介质过滤除菌
介质过滤是将空气通过棉花、玻璃纤维、尼龙等纤维类成分或活性炭等其他材料作介质组成的过滤层,当微粒随气流通过过滤层时,过滤层纤维所形成的网格阻碍气流前进,使气流无数次改变运动速率和运动方向,绕过纤维等介质而前进,而灰尘和微生物因碰撞、阻截、吸附、扩散等作用被截留在介质层内,达到除菌的目的。
1.惯性冲击作用
当空气高速通过过滤介质时,气流碰到纤维而受阻,迫使空气不断改变运动方向才能绕过纤维,同时运动速率下降。空气中的微生物等颗粒随空气按定速率运动,当碰到纤维等过滤介质时,在惯性的作用下,离开气流,滞留于纤维表面,从而达到除尘和除菌的目的。空气的流速在惯性冲击作用中起关键作用,当空气流速低于某数值时,微生物等颗粒不能因惯性碰撞而滞留于纤维上,捕获效率显著下降,此时的流速称为临界速率。
2.拦截滞留作用
随着气流速率继续降低,纤维对微粒的捕获效率又发生回升,此时拦截滞留作用起主要作用。当气流以低于临界流速的速率慢慢靠近纤维等介质时,在纤维周边形成层边界滞留区,区内气流速率进步降低。由于微粒质量很小,在随气流运动时慢慢靠近纤维等介质,在摩擦、黏附等作用下,被滞留于过滤介质表面。拦截滞留作用在空气除菌中并非主要作用。
3.布朗扩散作用
直径小于1mm的微粒在低速运动的气流中可产生布朗运动,把较小的微粒凝聚为较大微粒,质量和体积均显著增大,增加了与介质接触的机会,同时在重力作用下沉降于介质表面。
4.重力沉降作用
任何有质量的物体在地球表面均有定重力作用。当重力大于气流对它的拖带力时,微粒就会发生沉降。但这种情况在实际生产中不常发生,因此,重力沉降在空气除菌中起的作用非常微弱。
5.静电吸引作用
当空气以定流速通过过滤介质时,由于摩擦作用,会产生诱导电荷。空气中的微生物表面也携带不同程度的电荷。如果微粒所带电荷与过滤介质所带电荷相反,则易于被吸附在介质表面。
随着流速等参数的变化,在介质过滤除菌中,很难分辨是上述各种因素中的哪种起主导作用。般认为,当气流速率小时,惯性碰撞作用不明显,以重力沉降和布朗扩散作用为主;气流速率大于临界速率时,以惯性冲击作用为主。