【正文】 空 氣 潔 凈 技 術(shù) 空氣潔凈技術(shù) 課程性質(zhì)：選修 2學分 空氣潔凈技術(shù)：指除去空氣中的污染物質(zhì)，控制房間或空間內(nèi)空氣達到潔凈要求的技術(shù)。 空氣中的污染物：粉塵、煙霧、微生物、花粉等。 現(xiàn)代科學與工業(yè)產(chǎn)生技術(shù)的發(fā)展，對空氣潔凈度提出嚴格要求，現(xiàn)代生物醫(yī)學的發(fā)展，對空氣中細菌數(shù)量的控制要求。 本課程教學目標：掌握、了解空氣潔凈技術(shù)的基本原理、理論及其應(yīng)用，為工程實踐應(yīng)用打下基礎(chǔ)。 選用教材：許鐘麟著，《空氣潔凈技術(shù)原理》，原書共 16章，選編其中 11章（課時、成本），專著與教材有區(qū)別。 考核方式：開卷 /閉卷結(jié)合 空氣潔凈度的意義 ? 加工的精密化 ? 產(chǎn)品的微型化 ? 產(chǎn)品的高純度 ? 產(chǎn)品的高可靠性 潔凈室技術(shù)的發(fā)展 ? 第一，朝鮮戰(zhàn)爭中美國發(fā)現(xiàn)其大量電子儀器失靈，返修率甚高，最后終于找到主要原因在于灰塵作怪，這促成了掐凈室技術(shù)的起步。 ? 第二， 1957年蘇聯(lián)第一顆人造衛(wèi)星上天后，刺激美國加速發(fā)展宇航事業(yè)，特別是阿波羅號登月，不僅精密機械加工和電于控制儀器要求凈化。 ? 而且為了從月球帶回巖石，對容器、工具的潔 凈度有嚴格要求，其加工環(huán)境必須超凈，因而動潔凈室技術(shù)和設(shè)備的大發(fā)展，出現(xiàn)了層流技術(shù)和百級潔凈室，出現(xiàn)了第一個潔凈室標準。 ? 第三， 1970年 1K位的集成電路進入大生產(chǎn)時期，中國不久也開始集成電路會戰(zhàn)，使?jié)崈羰壹夹g(shù)得以騰飛 ? 日本從 60年代初到 70年代空氣潔凈技術(shù)產(chǎn)品迅猛發(fā)展， 1971年突然急劇降到低谷，但次年又突然飛速發(fā)展起來。 ? 這還和藥品生產(chǎn)對潔凈室的需求進入新階段有關(guān)，因為 L969年世界衛(wèi)生組織正式制訂了GMP(藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范 )。 ? 第四， 80年代大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的發(fā)展進一步促進空氣潔凈技術(shù)的發(fā)展。 ? 第五，即 90年代，世界范圍的沾海室技術(shù)將依探什么動力再發(fā)展 ? ? 生物潔凈室與工業(yè)潔凈室 ? (1)超大規(guī)模集成電路生產(chǎn)取得了新發(fā)展 ? (2)海灣戰(zhàn)爭使人們認識到電子技術(shù)的極端重要性，可以說，潔凈室技術(shù)是電子尖端技術(shù)的一大支柱。 潔凈室建設(shè)在我國的發(fā)展 ? 從軍工走向民用 — 制藥．醫(yī)療、食品 ? 從高精走向普及 ? 從國內(nèi)走向國外 1 微粒及其分布特性 空氣潔凈技術(shù)所要對付的主要對象是空氣中懸浮的微粒，而微粒分散于氣態(tài)介質(zhì)則形成氣溶膠。 氣溶膠：懸浮于氣體介質(zhì)中，粒徑范圍為~1000μm的固體、液體小粒子形成的膠溶狀的分散體系。 國際標準化組織給出了更概括的表達形式：氣溶膠是指沉降速度可以忽略的固體粒子、液體粒子或固體和液體粒子在氣體介質(zhì)中的懸浮體。 我們通常就生活在氣溶膠中，組成氣溶膠的微粒稱為分散相，氣態(tài)介質(zhì)稱為分散介質(zhì)。 本門課中的微粒系指組成氣溶膠的微粒。 微粒的分類 （ 1） 按微粒的形成方式分類： 1） 分散性微粒：可以是固態(tài)或液態(tài) 。 2） 凝集性微粒：由許多更細小的粒子凝結(jié)或松散的組合體 。 （ 2） 按微粒的來源分類 ① 無機性微粒； ② 有機性微粒； ③ 有生命微粒 （ 3） 按微粒大小分類：氣溶膠 103μm~103μm范圍很寬分三檔： 1） 可見微粒 10μm； 2） 顯微微粒 （ 普通顯微鏡可見 ~10μm） ； 3） 超顯微微粒 超顯微鏡或電子顯微鏡下可見 。 （ 4）微粒的通俗分類 1） 灰塵：固態(tài)分散性微粒 ， 也稱粉塵； 2） 煙：比通俗的煙范圍廣 （ 物質(zhì)燃燒時產(chǎn)生的混有未完全燃燒微粒的混合氣體 ） ， 是指熔融物質(zhì)揮發(fā)后生成的氣態(tài)物質(zhì)的氣凝物 ， 生成過程伴有氧化之類的化學反應(yīng)； 3） 霧：比通俗的霧范圍廣 （ 水蒸汽遇冷時凝結(jié)成的小液滴 ） ， 這里包括所有液態(tài)微粒 ， 如 SO2水蒸汽產(chǎn)生的H2SO4霧 。 4） 煙霧：區(qū)別于煙和霧 ， 煙 +霧比單純煙霧相加范圍更大 ， 因為還包括了分散性微粒 ， 如煤粉塵和水蒸汽形成的結(jié)合體 。 微粒大小的量度 （ 1） 粒徑：粒徑的概念 ， 指粉塵顆粒的大小 ， 是一個代表性尺寸 ， 有定向 、 長軸 、 短軸 、 篩分粒徑；液體沉降法 （ 斯托克斯粒徑 ） 等 。 在空氣潔凈技術(shù)中 ， 微粒的種類擴大了 ， 粒徑的含義相似 ， 是指通過微粒內(nèi)部的某個長度因次 。 粒徑測定分為兩類： 1） 按微粒的幾何性質(zhì)直接測定 ， 定義用顯微鏡測出的定向 、 長軸 、 短軸等粒徑 。 2） 按微類的某種物理性質(zhì)間接測定定義的 。 如沉降法：即斯托克斯粒徑 （ 定律 、 速度相等的球體直徑 ） ， 光電法 ， 與標準粒子的散射光強度相等 （ 粒子計算器用此原理 ） 。 2） 平均粒徑 能反映全部粒徑某種特征的粒徑的平均值 。 教材表 11給出 9種平均直徑的名稱及意義和求法 ， 用的最多的是算術(shù)平均粒徑 ， 求法最簡單 ， 其次是中值 （ 中位 ） 直徑和模型直徑 。 教材對一組 832個氯化鈉微粒的樣本進行各種平均粒徑的計算 ， 結(jié)果值最大的比質(zhì)量直徑是值最小的幾何平均值徑的 。 鈉焰法測塵簡介 微粒的統(tǒng)計分布 研究微粒的統(tǒng)計分布主要是為了掌握不同類型微粒的分布特性 ， 為對其測試以及除塵凈化所采取的技術(shù)措施提供依據(jù) ， 圖 14是放大了 2萬 7千倍的氯化鈉微粒的照片 ， 可看出微粒是離散的 ， 一個個的個體 、 大小形狀不一 ， 要運用統(tǒng)計學的一些原理進行處理分析 。分析微粒的分布規(guī)律有兩種法：一種是按微粒的粒徑分布 ， 一種是按密集度分布 ， 相當于微粒的計數(shù)濃度 ，我們僅介紹按粒徑的分布 。 （ 1） 粒徑分布曲線 粒徑分布表示各種粒徑的顆粒所占的比例 ， 也叫微粒的分散度 ， 可以按數(shù)量或質(zhì)量計 ， 以微粒的個數(shù)所占的百分比來表示時 ， 稱為 粒數(shù)頻率分布 ， 簡稱 頻率分布 。 以微粒的質(zhì)量所占的百分比表示時稱 質(zhì)量分布 。還有用表面積分布的 ， 用得少 。 通常說的微粒分散度是指按粒徑的分布 ， 而空氣凈化中用得最多的又是粒數(shù)頻率分布 。 粒徑分布曲線是指微粒中某種尺寸的微粒在檢測中出現(xiàn)的次數(shù)與各種微粒尺寸總的次數(shù)的比率或叫頻率 ，以關(guān)系曲線的形式表達出來 ， 因微粒都是離散的 ， 分布曲線都是由直方圖加以光滑而形成 。 1） 頻率分布 （ 相對頻率分布 ） △ D% 定義：由粒徑 Dp至 Dp+△ D之間的微粒的某物理量（ 粒數(shù)或質(zhì)量 ） 占微粒群同一物理量 （ 總粒數(shù) N0或總質(zhì)量 M0） 的百分比 。 以粒數(shù)頻率分為例 分布曲線畫法 （ 步驟 ） 前題已準備好某一樣本的微粒 ，準備按粒徑或質(zhì)量表示其粒徑分布 。 可能的問題 （ 組距大或不均勻 ） %100???? NND 2） 頻度分布 （ 頻率密度分布 ） φ (D) （ %μm1） 定義：粒徑組距為一個單位的頻率分布 ? ?PDDD???? 3） 篩上累積頻率分布 （ 簡稱篩上分布 ） R(D)(%) 用大于某一粒徑 DP的全部微粒某一物理量 （ 粒數(shù)或質(zhì)量 ） 占微粒群該物理量的百分數(shù)表示 。 隨差粒徑增大 ， R(D)越來越小 ， 圖 113形象給出大于某一粒徑的微粒量在總量中的比例 。 ? ? ? ? ? ?? ?? ????PPD DPP dDDDDDR ?? 4） 篩下累積頻率分布 (簡稱篩下分布 )D(D)(%) 用小于某一粒徑 DP的全部微粒的某一物理量 （ 粒數(shù)或質(zhì)量 ） 占微粒群該物理量的百分數(shù)表示 。 隨著粒徑 DP的增大 ， D(D)值應(yīng)逐漸增大 ， 當 DP→最大時 D(D)=1， 全部漏到篩下 。 ? ? ? ? ? ??? ??? PP D PDP dDDDDDD 00?? 5) 雙峰和多峰分布 即微粒的頻率分布曲線中出現(xiàn)了兩個或兩個以上的峰值 ， 一般不會出同在固體微粒中 ， 教材圖 114， 圖115分別是兩種液體霧化后的氣溶膠微粒 ， 機油和DOP氣溶膠 。 DOP全稱為鄰笨二甲酸二辛脂，常用來作檢測高效過率器過濾效率的塵粒源。其加熱發(fā)生的 DOP粒子近似認為單分散相， dp≈ m， 加壓噴射形成的DOP霧則為多分散相。用 DOP粒子計數(shù)測量過濾器效率的方法稱 DOP法。 （ 2） 粒徑的正態(tài)分布和對數(shù)正態(tài)分布 正態(tài)分布是自然界和工程技術(shù)的統(tǒng)計量中最普遍的分布規(guī)律 ,我們所討論的微粒的分布也不例外 ， 也基本上服從正態(tài)分布 。 那么正態(tài)概率密度曲線即正態(tài)分布曲線就是服從某正態(tài)分布的一群微粒的頻率分布曲線 ， 其頻率分布值可由概率密度函數(shù)來表示 。 ? ?? ?22221????Dd ied??? ? ????nii DdN21?? ?? ??? ??iiinDdn2? 服從正態(tài)分布的微粒各其累積分布頻率在正態(tài)概率紙上是一條直線 ， 不完全服從則畫不出直線 . 潔凈技術(shù)遇到的微粒 ， 大部分近似服從正態(tài)分布 。 為了利用正態(tài)分布在正態(tài)概率紙上累積分布為直線這一特性 ， 對于非正態(tài)分布的微粒樣本以對數(shù)坐標作為橫坐標 ， 對粒徑 （ 區(qū)間 ） 取對數(shù)作粒徑組距 ， 采用頻率分布方法 ， 就能得到接近正態(tài)分布的曲線 ， 圖 120是圖 111經(jīng)對數(shù)處理后的分布圖形 ， 那么在對數(shù)正態(tài)概率紙上其累積分布就是一條直線 ， 圖 122上曲線 3是圖 111在對數(shù)概率坐標紙上的分布 ， 因是非正態(tài) ，所以有個別點有一定離差 ， 這就是所謂的對數(shù)正態(tài)分布 。 不同的微粒樣本 ， 其分布在對數(shù)正態(tài)概率紙上是不同的直線 。 （ 3） 在雙對數(shù)紙上的粒徑分布 潔凈環(huán)境空氣中所涉及到的各種粒徑的灰塵粒子在雙對數(shù)坐標紙上按粒徑的粒數(shù)分布接近平行的直線（ 斜率基本相同 ） ， 分布規(guī)律一樣 ， 這是很重要的一個性質(zhì) 。 右圖是一直潔凈室空氣中灰塵粒徑與粒數(shù)在雙對數(shù)紙上的分布關(guān)系 ， 我們依據(jù)該直線只要測出某 一粒徑的濃度 （ 個 /L） 就能 方便地查出任一其它粒徑塵 微的顆粒數(shù) ， 不同潔凈級別 的潔凈室都有一條分布直線 ， 都幾乎平行 。 2 室外空氣中的懸浮微粒 ——大氣塵 ? 大氣塵是空氣凈化的直接處理對象。 ? 大氣塵的概念，來源、成分、濃度和分布等方面的情況。 ? 當掌握了微粒的一般分布持性以后，就便于進一步研究室外空氣中的懸浮微粒即大氣塵的若干性狀。 2 室外空氣中的懸浮微粒 ——大氣塵 大氣塵的概念 章名即為意義 ， 包括固體微