高效過濾器檢測標準及泄漏測試方法

高效過濾器檢測標準的檢測方法及實際應用:高效過濾器在現代潔凈技術領域，高效過濾器分別為無隔板高效過濾器 ，有隔板高效過濾器，耐高溫高效過濾器，組合式高效過濾器，超高效過濾器，DOP帶液槽式高效過濾器，刀架式高效過濾器（密褶式高效過濾器/組合式大風量高效過濾器）ULPA超高效過濾器。高效過濾器(HEPA Filter)作為核心裝備已應用多年，在生物防護和化學防護方面使用也更加普遍。目前使用領域還在不斷擴大。本文介紹了高效過濾器效率檢測方法及實用中的一些問題，供參考。

1、高效過濾器檢測方法的特點

通常一個過濾器檢測臺的基本機理如所示。

風機管道系統及流量測量裝置都是通用技術，但是效率檢測則主要需解決人工氣溶膠穩定地發生和過濾后極低濃度的準確檢測2大問題。

1．1氣溶膠發生問題

由于纖維型高效空氣過濾器的濾材比較脆弱，而且使用場合比較重要，因此各國對產品都采用100％的逐個進行透過率檢驗的方法。這樣，就要求檢驗應是非破壞性的，也就是所用氣溶膠不應對過濾器有明顯的破壞作用。由于高效過濾器過濾的對象是亞微米級的小粒子，所以應該使用易于穿透的微小粒子才能使檢測結果具有實際意義0據文獻[1、2]報道，目前較為公認的過濾機理主要為4個效應：

① 慣性碰撞；

② 直接截留；

⑧ 重力沉降；

④擴散效應。

另外，還有范德瓦爾斯力(表面吸附及分子引力)及靜電作用等，在不帶電纖維過濾器中并不起主要作用。幾種主要效應綜合作用結果見圖2。

由圖2不難看出，存在著一個綜合作用的低值，即易于穿透的粒子直徑most penetrating particle size(簡稱MPPS)。但是dp并不是一個定值，當纖維過濾層一定時，它還與濾速大小，粒子密度等因素有關。過去一般認為dp約為0．3p,m。近些年來，隨著過濾材料及檢測技術的發展， 目前大多認為O．1加．15p,m為易于穿透粒徑。應該注意，這與篩子篩分的機理是完全不同的，并不是尺寸越小越易透過。由此可見，檢測用氣溶膠應盡量靠近上述粒徑范圍為好。

1.2 濃度檢測問題

由于高效空氣過濾器過濾后的粒子濃度很低，用“采樣— —稱重”法很難測出，因此，常常用光散射法、火焰光度法、粒子計數法等進行測定。

2國內外幾種主要檢測方法

2.1 D．O．P法

采用的氣溶膠是鄰苯二甲酸二辛酯，這是一種無色透明液體，D．0．P是英文名稱(dioctyl PHTHALATE)的縮寫。將無色透明液體D．O．P在嚴格控制的條件下加熱汽化，再用冷空氣混合，使之凝結為單分散相(即粒子大小基本一致)的0．3p,m的液滴，成為實驗用氣溶膠。其粒子大小用一種專門的OWL儀測定。濃度是用前向光散射式氣溶膠光度計測量。此方法于1950年列入美國陸軍標準131，作為防毒面具過濾材料檢測方法。1956年修定時，又加入了高效空氣過濾器檢測內容。現已成為美國通用的標淮，日本、西歐等均有采用，是目前國際上應用較為普遍的方法。

2.2鈉焰法

試驗粒子是Nacl固體小晶粒。它是將2％的NaC1水溶液噴霧，并與干燥空氣相混合，使霧滴中的水分蒸發形成NaC1／J~結晶。直徑約為0．02~2p~m，質量中徑0．6 m(英國標準)或0．5 m(中國標準)。

濃度測量是采用火焰光度法，即在專用的燃燒器中，使采樣氣流助燃氫火焰，樣氣中的Na原子在高溫激發下，發出波長約為589nm的特征光，而此光強與濃度有一定比例關系，用專用的光電檢測儀測出光強即可知濃度。

此方法于1941年由英國Walton提出，先用來測防毒面具。后來加拿大作過一些補充。英國又通過進一步改進后于1965年將鈉焰法列為國家標準嗍。除英國外，鈉焰法還是法國標準化協會標準、歐洲通風設備制造商協會標準。加拿大，美國等也有采用。 

高效過濾器泄漏測試方法:

一、光度計法原理

在待測高效過濾器的上游端發PAO氣溶膠作為塵源，待氣溶膠混合均勻也就是當上游濃度值穩定后，用氣溶膠光度計進行檢測，把該濃度值設定為100%基準值。上游濃度值設定后，不要再調整PAO氣溶膠濃度。用光度計在高效過濾器下游逐點掃描，檢測氣溶膠濃度,下游濃度與設定的上游濃度的比值，就是高效過濾器的泄漏率（也稱透過率）。

二、測試條件

要測試高效過濾器的泄漏率，必須滿足三個條件：

1、能將氣溶膠引入系統。

引入氣溶膠最好的地方是風機的負壓端。此時發生器產生的塵粒都能被風機吸入系統，氣溶膠對環境的干擾??；氣溶膠混合得比較均勻；發塵不需正壓密閉環境，發塵難度低。例如：FFU進風口、潔凈工作臺進風口等。

有些不具備條件的地方只能在接近高效過濾器的位置進行發塵，此時需要克服高效過濾器上端的氣流壓力將氣溶膠壓入靜壓箱，發塵難度較高；發塵時泄漏到現場測試環境的氣溶膠比較多，環境中氣溶膠濃度高，容易對測試帶來干擾；氣溶膠混合不均勻，上游濃度波動大。除非迫不得已，我們不推薦在此處發塵。

有些設備制造廠家沒有相關的測試經驗，將氣溶膠發塵口設置在風機的正壓端，給測試帶來很多不必要的麻煩。所以大家在編寫設備URS的時候，一定要將此要點寫入，要求設備制造廠家將發塵口設置在風機的負壓端，為后期的驗證創造有利條件。

2、能夠檢測到穩定均一的氣溶膠上游濃度。

上游濃度測試口都設置在靠近高效過濾器上游端的地方，由軟管連接到容易采樣的位置，例如凈化空調系統房間送風口靜壓箱。有些老舊的靜壓箱沒有上游濃度測試口，則必須對靜壓箱進行改造。

3、能夠在高效過濾器下游端對過濾器出風面進行逐點掃描。

能夠進行逐點掃描的，可以測得高效過濾器任何位置包括邊框的泄漏率，少量生產設備的高效過濾器位于設備內部無法進行逐點掃描，此時只能在設備出風口測試過濾器的整體泄漏率。

三、測試步驟（以凈化空調機組為例）

1、確定上游濃度取樣口

2、確定發塵位置

由于空調機組離高效過濾器距離遠，在空調機組內發塵，氣溶膠能夠充分混合，每個過濾器上游端的氣溶膠濃度非常穩定，一般選擇在空調機組內發塵。為了避免中效過濾器阻擋掉大量的氣溶膠顆粒，發塵的具體位置選擇在中效過濾器后端。此時雖然不是在風機負壓端，但可以將氣溶膠發生器整體放在空調機箱里，所以發塵同樣沒有難度。

中效過濾器后端有檢修門的，可以直接將氣溶膠發生器放置在中效過濾器后端；若中效過濾器后端沒有檢修門，可拆卸一塊中效過濾器，將氣溶膠發生器放在中效過濾器后端。

3、發塵、測試上游濃度

將氣溶膠發生器通電加熱，使溫度升到400℃以上。使用惰性氣源連接氣溶膠發生器，調節氣體壓力使氣溶膠發生器發塵。

在上游濃度測試口測試氣溶膠濃度，當上游濃度穩定后，設置此濃度為100%基準濃度。上游濃度隨時間的變化不應超過平均測量值的±15%，濃度宜為20-80mg/m3。

對于上游濃度是否穩定的規定，我們理解為：上游濃度設置好后，查看上游濃度的即時波動值，如果波動值在設置濃度的85%-115%之間，即認為上游濃度是穩定的，可以進行測試。

4、掃描測試

用光度計的采樣頭對整個高效過濾器的工作面（包括過濾器介質、過濾器邊框、過濾器邊框與靜壓箱之間、靜壓箱本身）進行掃描。掃描時，采樣頭離過濾器距離小于5cm，速度小于5cm/s。掃描應來回往復地進行，線條間應重疊。

5、合格標準

ISO14611-3規定：光度計檢漏法確認過濾器局部泄漏的標準透過率為0.01%，即當采樣探頭對準被測過濾器出風面某一點，靜止檢測時，如測得透過率高于0.01%，即認為該點為漏點。

如果高效過濾器的效率是99.99%，那么規定透過率不高于0.01%是合理的，如果高效過濾器的效率為99.995%，為什么允許透過率不是0.005%而是0.01%呢？強行規定0.01%的合格值，對于效率低于99.99%的過濾器過于嚴苛，而對于效率高于99.99%的過濾器又過于寬松。

英國標準BS EN 1822-1《High efficiency air filters (HEPA and ULPA) Part 1: Classification, performance testing, marking》中有關高效過濾器泄漏測試的規定則比較合理。眾所周知，1減去過濾器的效率即為該過濾器允許的最大透過率。該標準規定：過濾器的局部透過率不超過允許最大透過率的5倍、整體平均透過率不超過允許最大透過率即可判定該過濾器合格。例如效率為99.995%的過濾器，它的最大透過率應為0.005%，那么只要它的局部透過率不超過0.025%，整體透過率不超過0.005%，即可判為合格。

因此，對于效率為99.99%的高效過濾器，我們把0.01%作為判定其是否合格的標準。而對于效率不為99.99%的過濾器，我們會與客戶商議，制定一個更加合理的合格標準。

6、過濾器修補、更換及重新檢測

如果發現任何部位的泄漏率超過標準，可以用玻璃膠對該漏點進行修補。單個泄漏點的堵漏面積不能超過過濾器總面積的1%，全部堵漏面積不能超過過濾器總面積的5%。如果堵漏仍無法修補過濾器，必須對過濾器進行更換。任何形式的堵漏以及更換過濾器后，都必須對過濾器進行重新檢測，直到全部滿足標準要求。

四、測試周期

《藥品GMP指南》對檢測周期的規定：高效過濾器泄漏測試一般每年進行一次，但無菌生產區每6個月測試一次。

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