高效過濾器HEPA檢漏方法
1. 檢漏的目的
高效過濾器檢漏測定的目的是為了通過測出允許的泄露量,發現高效過濾器及其安裝的缺陷所在,以便采取補救措施。
常用過濾器的習慣分類
①G3等為歐洲新規格,括號內如EU3等為歐洲舊規格,下同。
在潔凈室中,高效過濾器是實現高潔凈度空氣凈化的關鍵設備。十萬級以上潔凈度級別的潔凈室普遍采用高效過濾器(HEPA),但高效過濾器安裝后能否達到設計要求,在很大程度上取決于HEPA的安裝質量。在實踐中有許多潔凈室工程設計是合理的,但工程安裝結束后卻未達到預定的效果,檢測發現不是污染粒子超標,就是細菌數超標,并且還往往找不出真正原因。其實,此類事情的發生,往往是由于HEPA過濾器安裝不合理引起的。HEPA過濾器效率雖然很高,但過濾器的本身內部有小孔洞,或者安裝不嚴密形成微小裂縫都能使凈化效果嚴重惡化。因此,高效過濾器安裝或更換后,必須對過濾器和安裝連接處進行檢漏。
我們知道,空氣凈化處理的對象是粒徑≥0.3μm或0.5μm以上的懸浮粒子以及附在上面的微生物。這些懸浮粒子或活生物性粒子肉眼看不到,小得足以通過高效過濾器及安裝處的縫隙流入潔凈室,縫隙較粒子的尺寸來說要大得多,但通常針孔大的孔洞及不規則的狹縫也是憑肉眼看不見的。這樣就提出了一個問題:我們如何知道高效過濾器及安裝處是否泄漏?漏在何處?泄露量是否影響房間的潔凈度?
檢漏試驗是粒子測定的基礎,其重要性絕不亞于粒子測定。如美國聯邦標準209A及209B中都先后明確指出:若層流裝置過濾器的泄漏試驗和空氣流速測試均符合規定,則通常可以認為該層流裝置的空氣污染程度是令人滿意的。這說明如果檢漏和空氣氣流的均勻性經檢測是合格的,那么潔凈度不難達到;并且此兩項運行檢驗比含極少微粒的部位進行微粒計數測定的做法更有意義。美國國家安全基金會(NSF)的NO49號文件關于“生物安全工作臺標準”中亦只對檢漏和氣流速度的檢測作了明確的規定和要求,而對潔凈度的粒子檢測未作規定,其道理也在于此—經檢漏、堵漏后,高效過濾器安裝無缺陷,且氣流速度達到了規定要求,氣流不均勻度也在規定的控制范圍內,是均一的、渦流*小,則潔凈度當然就有了保證,因此也不一定要檢測了。由此可見檢漏測試的重要性。
2. 檢漏方法
國外通過長期的研究和實踐,對過濾器及其組成的過濾裝置進行檢漏測試已經標準化了。他們普遍采用氣溶膠作為塵源,與氣溶膠光度計配合使用的檢漏方法(也有用大氣塵作為塵源與粒子計數器配合檢漏的)。常用的氣溶膠有鄰苯二甲酸二辛酯(DOP)、聚α-烯烴(Ploy-Alpha-Olefin,簡稱PAO)等。因為光度計讀數為瞬時讀數,便于掃描,巡檢速度快;而粒子計數器讀數為累積讀數,不利于掃描,巡檢速度慢,另外由于在被測高效過濾器上風側往往大氣塵濃度較低,需補充發煙才能明顯、容易地發現泄漏,而因此氣溶膠光度計檢漏法恰恰彌補了粒子計數器法檢漏的不足之處,因此前者采用較多。國外過去廣泛采用DOP法檢漏,由于DOP具有致突變性,現國外已用一種商品名為Emery3004的合成烯烴(PAO)作為氣溶膠,但DOP仍可作為替代物,它們的檢漏原理是一致的。
我國醫藥行業在改革開放以來建立了許多合資企業,它們在潔凈室中也對高效過濾器進行檢漏試驗,現以PAO檢漏法為例介紹高效過濾器的檢漏方法。
3. PAO檢漏
確定高效過濾器本身及其安裝是否有明顯的滲漏,必須在現場對以下幾處進行測試:
① 過濾器的濾材;
② 過濾器的濾材與其框架內部的連接;
③ 過濾器框架的密封墊和過濾器組支撐框架之間;
④ 支撐框架和墻壁或頂棚之間。
PAO法檢漏的儀器有:塵源、氣溶膠發生器、氣溶膠光度計。
PAO法檢漏的塵源就是PAO溶劑。加熱后使之霧化,噴霧后粒子呈球形。
氣溶膠發生器即為產生煙霧的裝置。PAO溶劑倒入發生器容器后,在一定的加熱條件(通常為39℃左右)和壓力條件(一般為0.1MPa左右,為安全起見需用氮氣)下,產生的氣溶膠煙霧被送入高效過濾器上風側。
氣溶膠光度計即測定和顯示氣溶膠濃度的儀器。要求其靈敏至少要達到8×10-3μg/L。
PAO法檢漏的工作原理是:在被檢測高效過濾器上風側發生PAO氣溶膠作為塵源,在下風側用光度計進行采樣,含塵氣體經過光度計產生的散射光由光電效應和線性放大轉換為電量,并由微安表快速顯示。采集到的空氣樣品通過光度計的擴散室,由于粒子擴散引起燈光強度的差異,經測定這個光強度,光度計便可測得氣溶膠的相對濃度。
由此而知,PAO試驗實際測得的是高效過濾器的穿透率,而高效過濾器其效率與穿透率存在以下的關系:
K=(1-α)×100%
式中
K—高效過濾器穿透率,%;
α—高效過濾器效率,%。
在空氣凈化工程中,PAO法主要用于HEPA過濾器和亞高效過濾器安裝后的泄漏試驗,尤其對于要求萬級或更高潔凈度的層流或亂流潔凈室來說,進行泄漏試驗是極為重要的。PAO泄漏試驗針對層流工作臺、層流罩、自凈器以及制藥廠用的無菌隧道、灌裝線等設備上的高效過濾器。
在HEPA過濾器的進風側(上游側)引入PAO氣溶膠,系統檢漏可直接把PAO煙霧放入空調器內,注意不要被空調器內的過濾器吸附。對線性讀數光度計來說,PAO在過濾上游側發放的濃度一般為10~20μg/L即可,也有用30~40μg/L的,但濃度一高,PAO就有可能粘在HEPA的濾料上,反而影響使用。濃度達到80~100μg/L,這種粘住的危險性會成倍增加。但若PAO發生器較小,達不到規定的濃度,可放在北側HEPA過濾器的靜壓箱內,對于層流工作臺可直接放入風機吸入口,然后立即用光度計的采樣頭掃描過濾器的出風側以及支架。采樣頭離過濾器距離約2~4cm,沿著過濾器內邊框等來回掃描,巡檢速度約在3~5cm/s以下。當上游濃度正確,連10-3μg/L的微小滲透都可在光度計上反映出來。泄漏處經用環氧樹脂硅膠堵漏或螺栓緊固以后再進行掃描巡檢,儀表指示為“0”,表明漏點已被堵住。一般是一邊掃描一邊堵漏,只要仔細不會漏檢,檢查一個過濾器在5min內就可完成,而用粒子計數器檢漏需用1h左右,且由于上游側濃度偏低容易漏檢。
高效過濾器 PAO滲漏試驗主要是檢查過濾器介質中的小針孔和其他損壞,如框架密封、墊圈密封以及過濾器構架上的漏縫。當光度計上的讀數(穿透率)超過標準(如高效過濾器應小于0.01%,亞高效過濾器應小于5.00%)時就視為過濾器不合格,需修補或更換。高效過濾器密封處的泄露率應為0.高效過濾器濾料泄漏處允許用專用膠水修補,但是單個泄漏處的面積不能大于總面積的1%,全部泄漏處的面積不能大于總面積的5%,否則必須更換。過濾器修理或重裝后必須重新進行測試。
PAO試驗在HEPA安裝或更換后都應進行,在正常使用條件下一般每年亦至少要做一次,看其是否發生了變化。這是一件細致繁復的工作,但它是潔凈度試驗的重要組成部分,不容忽視。
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