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

　　本文論述的是最新的關(guān)于商用和住宅HVAC、便攜式空氣凈化器和真空吸塵器的過(guò)濾介質(zhì)創(chuàng)新技術(shù)。由于這些應(yīng)用,使過(guò)濾介質(zhì)具有卓越性能的技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展。利用該過(guò)濾介質(zhì)技術(shù)可達(dá)到最小過(guò)濾值(MERV)16級(jí)過(guò)濾水平而壓降低于MERV10過(guò)濾器。與其他商品過(guò)濾器相比,由性能優(yōu)良的介質(zhì)制成的便攜式空氣凈化器可使高效空氣過(guò)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(guò)濾介質(zhì)制成的過(guò)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(xué)數(shù)據(jù)表明,高度污染的環(huán)境可嚴(yán)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(xì)小顆粒物的濃度相關(guān)。出現(xiàn)明顯的環(huán)境空氣污染,特別是在許多市區(qū)內(nèi)出現(xiàn)煙霧,導(dǎo)致人們認(rèn)為室內(nèi)的空氣比周?chē)目諝鉂崈簟Ｈ欢罅康难芯勘砻?室內(nèi)某些空氣污染物的濃度大于室外。根據(jù)最近20年以來(lái)的科學(xué)研究,室內(nèi)空氣質(zhì)量對(duì)人類健康問(wèn)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(nèi)(或在家、學(xué)校或在工作場(chǎng)所)的時(shí)間達(dá)80%～90%,健康問(wèn)題起因于室內(nèi)污染物的可能性增加。因?yàn)槊總€(gè)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(zhì)的主要進(jìn)入口和沉積處。

　　室內(nèi)空氣污染物是空氣中的有害物質(zhì),其范圍從顆粒物到有機(jī)/無(wú)機(jī)化合物和氡氣,本文內(nèi)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(lái)描述非常小的固體或液體顆粒的專門(mén)名詞,其顆粒尺寸約0.005～500&mu;m。各個(gè)顆粒在大小、化學(xué)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(nèi)顆粒物濃度密切相關(guān)。基于這一研究,可以得出室內(nèi)空氣比室外空氣有更高顆粒物濃度的結(jié)論。人們活動(dòng)在空氣相對(duì)密閉的大廈內(nèi)將增大濃度的差別。人們發(fā)現(xiàn),室內(nèi)和室外顆粒物大小分布相似,但室內(nèi)亞微米級(jí)顆粒物的比例更大。室內(nèi)顆粒物可由室外空氣、抽煙、火爐、壁爐、居住者的活動(dòng)、地毯、帷幕和寵物等而引入。對(duì)于有吸煙者的住所,室內(nèi)/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(nèi)顆粒物的主要制造者,而其他室內(nèi)顆粒物來(lái)源,例如烹調(diào)和打掃衛(wèi)生,對(duì)室內(nèi)/室外顆粒物濃度比的影響大不相同。室內(nèi)污染源甚至在無(wú)煙的家庭里也可能使PM2.5的濃度(顆粒物空氣動(dòng)力學(xué)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(xiàng)研究中平均室內(nèi)顆粒物濃度是PM2.5=11.8&mu;g/m3,且稍高于室外濃度;而室內(nèi)有機(jī)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(nèi)活動(dòng)也許對(duì)室內(nèi)有機(jī)碳的含量有重大影響。在同一項(xiàng)研究中,研究了室內(nèi)和室外PM2.5相對(duì)毒性,發(fā)現(xiàn)室內(nèi)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(nèi)活動(dòng)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(shè)備能減少該尺寸范圍內(nèi)的顆粒物濃度;而亞微米級(jí)顆粒的清除是十分關(guān)鍵的,因?yàn)楦〉念w粒物能被吸入到呼吸道的深處并在肺泡區(qū)盤(pán)踞數(shù)年,或者可溶解顆粒會(huì)被吸收而進(jìn)入血液。

　　室內(nèi)空氣污染對(duì)公共衛(wèi)生不利影響的最新認(rèn)識(shí)推動(dòng)了對(duì)高性能空氣凈化產(chǎn)品持續(xù)不斷的需求。目前用戶要求產(chǎn)品在相同的空氣流速下提高過(guò)濾效率、減少使用周期費(fèi)用、體積更小和性能可靠。

　　商用和住宅HVAC系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用空氣過(guò)濾器來(lái)保護(hù)居住者和設(shè)備免受空氣的顆粒物侵蝕,需要有更高的過(guò)濾效率,特別是過(guò)濾亞微米級(jí)顆粒物。典型的MERV15～16過(guò)濾器在空氣表面速度2.5m/s下操作時(shí),初始?jí)航荡笥?50Pa,導(dǎo)致使用期間的高能耗成本,約占設(shè)施總成本的80%,不可能達(dá)到使用周期成本(LCC)的要求。為了減少使用周期成本,開(kāi)發(fā)了壓降顯著降低的過(guò)濾器。

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

　　上述情況與可重復(fù)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(zhuǎn)式真空除塵器相似。用過(guò)濾效率和除塵性質(zhì)相似但壓力較低的過(guò)濾介質(zhì)替代ePTFE薄膜制成濾筒式過(guò)濾器的打褶濾筒時(shí),真空除塵器的性能也能得以改善。