無菌潔凈廠房氣相空氣凈化裝置

在無菌潔凈廠房和相關受控環(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)，在隨氣流運動中因慣性、擴散等作用力而被過濾裝置機械地阻留下來。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)。

吸附劑之所以對空氣分子污染物具有吸附作用，與吸附劑自身的特點有極大的關系。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700~2300m²/g。如果形象地描述，在一個米粒大小的活性炭顆粒中，其微孔的總內(nèi)表面積約相當于一個幾十平方米房間的全部內(nèi)墻、地面和頂棚的總面積。正因為這類材料比表面積大，所以才具有很高的表面活性和對氣體分子的吸引力。

吸附劑對吸附質(zhì)的吸附過程可細分為三個階段：首先是氣體分子隨氣流運動擴散到吸附劑的外表面，此過程稱為“外擴散”；繼而氣體分子在吸附劑微孔中擴散到內(nèi)表面，簡稱為“內(nèi)擴散”；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、設計、施工、安裝改造等配套服務。

吸附劑對吸附質(zhì)的吸附作用分為物理的和化學的兩類。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。如活性炭對有機氣體和臭味的吸附，這種吸附可在常溫下進行。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。相反大氣中的氮氣、氧氣、氫氣、氬氣等正常的主要成分，它們的沸點都很低，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，而正常空氣則通暢地流過?；瘜W吸附是由類似于“化學鍵”的相互吸引力而產(chǎn)生的，但多數(shù)氣相空氣過濾器對氣體分子的吸附作用往往是物理吸附與化學吸附同時發(fā)生的，所以又常稱之為空氣化學過濾器。為提高吸附劑對特定氣體，如氨氣、甲醛的吸附能力，往往需要對吸附劑進行化學處理。經(jīng)過化學處理的吸附材料同樣靠范德瓦爾斯力吸附氣體分子，隨后其化學添加劑與污染分子發(fā)生化學反應，生成固體成分，因此是一種有選擇的吸附。這種經(jīng)過化學處理的，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吸附過程是不可逆的，故這種化學過濾器在使用的過程中，吸附能力會不斷減弱，當減弱到某一程度時，只能報廢，一般不能再生。

吸附劑在發(fā)生物理吸附作用的同時，還會伴隨解吸現(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間后，吸附和解吸兩種作用將達到動態(tài)平衡，此時可認為氣相空氣過濾器的吸附劑達到了飽和，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?？捎眉訜帷⑺魵庋舻确椒ㄊ贡晃降奶厥鈿怏w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，其間的關系可以參考下述經(jīng)驗式。

Log₁₀[(C₀-C)/C]=0.0064S-0.123D-0.935

式中C₀---初始吸附質(zhì)濃度；

C---動態(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。

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