高效过滤器检测标准及泄漏测试方法2023-09-18

　　高效过滤器检测标准及泄漏测试方法

　　高效过滤器检测标准的检测方法及实际应用:高效过滤器在现代洁净技术领域，高效过滤器分别为无隔板高效过滤器 ，有隔板高效过滤器，耐高温高效过滤器，组合式高效过滤器，超高效过滤器，DOP带液槽式高效过滤器，刀架式高效过滤器(密褶式高效过滤器/组合式大风量高效过滤器)ULPA超高效过滤器。高效过滤器(HEPA Filter)作为核心装备已应用多年，在生物防护和化学防护方面使用也更加普遍。目前使用领域还在不断扩大。本文介绍了高效过滤器效率检测方法及实用中的一些问题，供参考。

　　1、高效过滤器检测方法的特点

　　通常一个过滤器检测台的基本机理如所示。

　　风机管道系统及流量测量装置都是通用技术，但是效率检测则主要需解决人工气溶胶稳定地发生和过滤后极低浓度的准确检测2大问题。

　　1.1气溶胶发生问题

　　由于纤维型高效空气过滤器的滤材比较脆弱，而且使用场合比较重要，因此各国对产品都采用100%的逐个进行透过率检验的方法。这样，就要求检验应是非破坏性的，也就是所用气溶胶不应对过滤器有明显的破坏作用。由于高效过滤器过滤的对象是亚微米级的小粒子，所以应该使用易于穿透的微小粒子才能使检测结果具有实际意义0据文献[1、2]报道，目前较为公认的过滤机理主要为4个效应：

　　① 惯性碰撞;

　　② 直接截留;

　　⑧ 重力沉降;

　　④扩散效应。

　　另外，还有范德瓦尔斯力(表面吸附及分子引力)及静电作用等，在不带电纤维过滤器中并不起主要作用。几种主要效应综合作用结果见图2。

　　由图2不难看出，存在着一个综合作用的低值，即易于穿透的粒子直径most penetrating particle size(简称MPPS)。但是dp并不是一个定值，当纤维过滤层一定时，它还与滤速大小，粒子密度等因素有关。过去一般认为dp约为0.3p,m。近些年来，随着过滤材料及检测技术的发展， 目前大多认为O.1加.15p,m为易于穿透粒径。应该注意，这与筛子筛分的机理是完全不同的，并不是尺寸越小越易透过。由此可见，检测用气溶胶应尽量靠近上述粒径范围为好。

　　1.2 浓度检测问题

　　由于高效空气过滤器过滤后的粒子浓度很低，用“采样— —称重”法很难测出，因此，常常用光散射法、火焰光度法、粒子计数法等进行测定。

　　2国内外几种主要检测方法

　　2.1 D.O.P法

　　采用的气溶胶是邻苯二甲酸二辛酯，这是一种无色透明液体，D.0.P是英文名称(dioctyl PHTHALATE)的缩写。将无色透明液体D.O.P在严格控制的条件下加热汽化，再用冷空气混合，使之凝结为单分散相(即粒子大小基本一致)的0.3p,m的液滴，成为实验用气溶胶。其粒子大小用一种专门的OWL仪测定。浓度是用前向光散射式气溶胶光度计测量。此方法于1950年列入美国陆军标准131，作为防毒面具过滤材料检测方法。1956年修定时，又加入了高效空气过滤器检测内容。现已成为美国通用的标淮，日本、西欧等均有采用，是目前国际上应用较为普遍的方法。

　　2.2钠焰法

　　试验粒子是Nacl固体小晶粒。它是将2%的NaC1水溶液喷雾，并与干燥空气相混合，使雾滴中的水分蒸发形成NaC1/J~结晶。直径约为0.02~2p~m，质量中径0.6 m(英国标准)或0.5 m(中国标准)。

　　浓度测量是采用火焰光度法，即在专用的燃烧器中，使采样气流助燃氢火焰，样气中的Na原子在高温激发下，发出波长约为589nm的特征光，而此光强与浓度有一定比例关系，用专用的光电检测仪测出光强即可知浓度。

　　此方法于1941年由英国Walton提出，先用来测防毒面具。后来加拿大作过一些补充。英国又通过进一步改进后于1965年将钠焰法列为国家标准嗍。除英国外，钠焰法还是法国标准化协会标准、欧洲通风设备制造商协会标准。加拿大，美国等也有采用。

　　高效过滤器泄漏测试方法:

　　一、光度计法原理

　　在待测高效过滤器的上游端发PAO气溶胶作为尘源，待气溶胶混合均匀也就是当上游浓度值稳定后，用气溶胶光度计进行检测，把该浓度值设定为100%基准值。上游浓度值设定后，不要再调整PAO气溶胶浓度。用光度计在高效过滤器下游逐点扫描，检测气溶胶浓度,下游浓度与设定的上游浓度的比值，就是高效过滤器的泄漏率(也称透过率)。

　　二、测试条件

　　要测试高效过滤器的泄漏率，必须满足三个条件：

　　1、能将气溶胶引入系统。

　　引入气溶胶最好的地方是风机的负压端。此时发生器产生的尘粒都能被风机吸入系统，气溶胶对环境的干扰小;气溶胶混合得比较均匀;发尘不需正压密闭环境，发尘难度低。例如：FFU进风口、洁净工作台进风口等。

　　有些不具备条件的地方只能在接近高效过滤器的位置进行发尘，此时需要克服高效过滤器上端的气流压力将气溶胶压入静压箱，发尘难度较高;发尘时泄漏到现场测试环境的气溶胶比较多，环境中气溶胶浓度高，容易对测试带来干扰;气溶胶混合不均匀，上游浓度波动大。除非迫不得已，我们不推荐在此处发尘。

　　有些设备制造厂家没有相关的测试经验，将气溶胶发尘口设置在风机的正压端，给测试带来很多不必要的麻烦。所以大家在编写设备URS的时候，一定要将此要点写入，要求设备制造厂家将发尘口设置在风机的负压端，为后期的验证创造有利条件。

　　2、能够检测到稳定均一的气溶胶上游浓度。

　　上游浓度测试口都设置在靠近高效过滤器上游端的地方，由软管连接到容易采样的位置，例如净化空调系统房间送风口静压箱。有些老旧的静压箱没有上游浓度测试口，则必须对静压箱进行改造。

　　3、能够在高效过滤器下游端对过滤器出风面进行逐点扫描。

　　能够进行逐点扫描的，可以测得高效过滤器任何位置包括边框的泄漏率，少量生产设备的高效过滤器位于设备内部无法进行逐点扫描，此时只能在设备出风口测试过滤器的整体泄漏率。

　　三、测试步骤(以净化空调机组为例)

　　1、确定上游浓度取样口

　　2、确定发尘位置

　　由于空调机组离高效过滤器距离远，在空调机组内发尘，气溶胶能够充分混合，每个过滤器上游端的气溶胶浓度非常稳定，一般选择在空调机组内发尘。为了避免中效过滤器阻挡掉大量的气溶胶颗粒，发尘的具体位置选择在中效过滤器后端。此时虽然不是在风机负压端，但可以将气溶胶发生器整体放在空调机箱里，所以发尘同样没有难度。

　　中效过滤器后端有检修门的，可以直接将气溶胶发生器放置在中效过滤器后端;若中效过滤器后端没有检修门，可拆卸一块中效过滤器，将气溶胶发生器放在中效过滤器后端。

　　3、发尘、测试上游浓度

　　将气溶胶发生器通电加热，使温度升到400℃以上。使用惰性气源连接气溶胶发生器，调节气体压力使气溶胶发生器发尘。

　　在上游浓度测试口测试气溶胶浓度，当上游浓度稳定后，设置此浓度为100%基准浓度。上游浓度随时间的变化不应超过平均测量值的±15%，浓度宜为20-80mg/m3。

　　对于上游浓度是否稳定的规定，我们理解为：上游浓度设置好后，查看上游浓度的即时波动值，如果波动值在设置浓度的85%-115%之间，即认为上游浓度是稳定的，可以进行测试。

　　4、扫描测试

　　用光度计的采样头对整个高效过滤器的工作面(包括过滤器介质、过滤器边框、过滤器边框与静压箱之间、静压箱本身)进行扫描。扫描时，采样头离过滤器距离小于5cm，速度小于5cm/s。扫描应来回往复地进行，线条间应重叠。

　　5、合格标准

　　ISO14611-3规定：光度计检漏法确认过滤器局部泄漏的标准透过率为0.01%，即当采样探头对准被测过滤器出风面某一点，静止检测时，如测得透过率高于0.01%，即认为该点为漏点。

　　如果高效过滤器的效率是99.99%，那么规定透过率不高于0.01%是合理的，如果高效过滤器的效率为99.995%，为什么允许透过率不是0.005%而是0.01%呢?强行规定0.01%的合格值，对于效率低于99.99%的过滤器过于严苛，而对于效率高于99.99%的过滤器又过于宽松。

　　英国标准BS EN 1822-1《High efficiency air filters (HEPA and ULPA) Part 1: Classification, performance testing, marking》中有关高效过滤器泄漏测试的规定则比较合理。众所周知，1减去过滤器的效率即为该过滤器允许的最大透过率。该标准规定：过滤器的局部透过率不超过允许最大透过率的5倍、整体平均透过率不超过允许最大透过率即可判定该过滤器合格。例如效率为99.995%的过滤器，它的最大透过率应为0.005%，那么只要它的局部透过率不超过0.025%，整体透过率不超过0.005%，即可判为合格。

　　因此，对于效率为99.99%的高效过滤器，我们把0.01%作为判定其是否合格的标准。而对于效率不为99.99%的过滤器，我们会与客户商议，制定一个更加合理的合格标准。

　　6、过滤器修补、更换及重新检测

　　如果发现任何部位的泄漏率超过标准，可以用玻璃胶对该漏点进行修补。单个泄漏点的堵漏面积不能超过过滤器总面积的1%，全部堵漏面积不能超过过滤器总面积的5%。如果堵漏仍无法修补过滤器，必须对过滤器进行更换。任何形式的堵漏以及更换过滤器后，都必须对过滤器进行重新检测，直到全部满足标准要求。

　　四、测试周期

　　《药品GMP指南》对检测周期的规定：高效过滤器泄漏测试一般每年进行一次，但无菌生产区每6个月测试一次。