點(diǎn)。
如果高效過濾器的效率是99.99%,那么規(guī)定透過率不高于0.01%是合理的,如果高效過濾器的效率為99.995%,為什么允許透過率不是0.005%而是0.01%呢?強(qiáng)行規(guī)定0.01%的合格值,對(duì)于效率低于99.99%的過濾器過于嚴(yán)苛,而對(duì)于效率高于99.99%的過濾器又過于寬松。
英國標(biāo)準(zhǔn)BS EN 1822-1《High efficiency air filters (HEPA and ULPA) Part 1: Classification, performance testing, marking》中有關(guān)高效過濾器泄漏測試的規(guī)定則比較合理。眾所周知,1減去過濾器的效率即為該過濾器允許的最大透過率。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定:過濾器的局部透過率不超過允許最大透過率的5倍、整體平均透過率不超過允許最大透過率即可判定該過濾器合格。例如效率為99.995%的過濾器,它的最大透過率應(yīng)為0.005%,那么只要它的局部透過率不超過0.025%,整體透過率不超過0.005%,即可判為合格。
因此,對(duì)于效率為99.99%的高效過濾器,我們把0.01%作為判定其是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。而對(duì)于效率不為99.99%的過濾器,我們會(huì)與客戶商議,制定一個(gè)更加合理的合格標(biāo)準(zhǔn)。
6、過濾器修補(bǔ)、更換及重新檢測
如果發(fā)現(xiàn)任何部位的泄漏率超過標(biāo)準(zhǔn),可以用玻璃膠對(duì)該漏點(diǎn)進(jìn)行修補(bǔ)。單個(gè)泄漏點(diǎn)的堵漏面積不能超過過濾器總面積的1%,全部堵漏面積不能超過過濾器總面積的5%。如果堵漏仍無法修補(bǔ)過濾器,必須對(duì)過濾器進(jìn)行更換。任何形式的堵漏以及更換過濾器后,都必須對(duì)過濾器進(jìn)行重新檢測,直到全部滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
四、測試周期
《藥品GMP指南》對(duì)檢測周期的規(guī)定:高效過濾器泄漏測試一般每年進(jìn)行一次,但無菌生產(chǎn)區(qū)每6個(gè)月測試一次。
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