(14)--4.5 空气过滤器及其过滤介质.docVIP

第五视频：空气过滤器及其过滤介质

大家好，在本节中我们学习《空气过滤器及其过滤介质》

空气过滤除菌，通常要有两级或三级过滤，分别为总过滤、预过滤和精过滤。

总过滤和预过滤除去大部分的微粒，精过滤器最后对微生物绝对过滤，得到无菌空气，每一级过滤对微粒的去除率分别为80%~90%、90%~99%、99.999%。总过滤和预过滤统称为除尘过滤，精过滤称为除菌过滤。

对于总过滤器，早期发酵工业中的空气过滤器多采用棉花作为过滤介质，后来主要作为总过滤器使用。

在棉花过滤器中，上下铺设两层棉花，中间为活性炭，两头有压板把过滤层紧密压实。使用前用直接蒸汽灭菌，灭菌后立即用空气吹干使用。棉花作为过滤介质有较多不足之处。①棉花过滤阻力较大，空气压力损失大，大大增加动力消耗。②棉花对直径较小的微粒截留率较低，导致无菌空气的可靠性不够。③对空气除水要求较高，一旦受潮，吸附能力和过滤能力下降，过滤效果就会大打折扣。而且受潮后的棉花易长菌而造成大范围的染菌。

后来出现了玻璃纤维、聚丙烯纤维甚至不锈钢纤维材料。与棉花纤维相比，纤维材料对微生物的去除能力稍差。但作为总过滤器，主要功能是除去较大的微粒，这些新型纤维体现出如下优势：①阻力较小，②灰尘容量较大，过滤介质可以使用更长的时间再更换。③耐湿性较好，对空气除水要求降低。而且受潮后也不易长霉。进一步的纤维折叠式生产工艺，把过滤介质做成折叠式滤筒，大大增加了过滤器的空气过滤面积，增大了透风量，还具备风阻低、过滤精度高的特点。而且过滤筒是一种硬挺化结构，在使用中堵塞系数小，过滤阻力小，灰尘容量大大提高。由于空气过滤介质采取折褶结构，使的过滤器具有结构紧凑、体积小、过滤面大的特点，占地面积大大减小。使用中更换也很方便。过滤器外壳采用优质的不锈钢材料，外形美观，强度好，在无菌空气系统的设置和布局上有了很大的改善。

现在大多数工厂采用过滤筒作为无菌空气的第一级过滤，除去5微米以上微粒。常见的过滤筒直径100-500毫米，长300-1000毫米，也有采用超细玻璃纤维滤纸做总过滤的。

对于预过滤器

为使精过滤器使用较长的寿命，在罐前过滤除菌前，常配以预过滤器。预过滤器体积相对总过滤器要小得多，其目的也是除去更多微粒，减少较昂贵的精过滤器负担，增加空气过滤除菌的经济性。

预过滤器的去除颗粒要比总过滤器过滤的小，要求过滤介质孔径0.5微米到几十微米所用材料。主要有烧结金属、微孔陶瓷、涂覆玻璃纤维和聚丙烯超细玻璃纤维纸。

微孔陶瓷材料空隙率高，过滤阻力小，孔径可控，可清洗再生，作为过滤材料具有较好的特点。但由于其制造工艺复杂，制造成本较高，在无菌空气的制备中不常用。烧结金属材料是用金属纤维、金属丝网或金属粉末烧结而成。金属过滤器的使用寿命长，可反复使用，压降过大时用空气或水反冲即可将灰尘除去。

涂覆聚四氟乙烯的玻璃纤维折叠滤筒也常作为无菌空气处理的预过滤器，一些小型发酵设备常用这种过滤器两级过滤得到无菌空气。玻璃纤维织物涂覆聚四氟乙烯，是以悬浮聚四氟乙烯乳液为原料浸渍玻璃纤维织物制成，这种过滤器制造成本低，尘容量大，使用一定时间更换滤芯，经济实用。

聚丙烯超细玻璃纤维材料(也叫PP滤纸)，是将聚丙烯单丝纤维以热融法制成的新型无纺布过滤材料，大大降低了过滤阻力，增加了容尘能力，具有高效。高强度、低阻的特点，而且耐酸碱、耐腐蚀。聚丙烯材料过滤器现已成为发酵行业内主要的预过滤器，滤芯的壳体和支撑架均采用聚丙烯材料，一般做成折叠形，为白色过滤筒或子弹形过滤筒，过滤精度达到0.22微米。

由于聚丙烯材料具有一定的亲水性，过滤器的完整性较难检测，一般视为无法检测。

精过滤也叫除菌过滤，是无菌空气制备的终端过滤，要求对空气中的微生物绝对过滤并且能用高温蒸汽反复灭菌，一般孔径小于0.22微米，微粒过滤效率达到99.999%。

对于精过滤器，小型发酵罐上为节约成本，用涂覆四氟乙烯的玻璃纤维折叠滤筒，大型发酵罐上大多用聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯微孔膜和氟化玻纤膜，尤以聚四氟乙烯为多。聚四氟乙烯有天然的疏水性能，强度好，耐污性强，耐高温，耐腐蚀。现在市场上的除菌过滤膜已制成标准件，装拆更换方便。一般所用膜为复合膜，即在微孔膜的两侧附上纤维无纺布以增加强度和可折叠性。内有坚固的内核，外加保护外壳，膜组件的所有连接都以熔融密封聚四氟乙烯材料的除菌过滤器可经受反复蒸汽灭菌，并且由于其疏水性，灭菌后不需要干燥即可用作无菌空气过滤。

过滤介质是过滤除菌的关键，它的好坏不但影响到介质的消耗量、动力消耗(压力降)、劳动强度、维护管理等，而且决定设备的结构、尺寸，还关系到运转过程的可靠性。近年来很多研究者按不同的作用机理寻求新的过滤介质，并测试其过滤性能，如超细玻璃纤维、其它合成纤维、微孔烧结材料和超滤微微孔薄膜等。

过滤介质是过滤除菌的关键，它的好坏不但影响到介