空气净化的方法
空气净化的方法
空气的组成
1,气态物质混合物:氮气,氧气,二氧化碳,惰性气体,H2O等
2,悬浮在气态中的灰尘:地壳物质颗粒,烟灰,花粉,微生物
其中,空气中微生物的数量与环境有密切关系:一般干燥寒冷的北方,空气中含微生物量较少,而湿润温暖的南方空气中含微生物较多;城市空气中的微生物含量(103-104个/m3)比人口稀少的农村多;地平面空气中微生物含量比高空多.
二,空气xx的必要性
1,好氧微生物在培养过程中,其生长,繁殖,代谢均需要大量氧气的参与;
2,所需氧气通常是以空气的形式提供的;
3,空气中含大量的各类微生物,如果随空气一同进入培养系统,便会在合适的条件下大量繁殖,与目的菌株竞争性消耗营养物质,并产生各种副产物,从而干扰或破坏纯种培养过程的正常进行,甚至使培养过程彻底失败导致倒罐;
4,因此空气的xx是好氧培养过程中的一个重要环节.
三,空气xx的方法
1,热xx法
基于加热后微生物体内的蛋白质(酶)热变性而得以实现.
空气在进入培养系统之前,一般均需用压缩机压缩,提高压力,所以,空气热xx时所需的温度,就不必用蒸汽或其他载热体加热,而可直接利用空气压缩时的温度升高来实现.
空气经压缩后温度可升到200℃以上,保持一定时间后,便可实现干热xx.
利用空气压缩时所产生的热量进行xx的原理对制备大量无菌空气具有特别重要的意义.
在实际应用时,对培养装置与空气压缩机的相对位置,连接压缩机与培养装置的管道xx以及管道长度等问题都必须加以仔细考虑.
2,静电xx
近年来一些工厂已使用静电除尘除去空气中的水雾,油雾,尘埃,同时也除去了空气中的微生物.
静电xx时是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘xx的目的.
悬浮于空气中的微生物,其孢子大多数带有不同的电荷,没有带电荷的微粒进入高压静电场时都会被电离成带电颗粒.
对于一些直径很小的微粒,它所带的电荷很小,当产生的引力等于或小于微粒布朗扩散运动的动量时,则微粒就不能被吸附而沉降,所以静电除尘xx对很小的微粒效率较低.
3,介质过滤xx法
过滤xx法是让含菌空气通过过滤介质,以阻截空气中所含微生物,而取得无菌空气的方法.
该法广泛应用,是获得大量无菌空气的常规方法,在生产中使用最多.
(1){jd1}过滤:利用微孔滤膜,其孔隙小于0.5甚至0.1μm,将空气中的xx滤除,从而获得无菌空气.
(2)深层介质过滤:由多种介质组成过滤层,滤层较深,空隙较大,靠静电,扩散,惯性和阻截作用等将xx截留在滤层中,从而获得无菌空气.
第二节 空气的深层过滤xx原理和介质
一,空气的过滤xx原理
1,布朗扩散截留作用
2,拦截截留作用
3,惯性撞击截留作用
4,重力沉降作用
5,静电吸引作用
在过滤xx中,有时很难分辨上述各种机理各自所作贡献的大小.
随着参数的变化,各种作用之间有着复杂的关系,目前还未能作准确的理论计算.
一般认为惯性撞击截留,拦截截留和布朗运动截留的作用较大,而重力和静电引力的作用则很小.
气流速度小:布朗扩散截留和拦截截留显著
气流速度大:惯性撞击截留作用显著
二,空气过滤xx常用介质
1,纸类过滤介质
玻璃纤维纸:以质量较好的无碱玻璃采用喷吹法制成直径很小的纤维( Φ1-1.5 μ m ),由于纤维特别细小,故不宜散装填充,而采用造纸的方法作成0.25-1mm厚的纤维纸.一般应用时需将3～6张滤纸叠在一起使用.
玻璃纤维纸很薄,纤维间的孔隙为1～1.5 μm,厚度约为0.25-0.4mm,密度为2600 kg/m3,堆积密度为384 kg/m3,填充率为14.8%.
优点:过滤效率高,对于>0.3μm的颗粒的去除率为99.99%以上,同时阻力比较小,压降较小.
缺点:强度不大,特别时受潮后强度更差.为了增加强度,在纸浆中加入7-50%的木浆.
2,纤维状或颗粒状过滤介质
(1)棉花:常用的过滤介质,通常使用脱脂棉,有弹性,纤维长度适中.一般填充密度为130～150 kg/m3,填充率为8.5～10%.
(2)玻璃纤维:纤维直径小,不易折断,过滤效果好.纤维直径约为5～19 μm ,填充密度为130～280 kg/m3,填充率为5～11%.
(3)活性炭:要求活性炭质地坚硬,不易压碎,颗粒均匀,装填前应将粉末和细粒筛去.常用小圆柱体的颗粒活性炭,大小为Φ(3×10)～(3×15)mm,密度1140 kg/m3,填充密度为470～530 kg/m3,填充率44%.
缺点:体积大,占有空间大,操作困难,装填介质时费时费力,介质装填的松紧程度不易掌握,空气压降大,介质xx和吹干耗用大量蒸汽和空气,另外更换玻璃纤维类介质时碎沫飞扬,影响操作人员身体健康.
空气过滤xx的介质
3,微孔滤膜类过滤介质
微孔滤膜类过滤介质的空隙小于0.5μm,甚至小于0.1μm,能将空气中xx真正滤去,即{jd1}过滤.
特点:易于控制过滤后的空气质量,节约能量和时间,操作简便.
这一类介质包括纤维素脂微孔滤膜,聚四氟乙烯微孔滤膜等.
三,空气过滤器的结构
1,深层棉花(活性炭,玻璃纤维)过滤器
深层棉花过滤器是立式圆筒形,内部充填过滤介质,空气由下向上通过过滤介质,以达到xx的目的.
填充物按下列顺序安装:
孔板——铁丝网——麻布——棉花——麻布——活性炭——麻布——棉花——麻布——铁丝网——孔板
其中:
金属丝网和麻布的作用是使空气均匀进入棉花滤层;
夹套的作用为xx,在xx时对过滤介质加热,要十分小心控制,温度过高容易使棉花焦化而局部丧失过滤效率,甚至有烧焦着火的危险.
2,平板式纤维纸分过滤器
空气从筒身中部切线方向进入,空气中的水雾沉入筒底,由排污管排出,空气经缓冲层通过下孔板经薄层介质过滤后,从上孔板进入顶盖排气孔排出.
其中:
金属丝网和麻布的作用仍是使空气均匀进入滤层.
3,管式过滤器
4,接迭式低速过滤器
四,提高过滤xx效率的措施
1,设计合理的空气预处理设备,选择合适的空气净化流程,以达到除油,水和杂质的目的.
2,设计和安装合理的空气过滤器,选用xx效率高的过滤介质.
3,保证进口空气清洁度,减少进口空气的含菌数.方法:① 加强生产场地的卫生管理,减少生产环境空气中的含菌数;② 正确选择进风口,压缩空气站应设上风口;③ 提高进口空气的采气位置,减少菌数和尘埃数;④ 加强空气压缩前的预处理.
4,降低进入空气过滤器的空气相对湿度,保证过滤介质能在干燥状态下工作.方法: ① 使用无润滑油的空气压缩机; ② 加强空气冷却和去油去水; ③ 提高进入过滤器的空气温度,降低其相对湿度.
第三节 空气净化的流程
空气净化一般是吸气口吸入的空气先经过压缩前的过滤,然后进入空气压缩机.从空压机出来的空气(一般压力在1.96×105Pa以上,温度120～150℃),先冷却到适当的温度(20～25℃)除去油和水,再加热到30～35 ℃ ,{zh1}通过总过滤器和分过滤器xx,从而获得洁净度,压力,温度和流量都符合要求的无菌空气.
一,空气净化的一般流程
流程的制定要根据具体所在地的地理,气候环境和设备条件来考虑.如在环境污染比较严重的地方要改变吸风的条件(如采用高空吸风),以降低过滤器的负荷,提高空气的无菌程度;在温暖潮湿的地方要加强除水设施以确保和发挥过滤器的{zd0}xx效率.
二,几种典型的空气净化流程
1,两级冷却,加热xx流程
这是一个比较完善的空气xx流程,可适应各种气候条件,能充分分离油水,使空气达到较低的相对适度下进入过滤器,以提高过滤效率.
特点:两次冷却,两次分离,适当加热.
优点:能提高传热系数,节约冷却用水,油水分离得比较xx.
经{dy}冷却器冷却后,大部分的水,油都已结成较大的雾粒(>20 μ m),且雾粒浓度较大,故适宜用旋风分离器分离.
第二冷却器使空气进一步冷却后析出较小雾粒(>1μ m),宜采用丝网分离器分离,这样发挥丝网能够分离较小直径的雾粒和分离效率高的作用.
通常,{dy}级冷却到30～35℃,第二级冷却到20～25℃.
除水后,空气的相对湿度仍是{bfb},须用丝网分离器后的加热器将空气中的相对湿度降低至50～60%,以保证过滤器的正常运行.
尤其适用于潮湿地区,其他地区可根据当地的情况,对流程中的设备作适当的增减.
2,冷热空气直接混合式空气xx流程
压缩空气从储罐出来后分成两部分,一部分进入冷却器,冷却到较低温度,经分离器分离水,油雾后与另一部分未处理的高温压缩空气混合,此时混合空气已达到温度为30～35℃,相对湿度为50～60%的要求,在进入过滤器过滤.
特点:省去第二冷却后的分离设备和空气再加热设备,流程简单;
利用压缩空气来加热析水后的空气,冷却水用量少.
适用于中等湿含量地区,但不适合空气湿含量高的地区.
3,高效前置过滤空气xx流程
采用高效率的前置过滤设备,利用压缩机的抽吸作用,使空气先经中,高效过滤后,再进入空气压缩机,降低了主过滤器的负荷,所得的空气无菌程度很高.
4,利用热空气加热冷空气的流程
利用压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换,使冷空气的温度升高,降低相对湿度.
对热能的利用比较合理,热交换器可兼做贮气罐,但由于气—气换热的传热系数很小,加热面积要足够大才能满足要求.
第四节 附属设备
一,粗过滤器
安装在压缩空气机前的过滤器,主要作用是捕集较大的灰尘颗粒,防止压缩机受磨损,同时也可减轻总过滤器负荷.
要求过滤效率要高,阻力要小.
通常有:布袋过滤,油浴洗涤和水雾除尘等.
二,空气贮罐
作用:xx压缩机排出空气量的脉冲,维持稳定的空气压力;利用重力沉降作用分离部分油雾;热xx;贮气.
三,气液分离器
作用:分离空气中被冷凝成雾状的水雾和油雾粒子.
