无菌洁净厂房气相空气净化装置

在无菌洁净厂房和相关受控环境中，通常使用的多种空气过滤器的作用原理是：依靠悬浮于气体中的污染物质，在随气流运动中因惯性、扩散等作用力而被过滤装置机械地阻留下来。而气相空气净化装置的作用原理则完全不同，它主要是依靠称之为吸附剂的固体物质，靠吸附作用将通过它的气流中的悬浮分子，有选择地吸着下来，这些被吸附的分子，又常称之为吸附质。

吸附剂之所以对空气分子污染物具有吸附作用，与吸附剂自身的特点有极大的关系。常用作吸附剂的材料，无论是活性炭、氧化铝，还是沸石、硅胶，它们都具有大量的微孔，并且这些微孔构成流体可能流过的通道。这类固态材料物质的单位重量中微孔的总内表面积，即比表面积很大。以活性炭为例，其微孔的孔径在5~500A(1A=1×10^-10m，1nm=10A=10^-9m)之间，其比表面积可高达700~2300m²/g。如果形象地描述，在一个米粒大小的活性炭颗粒中，其微孔的总内表面积约相当于一个几十平方米房间的全部内墙、地面和顶棚的总面积。正因为这类材料比表面积大，所以才具有很高的表面活性和对气体分子的吸引力。

吸附剂对吸附质的吸附过程可细分为三个阶段：首先是气体分子随气流运动扩散到吸附剂的外表面，此过程称为“外扩散”；继而气体分子在吸附剂微孔中扩散到内表面，简称为“内扩散”；然后气体分子在吸附剂内表面被“吸着”。 中净环球净化可提供无菌车间、洁净厂房的咨询、规划、设计、施工、安装改造等配套服务。

吸附剂对吸附质的吸附作用分为物理的和化学的两类。物理吸附，主要是依靠范德瓦尔斯力，即所谓的中性分子(原子)间随距离增大而迅速减小的一种吸引力，在其作用下气流中的某些气体分子被吸附剂微孔表面所吸着。如活性炭对有机气体和臭味的吸附，这种吸附可在常温下进行。其吸附量随气体温度的下降而增加，而且此过程是可逆过程。那些分子量大、沸点高和挥发性气体被这种物理吸附方式去除的几率更高。那些沸点高于常温的污染气体的游离分子接触吸附剂后，有些将在微孔中凝聚成液态，并因毛细原理驻留在分子尺寸的微孔中，与吸附质成为一体。相反大气中的氮气、氧气、氢气、氩气等正常的主要成分，它们的沸点都很低，所以活性炭等类吸附剂不可能吸着它们。此外多数吸附剂又是疏水性材料，对水蒸气的吸附能力也极差，因此被处理空气中的污染成分将被截留下来，而正常空气则通畅地流过。化学吸附是由类似于“化学键”的相互吸引力而产生的，但多数气相空气过滤器对气体分子的吸附作用往往是物理吸附与化学吸附同时发生的，所以又常称之为空气化学过滤器。为提高吸附剂对特定气体，如氨气、甲醛的吸附能力，往往需要对吸附剂进行化学处理。经过化学处理的吸附材料同样靠范德瓦尔斯力吸附气体分子，随后其化学添加剂与污染分子发生化学反应，生成固体成分，因此是一种有选择的吸附。这种经过化学处理的，俗称“改性”的吸附剂，又常称为浸渍吸附剂。

这种浸渍吸附剂往往只对特定的一种或几种气体分子污染物有显著的吸附作用。化学吸附过程是不可逆的，故这种化学过滤器在使用的过程中，吸附能力会不断减弱，当减弱到某一程度时，只能报废，一般不能再生。

吸附剂在发生物理吸附作用的同时，还会伴随解吸现象。“解吸”是吸附的逆过程，即被吸附的气体分子脱离吸附剂的过程。气相空气过滤器在使用一段时间后，吸附和解吸两种作用将达到动态平衡，此时可认为气相空气过滤器的吸附剂达到了饱和，不能继续有效地去除空气中的特殊气体分子。已饱和的吸附剂，通常可用加热、水蒸气熏蒸等方法使被吸附的特殊气体脱离吸附剂，吸附剂再生后可继续使用。

吸附剂的吸附能力主要取决于它的比表面积及孔径，其间的关系可以参考下述经验式。

Log₁₀[(C₀-C)/C]=0.0064S-0.123D-0.935

式中C₀---初始吸附质浓度；

C---动态平衡浓度；

S---吸附剂的比表面积，m²/g；

D---吸附剂的孔径，nm。

由上式可以清楚地看出，比表面积越大，孔径越小，则其吸附能力越强。

本文由中净环球净化CCG(www.ccg-sz.com)提供，转载请注明出处。