高效空气过滤器的过滤原理是什么

高效空气过滤器（HEPA过滤器）的过滤原理主要基于物理拦截、惯性碰撞、扩散沉积和静电吸引等多种机制的综合作用，以下是详细解释：

1. 物理拦截（筛分作用）

• 原理：过滤器由超细玻璃纤维或合成纤维制成，纤维间形成微小孔隙。当空气通过时，粒径大于孔隙的颗粒物被直接拦截。

• 关键点：

• 孔隙尺寸通常小于0.3微米，确保对较大颗粒的高效拦截。

• 纤维排列紧密但有序，形成多层拦截网。

2. 惯性碰撞

• 原理：较大或较重的颗粒物因惯性无法跟随气流方向改变，直接撞击纤维并被捕获。

• 关键点：

• 适用于粒径大于0.5微米的颗粒。

• 气流速度越高，惯性碰撞效果越显著，但需平衡阻力与效率。

3. 扩散沉积

• 原理：超细颗粒物（如0.1微米以下）因布朗运动随机撞击纤维，最终被捕获。

• 关键点：

• 布朗运动强度与颗粒尺寸成反比，越小越显著。

• 扩散沉积是HEPA过滤器对超细颗粒的主要捕获机制。

4. 静电吸引

• 原理：纤维或颗粒带电后，通过静电引力相互吸引并捕获。

• 关键点：

• 部分HEPA过滤器通过特殊工艺使纤维带电，增强捕获效率。

• 环境湿度可能影响静电效果，高湿度会降低电荷持久性。

综合作用机制

• 0.3微米颗粒的捕获难点：

• 粒径接近惯性碰撞和扩散沉积的“效率低谷”，需依赖多层纤维的复杂路径增加碰撞概率。

• 多层过滤结构：

• 纤维随机排列形成迷宫状通道，延长颗粒停留时间，提升捕获机会。

过滤效率与测试标准

• 效率定义：对0.3微米颗粒的捕获效率≥99.97%（美标），或≥99.95%（欧标）。

• 测试方法：

• 使用NaCl气溶胶模拟0.3微米颗粒，通过上下游浓度比计算效率。

• 扫描测试法验证全粒径范围的过滤性能。

应用优势

• 高洁净度保障：广泛应用于半导体制造、生物医药、核工业等对空气洁净度要求严苛的领域。

• 低能耗设计：优化纤维排列和气流通道，降低运行阻力，减少能耗。

总结

HEPA过滤器的核心原理是通过物理拦截、惯性碰撞、扩散沉积和静电吸引的协同作用，实现对0.3微米及以上颗粒的高效捕获。其多层纤维结构和随机排列设计，确保了高过滤效率与低阻力的平衡，成为现代空气净化技术的关键组件。