REXROTH過濾器的過濾過程及原理

    REXROTH過濾器的過濾過程及原理
    REXROTH過濾器的工作是通過炭床來完成的。組成炭床的活性炭顆粒有非常多的微孔和巨大的比表面積，具有很強的物理吸附能力。水通過炭床，水中有機污染物被活性炭地吸附。此外活性炭表面非結晶部分上有些含氧管能團，使通過炭床的水中之有機污染物被活性炭地吸附。
    REXROTH過濾器吸附器內的濾料，底部可裝填0.15~0.4米高的作為支持層，
    可采用20-40毫米，石英砂上可裝填1.0-1.5米顆粒狀的活性炭作為過濾層。裝填厚度般為1000－2000mm。活性炭過濾器在裝料之前，底部濾料石英砂應進行溶液的穩定性試驗，浸泡24小時后，符合以下要求：全固型物的增加量不超過20mg/L。耗氧量的增加不超過10mg/L。
    REXROTH過濾器在堿性介質中浸泡后，二氧化硅的增加不超過10mg/L。活性炭過濾器石英砂沖洗干凈后裝入設備內應仔細清洗，水流應由上往下沖洗，臟水由下部排出，直出水澄清，然后裝入顆粒性活性炭濾料，再進行清洗，水流由下而上沖洗，臟水由上部排出。
    活性炭的吸附原理是：在其顆粒表面形成層平衡的表面濃度。活性炭顆粒的大小對吸附能力也有影響。般來說，活性炭顆粒越小，過濾面積就越大。
    REXROTH過濾器所以，粉末狀的活性炭總面積大，吸附，但粉末狀的活性炭很容易隨水流入水箱中，難以控制，很少采用。顆粒狀的活性炭因顆粒成形不易流動，水中有機物等雜質在活性炭過濾層中也不易阻塞，其吸附能力強，攜帶更換方便。
    REXROTH過濾器用射流理論具體論證了大氣塵粒子計數器檢漏方法(簡稱漏孔法),普通過濾器需要不低于2200粒/L(2·83L/min采樣)的上游大氣塵濃度,超過濾器需要不低于5800粒/L(28·3L/min采樣)的上游大氣塵濃度。只要掃描特征讀數≥1,即可作靜止檢漏,若再≥3,即可判斷為漏。漏孔法比ISO透過率法適用漏孔更小。   [關鍵詞]過濾器;掃描檢漏;定點檢漏;漏泄標準
    1·背　景
    REXROTH過濾器已安裝好了的過濾器進行掃描檢漏即現場檢漏(抽檢或全檢),這是過去美聯邦標準209、美國空軍技術條令203和美國航天宇宙局的NASA標準以及現在的ISO標準都規定了的,我國有關標準也不例外。
    不同的是,過去國外標準都規定用光度計方法人工發塵(DOP)來檢漏,而當下游濃度超過上游濃度10-4時即為漏,對于后來的超過濾器這數值顯然是不適用的。而我國標準JGJ 71-90《潔凈室施工及驗收規范》(以下簡稱“規范”),根據理論研究成果[1],在國內外明確規定用粒子計數器法檢漏,可以用大氣塵,必要時用DOP。
    是這樣規定的:“在被檢過濾器上風側測定大氣塵的微粒數,以≥0·5μm微粒為準,其濃度必須≥3·5×104粒/L;若檢測超過濾器,則以≥0·1μm微粒為準,其濃度必須≥3·5×106~3·5×107粒/L。”
    當按這規定檢漏時,應在距過濾器表面2~3cm處掃描。其評定標準為“由受檢過濾器下風側測到的漏泄濃度換算成的透過率,對于過濾器,應不大于過濾器出廠合格透過率的3倍,對于超過濾器,應不大于出廠合格透過率的2倍。”(“規范”原文“3”和“2”印倒了,規范說明是對的)這檢漏標準被后來許多標準、規范,包括所采用。
    但是,這檢漏標準在實施中并未得到執行,是因為太嚴,即使按規定上游濃度達到3·5×104粒/L,由于低的A類過濾器(鈉焰法效率為99·9% )即可具有對≥0·5μm微粒達99·999%的效率,不大于3倍的透過率多有1粒/L微粒,也不好檢定;
    二是因為每臺過濾器的透過率也很難事搞準確。所以長期以來,在實測中使用的是種簡便方法(對于不高于ISO 5的潔凈環境),即,不計過濾器前濃度(認為都符合要求,詳見下文),只要中流量粒子計數器(2·83L/min),每分鐘讀數不大于三個,即認為不漏。后來有關規范中更放寬到3粒/L為界限。
    REXROTH過濾器事實證明,當ISO 5工作區高度或其以上某高度的個區域濃度偏大時,用上述方法檢漏,般均能找到相應的漏泄點。
    粒子計數器法明顯比光度計法簡便,大氣塵法明顯比DOP法沒有污染。但是由于受美國標準影響,上某些域如制藥,仍堅持用DOP光度計法。直到2005年, ISO 14644-1才明確指出:
    (1) DOP光度計法用于透過率>0·005%的過濾器系統檢漏,即對0·3μm單分散氣溶膠效率不大于99·995%的過濾器(相當于我國B~C類過濾器);
    (2) DOP光度計法只適用于當沉積在過濾器和管道上的揮發性有機測試氣溶膠釋放出的氣體對潔凈室內的產品或工藝不是有害的,如核設施的過濾器檢漏;
    (3)人工氣溶膠的粒子計數器法適用于過濾器透過率≤0·0000005%的檢漏,即效率≥99·9999995% (按為對0·3μm微粒)過濾器檢漏;
    (4)粒子計數器法比光度計法更為靈敏,造成的污染小,對檢漏來說既有精度也有速度;
    (5)推薦上游加入的人工氣溶膠有:甲基苯二甲酸鹽、癸二酸二酯、聚苯乙烯乳膠球等。由此可見, ISO標準充分肯定了粒子計數器法,并且在氣溶膠源中也列入了大氣氣溶膠。但在具體應用上仍著重介紹發生人工氣溶膠,沒有介紹大氣塵氣溶膠的可行性。
    REXROTH過濾器這就使檢漏不免仍有困難,給系統和過濾器留下附加物質。如果可以既用粒子計數器,又用大氣塵來檢漏,則是工程上簡捷的辦法。由于現場檢漏對過濾器既率并不感興趣,而關心的是有無漏孔漏泄,不論何種效率過濾器,只要有漏孔,孔前后壓差定,就都有相同的漏泄量。因此只需確定漏不漏,而對漏的定量并無需要,在這目的下,還必須弄清楚以下問題:
    (1)多大的上游大氣塵濃度才能發現漏?    (2)下游檢漏出多大的濃度才可判定為漏?
    2·理論分析
    2·1　REXROTH過濾器濾紙電鏡照片如圖1所示[2]。由玻璃纖維組成的網格雜亂無章,大小不同,但可見單層網格長向可達30μm。               所謂漏,即應是纖維網格因擦、劃、扎等將網格撕開個孔口,形成孔口出流,其流量遠大于通過正常網格的流量。    孔口出流流量Q0由經典的式(1)給出:              
式中,A為孔口面積,A=0·78d0;d0為孔口直徑;ΔP為過濾器前后(孔前后)壓差,按檢漏時初阻力計,取200Pa;ρ空氣密度, 1·2kg/m3;μ為流量系數,按式(2)進行計算:    μ=εφ(2)    其中,ε為孔口流速收縮系數,對于孔口周邊為開闊的過濾面積按流體力學定義,應為*收縮,ε小,取0·62;φ為流速系數。