無菌潔凈廠房氣相空氣凈化裝置

在無菌潔凈廠房和相關(guān)受控環(huán)境中，通常使用的多種空氣過濾器的作用原理是：依靠懸浮于氣體中的污染物質(zhì)，在隨氣流運(yùn)動(dòng)中因慣性、擴(kuò)散等作用力而被過濾裝置機(jī)械地阻留下來。而氣相空氣凈化裝置的作用原理則完全不同，它主要是依靠稱之為吸附劑的固體物質(zhì)，靠吸附作用將通過它的氣流中的懸浮分子，有選擇地吸著下來，這些被吸附的分子，又常稱之為吸附質(zhì)。

吸附劑之所以對(duì)空氣分子污染物具有吸附作用，與吸附劑自身的特點(diǎn)有極大的關(guān)系。常用作吸附劑的材料，無論是活性炭、氧化鋁，還是沸石、硅膠，它們都具有大量的微孔，并且這些微孔構(gòu)成流體可能流過的通道。這類固態(tài)材料物質(zhì)的單位重量中微孔的總內(nèi)表面積，即比表面積很大。以活性炭為例，其微孔的孔徑在5~500A(1A=1×10^-10m，1nm=10A=10^-9m)之間，其比表面積可高達(dá)700~2300m²/g。如果形象地描述，在一個(gè)米粒大小的活性炭顆粒中，其微孔的總內(nèi)表面積約相當(dāng)于一個(gè)幾十平方米房間的全部內(nèi)墻、地面和頂棚的總面積。正因?yàn)檫@類材料比表面積大，所以才具有很高的表面活性和對(duì)氣體分子的吸引力。

吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附過程可細(xì)分為三個(gè)階段：首先是氣體分子隨氣流運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散到吸附劑的外表面，此過程稱為“外擴(kuò)散”；繼而氣體分子在吸附劑微孔中擴(kuò)散到內(nèi)表面，簡稱為“內(nèi)擴(kuò)散”；然后氣體分子在吸附劑內(nèi)表面被“吸著”。 中凈環(huán)球凈化可提供無菌車間、潔凈廠房的咨詢、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、安裝改造等配套服務(wù)。

吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附作用分為物理的和化學(xué)的兩類。物理吸附，主要是依靠范德瓦爾斯力，即所謂的中性分子(原子)間隨距離增大而迅速減小的一種吸引力，在其作用下氣流中的某些氣體分子被吸附劑微孔表面所吸著。如活性炭對(duì)有機(jī)氣體和臭味的吸附，這種吸附可在常溫下進(jìn)行。其吸附量隨氣體溫度的下降而增加，而且此過程是可逆過程。那些分子量大、沸點(diǎn)高和揮發(fā)性氣體被這種物理吸附方式去除的幾率更高。那些沸點(diǎn)高于常溫的污染氣體的游離分子接觸吸附劑后，有些將在微孔中凝聚成液態(tài)，并因毛細(xì)原理駐留在分子尺寸的微孔中，與吸附質(zhì)成為一體。相反大氣中的氮?dú)?、氧氣、氫氣、氬氣等正常的主要成分，它們的沸點(diǎn)都很低，所以活性炭等類吸附劑不可能吸著它們。此外多數(shù)吸附劑又是疏水性材料，對(duì)水蒸氣的吸附能力也極差，因此被處理空氣中的污染成分將被截留下來，而正?？諝鈩t通暢地流過。化學(xué)吸附是由類似于“化學(xué)鍵”的相互吸引力而產(chǎn)生的，但多數(shù)氣相空氣過濾器對(duì)氣體分子的吸附作用往往是物理吸附與化學(xué)吸附同時(shí)發(fā)生的，所以又常稱之為空氣化學(xué)過濾器。為提高吸附劑對(duì)特定氣體，如氨氣、甲醛的吸附能力，往往需要對(duì)吸附劑進(jìn)行化學(xué)處理。經(jīng)過化學(xué)處理的吸附材料同樣靠范德瓦爾斯力吸附氣體分子，隨后其化學(xué)添加劑與污染分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固體成分，因此是一種有選擇的吸附。這種經(jīng)過化學(xué)處理的，俗稱“改性”的吸附劑，又常稱為浸漬吸附劑。

這種浸漬吸附劑往往只對(duì)特定的一種或幾種氣體分子污染物有顯著的吸附作用?；瘜W(xué)吸附過程是不可逆的，故這種化學(xué)過濾器在使用的過程中，吸附能力會(huì)不斷減弱，當(dāng)減弱到某一程度時(shí)，只能報(bào)廢，一般不能再生。

吸附劑在發(fā)生物理吸附作用的同時(shí)，還會(huì)伴隨解吸現(xiàn)象。“解吸”是吸附的逆過程，即被吸附的氣體分子脫離吸附劑的過程。氣相空氣過濾器在使用一段時(shí)間后，吸附和解吸兩種作用將達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)可認(rèn)為氣相空氣過濾器的吸附劑達(dá)到了飽和，不能繼續(xù)有效地去除空氣中的特殊氣體分子。已飽和的吸附劑，通?？捎眉訜?、水蒸氣熏蒸等方法使被吸附的特殊氣體脫離吸附劑，吸附劑再生后可繼續(xù)使用。

吸附劑的吸附能力主要取決于它的比表面積及孔徑，其間的關(guān)系可以參考下述經(jīng)驗(yàn)式。

Log₁₀[(C₀-C)/C]=0.0064S-0.123D-0.935

式中C₀---初始吸附質(zhì)濃度；

C---動(dòng)態(tài)平衡濃度；

S---吸附劑的比表面積，m²/g；

D---吸附劑的孔徑，nm。

由上式可以清楚地看出，比表面積越大，孔徑越小，則其吸附能力越強(qiáng)。

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