隨著人們對室內空氣質量重要性認識的提高,空氣過濾已成為許多家庭的需求,包括應用于住宅的供暖與通風空調系統(tǒng)(HVAC)、便攜式空氣凈化器和真空吸塵器,因此空氣過濾的發(fā)展趨勢是提供更優(yōu)良的過濾性能和更長使用周期的更先進的過濾系統(tǒng)。在這些應用中,各種過濾系統(tǒng)使用了不同技術和范圍廣泛的過濾介質。一臺專有過濾設備降低顆粒物濃度的效率是設備的過濾效率及其空氣處理量的函數(shù)。

　　本文論述的是最新的關于商用和住宅HVAC、便攜式空氣凈化器和真空吸塵器的過濾介質創(chuàng)新技術。由于這些應用,使過濾介質具有卓越性能的技術取得了突破性的進展。利用該過濾介質技術可達到最小過濾值(MERV)16級過濾水平而壓降低于MERV10過濾器。與其他商品過濾器相比,由性能優(yōu)良的介質制成的便攜式空氣凈化器可使高效空氣過濾(HEPA)的潔凈空氣輸出率(CADR)提高10%～30%;真空吸塵器使用由新研發(fā)的過濾介質制成的過濾器,其性能有極大的提高。

　　空氣中的顆粒物與空氣凈化

　　有確切的科學數(shù)據(jù)表明,高度污染的環(huán)境可嚴重危害公眾健康。最新的研究顯示顆粒物濃度與死亡率成正比,在顆粒物濃度較高的城市中生活的人比在顆粒物濃度較低的城市中生活的人壽命短。死亡率與細小顆粒物的濃度相關。出現(xiàn)明顯的環(huán)境空氣污染,特別是在許多市區(qū)內出現(xiàn)煙霧,導致人們認為室內的空氣比周圍的空氣潔凈。然而大量的研究表明,室內某些空氣污染物的濃度大于室外。根據(jù)最近20年以來的科學研究,室內空氣質量對人類健康問題有重大的影響,如發(fā)生頭疼、惡心、呼吸系統(tǒng)傳染病和其他病癥。考慮到大多數(shù)人,特別是嬰兒和老年人,在戶內(或在家、學校或在工作場所)的時間達80%～90%,健康問題起因于室內污染物的可能性增加。因為每個人每天吸入10～20m3的空氣,呼吸系統(tǒng)是生物氣溶膠和其他顆粒物質的主要進入口和沉積處。

　　室內空氣污染物是空氣中的有害物質,其范圍從顆粒物到有機/無機化合物和氡氣,本文內容僅涉及第一部分:顆粒物(包括生物氣溶膠)。顆粒物是被用來描述非常小的固體或液體顆粒的專門名詞,其顆粒尺寸約0.005～500&mu;m。各個顆粒在大小、化學組分和物理性能上都可以各不相同。大氣氣溶膠濃度和室內顆粒物濃度密切相關?；谶@一研究,可以得出室內空氣比室外空氣有更高顆粒物濃度的結論。人們活動在空氣相對密閉的大廈內將增大濃度的差別。人們發(fā)現(xiàn),室內和室外顆粒物大小分布相似,但室內亞微米級顆粒物的比例更大。室內顆粒物可由室外空氣、抽煙、火爐、壁爐、居住者的活動、地毯、帷幕和寵物等而引入。對于有吸煙者的住所,室內/室外可吸入的顆粒物濃度比范圍為1.1～4.4。很清楚,吸煙者是室內顆粒物的主要制造者,而其他室內顆粒物來源,例如烹調和打掃衛(wèi)生,對室內/室外顆粒物濃度比的影響大不相同。室內污染源甚至在無煙的家庭里也可能使PM2.5的濃度(顆粒物空氣動力學直徑<2.5&mu;m)提高,由10&mu;g/m3到每立方米數(shù)百微克。在本項研究中平均室內顆粒物濃度是PM2.5=11.8&mu;g/m3,且稍高于室外濃度;而室內有機碳平均含量大大高于室外濃度,分別為7.8和3.0&mu;g/m3,這意味著室內活動也許對室內有機碳的含量有重大影響。在同一項研究中,研究了室內和室外PM2.5相對毒性,發(fā)現(xiàn)室內吸收毒素平均含量為3.3EU/mg,高于室外含量2.0EU/mg。

　　由于室內活動和從外部環(huán)境的滲入,通常顆粒大小在0.01～20&mu;m之間變化,空氣清潔設備能減少該尺寸范圍內的顆粒物濃度;而亞微米級顆粒的清除是十分關鍵的,因為更小的顆粒物能被吸入到呼吸道的深處并在肺泡區(qū)盤踞數(shù)年,或者可溶解顆粒會被吸收而進入血液。

　　室內空氣污染對公共衛(wèi)生不利影響的最新認識推動了對高性能空氣凈化產品持續(xù)不斷的需求。目前用戶要求產品在相同的空氣流速下提高過濾效率、減少使用周期費用、體積更小和性能可靠。

　　商用和住宅HVAC系統(tǒng)廣泛地應用空氣過濾器來保護居住者和設備免受空氣的顆粒物侵蝕,需要有更高的過濾效率,特別是過濾亞微米級顆粒物。典型的MERV15～16過濾器在空氣表面速度2.5m/s下操作時,初始壓降大于150Pa,導致使用期間的高能耗成本,約占設施總成本的80%,不可能達到使用周期成本(LCC)的要求。為了減少使用周期成本,開發(fā)了壓降顯著降低的過濾器。

　　用于機械式空氣凈化器的褶型過濾器通常是由玻璃纖維或駐極改性的合成過濾介質制成,過濾效率可達到HEPA級。空氣凈化器的性能用CADR表述,可以通過使用低壓降和保持相同效率的過濾器而使CADR顯著提高。

　　上述情況與可重復使用的非袋式、借助于離心力從氣流中除去部分塵粒的旋轉式真空除塵器相似。用過濾效率和除塵性質相似但壓力較低的過濾介質替代ePTFE薄膜制成濾筒式過濾器的打褶濾筒時,真空除塵器的性能也能得以改善。