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(qiáng)的物理吸附能力。水通過炭床，水中有機(jī)污染物被活性炭地吸附。此外活性炭表面非結(jié)晶部分上有些含氧管能團(tuán)，使通過炭床的水中之有機(jī)污染物被活性炭地吸附。
    REXROTH過濾器吸附器內(nèi)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(yīng)進(jìn)行溶液的穩(wěn)定性試驗(yàn)，浸泡24小時(shí)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(zhì)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(shè)備內(nèi)應(yīng)仔細(xì)清洗，水流應(yīng)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(jìn)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(duì)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(dòng)，水中有機(jī)物等雜質(zhì)在活性炭過濾層中也不易阻塞，其吸附能力強(qiáng)，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(jì)數(shù)器檢漏方法(簡(jiǎn)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(shù)≥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(guān)鍵詞]過濾器;掃描檢漏;定點(diǎn)檢漏;漏泄標(biāo)準(zhǔn)
    1·背　景
    REXROTH過濾器已安裝好了的過濾器進(jìn)行掃描檢漏即現(xiàn)場(chǎng)檢漏(抽檢或全檢),這是過去美聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)209、美國空軍技術(shù)條令203和美國航天宇宙局的NASA標(biāo)準(zhǔn)以及現(xiàn)在的ISO標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了的,我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也不例外。
    不同的是,過去國外標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定用光度計(jì)方法人工發(fā)塵(DOP)來檢漏,而當(dāng)下游濃度超過上游濃度10-4時(shí)即為漏,對(duì)于后來的超過濾器這數(shù)值顯然是不適用的。而我國標(biāo)準(zhǔn)JGJ 71-90《潔凈室施工及驗(yàn)收規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱“規(guī)范”),根據(jù)理論研究成果[1],在國內(nèi)外明確規(guī)定用粒子計(jì)數(shù)器法檢漏,可以用大氣塵,必要時(shí)用DOP。
    是這樣規(guī)定的:“在被檢過濾器上風(fēng)側(cè)測(cè)定大氣塵的微粒數(shù),以≥0·5μm微粒為準(zhǔn),其濃度必須≥3·5×104粒/L;若檢測(cè)超過濾器,則以≥0·1μm微粒為準(zhǔn),其濃度必須≥3·5×106~3·5×107粒/L。”
    當(dāng)按這規(guī)定檢漏時(shí),應(yīng)在距過濾器表面2~3cm處掃描。其評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)為“由受檢過濾器下風(fēng)側(cè)測(cè)到的漏泄?jié)舛葥Q算成的透過率,對(duì)于過濾器,應(yīng)不大于過濾器出廠合格透過率的3倍,對(duì)于超過濾器,應(yīng)不大于出廠合格透過率的2倍。”(“規(guī)范”原文“3”和“2”印倒了,規(guī)范說明是對(duì)的)這檢漏標(biāo)準(zhǔn)被后來許多標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范,包括所采用。
    但是,這檢漏標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)施中并未得到執(zhí)行,是因?yàn)樘珖?yán),即使按規(guī)定上游濃度達(dá)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(duì)≥0·5μm微粒達(dá)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?yàn)槊颗_(tái)過濾器的透過率也很難事搞準(zhǔn)確。所以長(zhǎng)期以來,在實(shí)測(cè)中使用的是種簡(jiǎn)便方法(對(duì)于不高于ISO 5的潔凈環(huán)境),即,不計(jì)過濾器前濃度(認(rèn)為都符合要求,詳見下文),只要中流量粒子計(jì)數(shù)器(2·83L/min),每分鐘讀數(shù)不大于三個(gè),即認(rèn)為不漏。后來有關(guān)規(guī)范中更放寬到3粒/L為界限。
    REXROTH過濾器事實(shí)證明,當(dāng)ISO 5工作區(qū)高度或其以上某高度的個(gè)區(qū)域濃度偏大時(shí),用上述方法檢漏,般均能找到相應(yīng)的漏泄點(diǎn)。
    粒子計(jì)數(shù)器法明顯比光度計(jì)法簡(jiǎn)便,大氣塵法明顯比DOP法沒有污染。但是由于受美國標(biāo)準(zhǔn)影響,上某些域如制藥,仍堅(jiān)持用DOP光度計(jì)法。直到2005年, ISO 14644-1才明確指出:
    (1) DOP光度計(jì)法用于透過率>0·005%的過濾器系統(tǒng)檢漏,即對(duì)0·3μm單分散氣溶膠效率不大于99·995%的過濾器(相當(dāng)于我國B~C類過濾器);
    (2) DOP光度計(jì)法只適用于當(dāng)沉積在過濾器和管道上的揮發(fā)性有機(jī)測(cè)試氣溶膠釋放出的氣體對(duì)潔凈室內(nèi)的產(chǎn)品或工藝不是有害的,如核設(shè)施的過濾器檢漏;
    (3)人工氣溶膠的粒子計(jì)數(shù)器法適用于過濾器透過率≤0·0000005%的檢漏,即效率≥99·9999995% (按為對(duì)0·3μm微粒)過濾器檢漏;
    (4)粒子計(jì)數(shù)器法比光度計(jì)法更為靈敏,造成的污染小,對(duì)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(biāo)準(zhǔn)充分肯定了粒子計(jì)數(shù)器法,并且在氣溶膠源中也列入了大氣氣溶膠。但在具體應(yīng)用上仍著重介紹發(fā)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(tǒng)和過濾器留下附加物質(zhì)。如果可以既用粒子計(jì)數(shù)器,又用大氣塵來檢漏,則是工程上簡(jiǎn)捷的辦法。由于現(xiàn)場(chǎng)檢漏對(duì)過濾器既率并不感興趣,而關(guān)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(duì)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(fā)現(xiàn)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(wǎng)格雜亂無章,大小不同,但可見單層網(wǎng)格長(zhǎng)向可達(dá)30μm。               所謂漏,即應(yīng)是纖維網(wǎng)格因擦、劃、扎等將網(wǎng)格撕開個(gè)孔口,形成孔口出流,其流量遠(yuǎn)大于通過正常網(wǎng)格的流量。    孔口出流流量Q0由經(jīng)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(shí)初阻力計(jì),取200Pa;ρ空氣密度, 1·2kg/m3;μ為流量系數(shù),按式(2)進(jìn)行計(jì)算:    μ=εφ(2)    其中,ε為孔口流速收縮系數(shù),對(duì)于孔口周邊為開闊的過濾面積按流體力學(xué)定義,應(yīng)為*收縮,ε小,取0·62;φ為流速系數(shù)。