空气过滤器的发展

空气过滤器的迅速发展是与军事工业和电子工业的发展紧密相关的。在第一次世界大战期间,由于各种化学毒剂的使用,以石棉纤维过滤纸作为滤烟层的军用防毒面具应运而生。玻璃纤维过滤介质用于空气过滤于1940年10月在美国取得专利。50年代,美国对玻璃纤维过滤纸的生产工艺进行了深入的研究,使空气过滤器得到了改善和发展。60年代,HEPA过滤器问世;70年代,采用微细玻璃纤维过滤纸作为过滤介质的HEPA过滤器,对013微米粒径的粒子过滤效率高达99.9998%。八十年代以来,随着新的测试方法的出现、使用评价的提高及对过滤性能要求的提高,发现HEPA过滤器存在着严重的问题,于是又产生了性能更高的ULPA过滤器。目前,各国仍在努力研究,估计不久就会出现更先进的空气过滤器。

空气过滤器的原型是人们为保护呼吸而使用的呼吸保护器具。据记载,早在一世纪的罗马,人们在提纯水银的时候就用粗麻制成的面具进行保护。在此之后的漫长时间里,空气过滤器也取得了进展,但其主要是作为呼吸保护器具用于一些危险的行业,如有害化学品的生产。1827年布朗发现了微小粒子的运动规律,人们对空气过滤的机理有了进一步的认识。

过滤器本身的设计也取得了显著进展,其中最重要的是分隔板的去除,即无隔板过滤器的发展。无隔板过滤器不仅消除了分隔板损坏过滤介质的危险,而且有效地增加了过滤面积,提高了过滤效率,并降低了气流阻力,从而减少了能量消耗。此外,空气过滤器在耐高温、耐腐蚀以及防水、防菌等方面也取很大的进展,满足了一些特殊的需求。

2空气过滤器的应用

由于人们对生活质量的要求不断提高,住宅原有的空气过滤系统已不能满足人们的需要,性能更高的静电过滤器则成了原有空气过滤器的首选替代品。但与普通玻璃纤过滤器相比,由于过滤介质成本较高,静电过滤器的应用也受到一定的限制。

室内空气过滤器

在便携式室内空气净化器市场上有多种产品。发展最快的是使用高效过滤介质的静电空气过滤器如3M公司的Filtrete,和更高效的微细玻璃纤维HEPA过滤器,它们占据了市场的大部分。在美国空气净化器市场以每年10%以上的速度递增。日本是继美国之后的第二大市场。在中国,空气净化器的需求也在增加,随着空气质量的不断恶化和家庭办公的出现,空气净化器将有一个巨大的潜在市场

3M公司是静电过滤器市场的领头羊,正积极销售其产品。3M公司的静电过滤器采用波纹结构,介质装填较松散,因而气流阻力较小。3M公司称他们过滤器的装填密度是最适宜的,而且具有很长的寿命。波纹结构还会提高过滤效率,且能够比平板过滤器捕集更多的粒子。

在中国,住宅绝大多数没有空气过滤系统,但中国的住宅数量巨大,且每年以数百万套的速度递增。随着居室内空气质量的日益恶劣和人们环境意识的不断加强,空气过滤系统在住宅的应用是有前途的,存在着潜在的巨大市场。

预计2000年办公室、商业及公共建筑对空气过滤器的需求在全球将达到五亿美元。

工业用洁净室要求连续有效地去除粒径更小的粒子。HEPA过滤器一度是效率最高的过滤器,现在ULPA过滤器则是效率最高的过滤器,以后更高效率的新一代过滤器也将得以开发应用。微细玻璃纤维过滤介质是过滤器介质的主要选择,但膜和静电增强介质已向该领域渗透,并获得部分应用。

对于工厂排放的废气,要求最严格的是毒性。某些重金属如汞、砷、铬、铍等毒性很大,其排放限制非常严格。在空气毒性方面,美国和德国已经通过了新的更严格的立法。执行新的立法后,空气毒性的限制由原来的20mg/m3（标准）降低到010004mg/m3（标准）。为达到这一目标,工厂需要更先进的过滤器以除去亚微粒子。一些德国公司使用传统的折叠式微细玻璃纤维HEPA过滤器用于过滤系统,同脉冲空气洁净机理相互配合,并使过滤介质的波纹更密。一家美国公司则通过设计管式微细玻璃纤维HEPA过滤器又向前进了一步。

卫生行业是一个很庞大而特殊的行业,它对空气的洁净度要求也很高。通常,对医院空气的最低要求用效率为30%的预滤器和效率为90%的终滤器结合使用进行过滤。一般情况下不需要HEPA过滤器过滤,但在特殊情况下如隔离室、特定的测试和护理区域则需要HEPA过滤器过滤。

展望未来的空气过滤器市场,我们可以发现:

（1）在当前的空气过滤器市场中,以微细玻璃纤维作为过滤介质的过滤器仍占主导地位,但膜生产商也正向空气过滤领域发展,提供高效的膜滤器,并改善膜在低气流阻力下过滤的性能。它们认为,在高效空气过滤和集尘应用中,膜滤器不久将取代微细玻璃纤维过滤器。

（2）耐高温过滤器的发展将会加快。金属纤维和陶瓷纤维过滤器已获得应用。玻璃纤维复合无机膜可以增强纤维的机械性能,赋予滤袋较强的耐高温性能,使之在高达480℃的温度下使用。热电工程、煤气化系统和垃圾焚烧系统将为耐高温过滤器提供了一个巨大的市场。

（3）空气过滤器市场发展的趋势是全球化。发展中国家购买增长率将比发达国家快。刺激今后几年过滤器市场快速发展的因素包括:①发展中国家大量新工厂的建设;②欧洲和日本等发达国家的经济复苏;③世界范围内对环境保护的更严格要求。这种需要、繁荣和环境意识的结合必然会激起过滤器市场的迅速发展。