1. Principio básico de filtración El principio de filtración del material filtrante es muy complicado y no puede considerarse simplemente como una función de tamiz que intercepta partículas más grandes que el espacio y permite el paso de partículas más pequeñas que el espacio. Debido a que las partículas inhalables que protege el material del filtro de protección respiratoria están todas en el nivel de micras, y este tamaño de partícula es mucho más pequeño que los espacios en el material del filtro, un simple efecto de filtrado no puede explicar la alta eficiencia de filtración del material del filtro. También habrá una alta resistencia respiratoria. El principio de filtración también está relacionado con el tamaño de las partículas, e incluye principalmente difusión, interceptación, inercia, sedimentación por gravedad, adsorción electrostática, etc., como se muestra en la Figura 1. El uso adecuado de estos principios de filtración no solo puede mejorar la eficiencia de la filtración, pero también reduce la resistencia respiratoria y coordina bien cada rendimiento de filtrado. El principio básico de la interceptación es tratar las partículas idealmente como partículas que sólo tienen volumen pero no masa. Las partículas siguen completamente el flujo de gas y tienen las mismas propiedades que la dirección del flujo de gas. Cuando el gas fluye a través de cada capa de fibras, las fibras intrincadamente dispuestas en la capa de fibras forman innumerables espacios de diferentes tamaños. Cuando las partículas de cierto tamaño siguen el flujo de gas y apenas alcanzan la superficie del colector, y el radio de las partículas es mayor que la distancia entre la línea de corriente y el colector, las partículas se adhieren al colector y se depositan en la superficie del colector. Este efecto se llama efecto de intercepción. Cuando el diámetro de las partículas es mayor que los espacios en el material filtrante, se denomina efecto tamiz y generalmente se considera un efecto de interceptación especial. En general, se cree que el efecto de interceptación es ineficaz para partículas de menos de 0,05 micrones, y es obvio que las partículas con diámetros más grandes y superficies más rugosas tienen más probabilidades de ser interceptadas por cuerpos capturados. La eficiencia de interceptación se muestra en la Figura 2. Las partículas más grandes no tienen un efecto de difusión significativo, pero tienen mayor inercia. En este momento, el impacto inercial aumentará efectivamente la probabilidad de contacto entre las partículas y el colector. Cuando las partículas siguen el flujo de aire y encuentran obstáculos como trampas, el gas naturalmente las sorteará fácilmente. Sin embargo, las partículas más grandes tienen mayor inercia, por lo que en algunos lugares con curvaturas más grandes o mayores giros del flujo de aire, el gas naturalmente las sorteará fácilmente. está en una determinada posición, no puede girar con el flujo de aire, por lo que golpea directamente el cuerpo receptor y es capturado. En pocas palabras, cuanto mayor es el tamaño y la masa de las partículas, mayor es la inercia. Cuanto mayor es el caudal de gas, mayor es la fuerza de inercia que reciben las partículas. La posibilidad de escapar de la línea de corriente al girar al encontrar obstáculos aumenta. Cuanto más grande sea, mayor será la posibilidad de golpear y permanecer en la superficie de la fibra. En general, se cree que el impacto inercial de partículas superiores a 0,5 micrones es más significativo. El efecto de interceptación y la eficiencia del impacto inercial se muestran en la Figura 3. La difusión juega un papel importante principalmente en partículas de 0,1 micrones o menos. Cuando el tamaño de partícula es muy pequeño, el movimiento browniano será su principal modo de movimiento, lo que interferirá en gran medida con su movimiento con el flujo de aire e incluso puede desviarse de la dirección. del flujo de aire y no se mueve con el flujo de aire. El movimiento browniano se difunde aleatoriamente a los cuerpos de captura en el material del filtro y es interceptado. Efecto de difusión, como se muestra en la Figura 4. En términos generales, cuanto más pequeño es el tamaño de las partículas, más lento es el flujo de gas, más intenso es el movimiento browniano, mayor es el rango de difusión de las partículas, más obvio es el efecto de difusión y más fácil es capturarlo por el material del filtro. . A temperatura normal, el rango de movimiento browniano de partículas de 0,1 micrones por segundo puede alcanzar los 17 micrones. Se puede observar que, en comparación con el tamaño de las partículas mismas, su rango de difusión es extremadamente grande, lo que aumenta en gran medida la probabilidad de que choquen. La trampa y se asientan. , macroscópicamente hablando, las partículas de este tamaño son fácilmente filtradas por el material filtrante. Sin embargo, el efecto de difusión es extremadamente limitado para partículas de 0,5 micrones o más. Cuando el tamaño de la partícula aumenta, su movimiento browniano se debilita drásticamente y no puede soportar su difusión aleatoria fuera de la línea de corriente. Por lo tanto, no puede golpear el colector de manera más efectiva y ser capturada, pero cuando el tamaño de las partículas aumenta, otros mecanismos de filtración desempeñarán su papel principal. El efecto de sedimentación por gravedad es más obvio entre las partículas más grandes. Cuando se mueven con el flujo de aire, debido al efecto de la gravedad, naturalmente habrá un movimiento hacia abajo. Es muy probable que las partículas sean interceptadas por el grupo capturado durante la caída. proceso, asentándose así en la fibra filtrante. La calidad del efecto de sedimentación por gravedad también está relacionada con la dirección del flujo del aire filtrado. Cuando la dirección del flujo de aire es a lo largo de la dirección de la gravedad, es más propicio para la sedimentación por gravedad para promover que las partículas se caigan de la línea de corriente y se sedimenten. en el colector, mejorando así la eficiencia de filtración. Cuando la dirección del flujo de aire es a lo largo de la dirección de la gravedad, cuando la dirección de la gravedad es opuesta, la tendencia de la sedimentación por gravedad a separarse de la línea de corriente se debilita hasta cierto punto y la filtración la eficiencia se reduce. Cuanto mayor es el tamaño de las partículas, más pesada es la masa, mayor es la gravedad y más significativo es el efecto de sedimentación por gravedad. Sin embargo, la sedimentación por gravedad es sólo un efecto de filtrado auxiliar, y la sedimentación por gravedad no se puede realizar deliberadamente porque las partículas son en su mayoría de tamaño más pequeño. El uso limitado de la sedimentación por gravedad puede mejorar el rendimiento de filtración del material filtrante. En términos generales, sólo se pueden considerar partículas de 1 micrón o más para la sedimentación por gravedad. Como se muestra en la Figura 5, según la combinación de múltiples principios de filtración, habrá un rango de tamaño de partículas que será el más difícil de filtrar. Generalmente se cree que este rango está entre 0,05 micrones y 0,5 micrones, de los cuales la prueba estándar El tamaño de las partículas es de aproximadamente 0,3 micrones, aquí dentro del rango. Debido a que las partículas de aire se cargan fácilmente debido a colisiones, fricción y otras razones, las partículas con cargas opuestas se atraen y chocan entre sí, y se combinarán en partículas más grandes. También es más probable que las partículas más grandes sean interceptadas y filtradas debido a la colisión inercial y Efectos de interceptación, mejorando así la eficiencia de filtración. Las partículas con la misma carga se repelen entre sí y la fuerza sobre las partículas es más desigual e intensifica el movimiento browniano, por lo que el efecto de difusión es más obvio y aumenta la probabilidad de ser capturado por el objeto atrapado, aumentando así la eficiencia de filtración. . Otro efecto más directo es la atracción mutua entre partículas cargadas y fibras filtrantes cargadas, etc. Estos se denominan efectos de fuerza electrostática. El principio fundamental de la fuerza electrostática es absorber partículas cargadas en el aire a través de la carga en la superficie de la fibra, por lo que los materiales filtrantes cargados polarizados generalmente se utilizan para absorber partículas y mejorar la eficiencia de la filtración.
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2022T/AQB 14-2022 Tela no móvil fundida y soplada de polipropileno para mascarillas: métodos de prueba para filtración