REXROTH过滤器的过滤过程及原理

    REXROTH过滤器的过滤过程及原理
    REXROTH过滤器的工作是通过炭床来完成的。组成炭床的活性炭颗粒有非常多的微孔和巨大的比表面积，具有很强的物理吸附能力。水通过炭床，水中有机污染物被活性炭地吸附。此外活性炭表面非结晶部分上有些含氧管能团，使通过炭床的水中之有机污染物被活性炭地吸附。
    REXROTH过滤器吸附器内的滤料，底部可装填0.15~0.4米高的作为支持层，
    可采用20-40毫米，石英砂上可装填1.0-1.5米颗粒状的活性炭作为过滤层。装填厚度般为1000－2000mm。活性炭过滤器在装料之前，底部滤料石英砂应进行溶液的稳定性试验，浸泡24小时后，符合以下要求：全固型物的增加量不超过20mg/L。耗氧量的增加不超过10mg/L。
    REXROTH过滤器在碱性介质中浸泡后，二氧化硅的增加不超过10mg/L。活性炭过滤器石英砂冲洗干净后装入设备内应仔细清洗，水流应由上往下冲洗，脏水由下部排出，直出水澄清，然后装入颗粒性活性炭滤料，再进行清洗，水流由下而上冲洗，脏水由上部排出。
    活性炭的吸附原理是：在其颗粒表面形成层平衡的表面浓度。活性炭颗粒的大小对吸附能力也有影响。般来说，活性炭颗粒越小，过滤面积就越大。
    REXROTH过滤器所以，粉末状的活性炭总面积大，吸附，但粉末状的活性炭很容易随水流入水箱中，难以控制，很少采用。颗粒状的活性炭因颗粒成形不易流动，水中有机物等杂质在活性炭过滤层中也不易阻塞，其吸附能力强，携带更换方便。
    REXROTH过滤器用射流理论具体论证了大气尘粒子计数器检漏方法(简称漏孔法),普通过滤器需要不低于2200粒/L(2·83L/min采样)的上游大气尘浓度,超过滤器需要不低于5800粒/L(28·3L/min采样)的上游大气尘浓度。只要扫描特征读数≥1,即可作静止检漏,若再≥3,即可判断为漏。漏孔法比ISO透过率法适用漏孔更小。   [关键词]过滤器;扫描检漏;定点检漏;漏泄标准
    1·背　景
    REXROTH过滤器已安装好了的过滤器进行扫描检漏即现场检漏(抽检或全检),这是过去美联邦标准209、美国空军技术条令203和美国航天宇宙局的NASA标准以及现在的ISO标准都规定了的,我国有关标准也不例外。
    不同的是,过去国外标准都规定用光度计方法人工发尘(DOP)来检漏,而当下游浓度超过上游浓度10-4时即为漏,对于后来的超过滤器这数值显然是不适用的。而我国标准JGJ 71-90《洁净室施工及验收规范》(以下简称“规范”),根据理论研究成果[1],在国内外明确规定用粒子计数器法检漏,可以用大气尘,必要时用DOP。
    是这样规定的:“在被检过滤器上风侧测定大气尘的微粒数,以≥0·5μm微粒为准,其浓度必须≥3·5×104粒/L;若检测超过滤器,则以≥0·1μm微粒为准,其浓度必须≥3·5×106~3·5×107粒/L。”
    当按这规定检漏时,应在距过滤器表面2~3cm处扫描。其评定标准为“由受检过滤器下风侧测到的漏泄浓度换算成的透过率,对于过滤器,应不大于过滤器出厂合格透过率的3倍,对于超过滤器,应不大于出厂合格透过率的2倍。”(“规范”原文“3”和“2”印倒了,规范说明是对的)这检漏标准被后来许多标准、规范,包括所采用。
    但是,这检漏标准在实施中并未得到执行,是因为太严,即使按规定上游浓度达到3·5×104粒/L,由于低的A类过滤器(钠焰法效率为99·9% )即可具有对≥0·5μm微粒达99·999%的效率,不大于3倍的透过率多有1粒/L微粒,也不好检定;
    二是因为每台过滤器的透过率也很难事搞准确。所以长期以来,在实测中使用的是种简便方法(对于不高于ISO 5的洁净环境),即,不计过滤器前浓度(认为都符合要求,详见下文),只要中流量粒子计数器(2·83L/min),每分钟读数不大于三个,即认为不漏。后来有关规范中更放宽到3粒/L为界限。
    REXROTH过滤器事实证明,当ISO 5工作区高度或其以上某高度的个区域浓度偏大时,用上述方法检漏,般均能找到相应的漏泄点。
    粒子计数器法明显比光度计法简便,大气尘法明显比DOP法没有污染。但是由于受美国标准影响,上某些域如制药,仍坚持用DOP光度计法。直到2005年, ISO 14644-1才明确指出:
    (1) DOP光度计法用于透过率>0·005%的过滤器系统检漏,即对0·3μm单分散气溶胶效率不大于99·995%的过滤器(相当于我国B~C类过滤器);
    (2) DOP光度计法只适用于当沉积在过滤器和管道上的挥发性有机测试气溶胶释放出的气体对洁净室内的产品或工艺不是有害的,如核设施的过滤器检漏;
    (3)人工气溶胶的粒子计数器法适用于过滤器透过率≤0·0000005%的检漏,即效率≥99·9999995% (按为对0·3μm微粒)过滤器检漏;
    (4)粒子计数器法比光度计法更为灵敏,造成的污染小,对检漏来说既有精度也有速度;
    (5)推荐上游加入的人工气溶胶有:甲基苯二甲酸盐、癸二酸二酯、聚苯乙烯乳胶球等。由此可见, ISO标准充分肯定了粒子计数器法,并且在气溶胶源中也列入了大气气溶胶。但在具体应用上仍着重介绍发生人工气溶胶,没有介绍大气尘气溶胶的可行性。
    REXROTH过滤器这就使检漏不免仍有困难,给系统和过滤器留下附加物质。如果可以既用粒子计数器,又用大气尘来检漏,则是工程上简捷的办法。由于现场检漏对过滤器既率并不感兴趣,而关心的是有无漏孔漏泄,不论何种效率过滤器,只要有漏孔,孔前后压差定,就都有相同的漏泄量。因此只需确定漏不漏,而对漏的定量并无需要,在这目的下,还必须弄清楚以下问题:
    (1)多大的上游大气尘浓度才能发现漏?    (2)下游检漏出多大的浓度才可判定为漏?
    2·理论分析
    2·1　REXROTH过滤器滤纸电镜照片如图1所示[2]。由玻璃纤维组成的网格杂乱无章,大小不同,但可见单层网格长向可达30μm。               所谓漏,即应是纤维网格因擦、划、扎等将网格撕开个孔口,形成孔口出流,其流量远大于通过正常网格的流量。    孔口出流流量Q0由经典的式(1)给出:              
式中,A为孔口面积,A=0·78d0;d0为孔口直径;ΔP为过滤器前后(孔前后)压差,按检漏时初阻力计,取200Pa;ρ空气密度, 1·2kg/m3;μ为流量系数,按式(2)进行计算:    μ=εφ(2)    其中,ε为孔口流速收缩系数,对于孔口周边为开阔的过滤面积按流体力学定义,应为*收缩,ε小,取0·62;φ为流速系数。