2.3 Основні характеристики hepa-фільтрів

Ефективність фільтрації: HEPA-фільтри мають ефективність фільтрації не менше 99,97%, що означає, що вони здатні затримати 99,97% частинок розміром 0,3 мікрона та більше. Це включає бактерії, грибки, віруси та інші шкідливі частинки.

Конструкція: HEPA-фільтри зазвичай складаються зі спеціальних волокон, таких як скловолокно або мікрофібра, які утворюють густу мережу. Ця конструкція забезпечує високу площу фільтрації та забезпечує ефективне затримання частинок.

Розмір пор: HEPA-фільтри мають заданий розмір пор, який визначає максимальний розмір частинок, які можуть пройти через фільтр. Зазвичай розмір пор для HEPA-фільтрів становить 0,3 мікрона. Це обумовлено фактом, що частинки цього розміру найбільш важкі для затримання і вважаються найбільш викликаючими проблеми в умовах стерильності.

Підтримка тиску: HEPA-фільтри мають високу опірність для протоку повітря через них. Тому вони вимагають певної системи підтримки тиску, щоб забезпечити надійну та ефективну фільтрацію.

HEPA-фільтри широко використовуються в умовах, де необхідно забезпечити асептичність і уникнути введення бактерій та інших мікроорганізмів у виробничий процес. Крім того, для ефективної стерилізації повітря та рідин в процесі виробництва можуть використовуватися й ультрафільтраційні системи, такі як ультрафільтраційні мембрани.

Природа забруднювачів твердих часток, наприклад їхні фізичні, хімічні та біологічні властивості; рівень концентрації; і спектр розмірів є факторами, які впливають на ГП чи обладнання. [5]

Рис 2.1 Структура HEPA фільтру

2.4 Принцип роботи і фізичні явища

EPA-фільтри розраховані на фільтрацію невеликих частинок. Ці частинки уловлюються волокнами за допомогою наступних механізмів (рис 2.2)

Ефект зачеплення проявляється, якщо лінія струму повітря проходить близько (на відстані порядку товщини волокна або ближче) до фільтрувального волокна. Частинки прилипають до волокон.

Ефект інерції проявляється для великих частинок. Завдяки великій інерції частинки великого діаметра не здатні огинати волокна, слідуючи викривленою траєкторією в потоці повітря, і затримуються в одному з них. Тому вони продовжують прямолінійний рух до безпосереднього зіткнення з перешкодою. Цей ефект збільшується зі зменшенням простору між волокнами та збільшенням швидкості повітряного потоку.

Ефект дифузії є зіткнення дрібних частинок забруднень, з діаметром менше 0,1 мкм, з частками газу з наступним уповільненням перших при проходженні через фільтр. Такі частинки починають здійснювати рухи в сторони ліній повітряного потоку на відстані, що перевищують їх діаметр.

Така поведінка подібна до броунівського руху і збільшує ймовірність того, що частка зупиниться остаточно під дією одного з вищевказаних механізмів. При низьких швидкостях повітряного потоку цей механізм стає домінуючим.

Електростатичне прилипання відбувається, якщо частка і волокно заряджені протилежно. Оскільки питома сила цього тяжіння визначається ставленням заряду до маси частки, воно стає ефективнішим для малих частинок.

Дифузійний механізм переважає при фільтрації частинок діаметрами менше 0,1 мкм. Зачеплення та інерція переважають для частинок понад 0,4 мкм у діаметрі. Частинки розміром близько 0,2-0,3 мкм фільтруються не настільки ефективно, вони називаються Most Penetrating Particle Size (MPPS). Клас фільтра визначається саме за MPPS.

Рис 2.2 Механізм роботи фільтру

Ефективність систем HEPA-фільтрації (рис 2.3) або обладнання може бути вплинута наступними факторами:

Рівень концентрації забруднювачів: Висока концентрація забруднювачів може зменшити ефективність фільтраційної системи, оскільки велика кількість забруднюючих часток може перевантажити фільтри і спричинити їх засмічення.

Розмір і спектр забруднюючих часток: Різні фільтри мають різну ефективність у вилученні часток різного розміру. Деякі фільтри можуть бути більш ефективними у вилученні менших часток, тоді як інші можуть бути більш ефективними у вилученні більших часток. Спектр розмірів забруднюючих часток також може впливати на ефективність фільтрації.

Вологість повітря: Деякі фільтри можуть бути чутливі до вологості повітря. Висока вологість може зменшити ефективність фільтрації, оскільки вологість може сприяти розвитку мікроорганізмів на фільтрах або забруднювати їх поверхню.

Стан та обслуговування фільтрів: Регулярне обслуговування та заміна фільтрів є важливими для забезпечення оптимальної ефективності системи. Засмічені або пошкоджені фільтри можуть не здатні належним чином утримувати забруднюючі частки.

Дизайн системи: Дизайн системи фільтрації, включаючи розташування фільтрів, проток повітря та ущільнення, може впливати на ефективність фільтраційної системи. Оптимальний дизайн системи може забезпечити максимальну ефективність фільтрації.

Тривалість експлуатації: Тривалість експлуатації фільтрів також може впливати на їх ефективність. Деякі фільтри можуть втрачати ефективність з часом через засмічення або зношування, тому регулярна заміна фільтрів є важливою для підтримки ефективної фільтрації.

Рис 2.3 Ефективність зачеплення частинок і очищення