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用中的一些問題，供參考。

1、高效過濾器檢測方法的特點

通常一個過濾器檢測臺的基本機(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，因此各國對產(chǎn)品都采用100％的逐個進(jìn)行透過率檢驗的方法。這樣，就要求檢驗應(yīng)是非破壞性的，也就是所用氣溶膠不應(yīng)對過濾器有明顯的破壞作用。由于高效過濾器過濾的對象是亞微米級的小粒子，所以應(yīng)該使用易于穿透的微小粒子才能使檢測結(jié)果具有實際意義0據(jù)文獻(xiàn)[1、2]報道，目前較為公認(rèn)的過濾機(jī)理主要為4個效應(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并不是一個定值，當(dāng)纖維過濾層一定時，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，成為實驗用氣溶膠。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，又加入了高效空氣過濾器檢測內(nèi)容?，F(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)會標(biāo)準(zhǔn)、歐洲通風(fēng)設(shè)備制造商協(xié)會標(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。用光度計在高效過濾器下游逐點掃描，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，容易對測試帶來干擾；氣溶膠混合不均勻，上游濃度波動大。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，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的時候，一定要將此要點寫入，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，則必須對靜壓箱進(jìn)行改造。

3、能夠在高效過濾器下游端對過濾器出風(fēng)面進(jìn)行逐點掃描。

能夠進(jìn)行逐點掃描的，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)行逐點掃描，此時只能在設(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。上游濃度隨時間的變化不應(yīng)超過平均測量值的±15%，濃度宜為20-80mg/m3。

對于上游濃度是否穩(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波動值，如果波動值在設(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

用光度計的采樣頭對整個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，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)采樣探頭對準(zhǔn)被測過濾器出風(fēng)面某一點，靜止檢測時，如測得透過率高于0.01%，即認(rèn)為該點為漏點。

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，對于效率低于99.99%的過濾器過于嚴(yán)苛，而對于效率高于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)。而對于效率不為99.99%的過濾器，我們會與客戶商議，制定一個更加合理的合格標(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)，可以用玻璃膠對該漏點進(jìn)行修補(bǔ)。單個泄漏點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個月測試一次。

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