空气过滤器
(1)纤维状及颗粒状介质过滤器
图1是深层棉花、活性炭过滤器的结构。
以纤维状或颗粒状介质层为滤床的过滤器为立式圆筒形,内部填充过滤介质,以达到除菌的目的。
空气过滤器的尺寸主要是确定过滤器的内径D和有效过滤的高度,最后定出整个过滤器的高度尺寸。过滤器的内径D可以根据空气量及流速求出:

流速一般取0.2~0.5m/s,按操作情况而定,尽量使过滤器在较高过滤效率的气流速度区运行。通过过滤器的压力降一般为0.02~0.05MPa。目前有的过滤器控制的流速较低仅为0.1~0.2m/s,相应的压力降也较小。
过滤器的有效过滤介质高度L的决定,一般在实验数据的基础上,按对数穿透定律进行计算。但由于滤层太厚,耗用棉花太多,安装困难,阻力损失很大,故工厂常用活性炭作间层,以改善这些因素。这本来是不符合计算要求的。通常总的高度L中,上下棉花层厚度为总过滤层的1/4~1/3,中间活性炭层为1/2~l/3,在铺棉花层之前先在下孔板铺上一层30~40目的金属丝网和织物(如麻布等),使空气均匀进入棉花滤层。填充物的装填顺序如下:
孔板→铁丝网→麻布→棉花→麻布→活性碳→麻布→棉花→麻布→铁丝网→孔板
装填介质时要求紧密均匀,压紧一致。压紧装置各厂不一,可以在周边固定螺栓压紧,可以用中央螺栓压紧,也可以利用顶盖的密封螺栓压紧,其中利用顶盖压紧比较简便。有些工厂为了防止棉花受潮下沉后松动,在压紧装置上加装缓冲弹簧,弹簧的作用是保持在一定的位移范围内对孔板的—定压力。
在填充介质区间的过滤器圆筒外部有装夹套的,夹套的作用是在消毒前后对过滤介质加热,在北方也可以作为冬天温度太低时保温用。如果仅作为消毒后吹干的加热用,则对直径大的过滤器来说效果很低,热量很难从周边传到过滤器中部。同时使用温度也要十分小心控制,温度过高,则容易使棉花焦化而局部丧失过滤效能,甚至有烧焦着火的危险。
空气一般从下部圆筒切线方向通入,从上部圆筒切线方向排出,以减少阻力损失,出口不宜安装在顶盖,以免检修时拆装管道困难。
过滤器上方应装有安全阀、压力表,罐底装有排污孔,以便经常检查空气冷却是否完全,过滤介质是否潮湿等。
(2)平板式纤维纸分过滤器
这种过滤器是适应充填薄层的过滤板或过滤纸,其结构如图所示。它由简身、顶盖、滤层、夹板和缓冲层构成。空气从筒身中部切线方向进入,空气中的水雾、油雾沉于筒底,由排污管排出,空气经缓冲层通过下孔板经薄层介质过滤后,从上孔板进入顶盖经排气孔排出。缓冲层可装填棉花、玻璃纤维或金属丝网等。顶盖法兰压紧过滤孔板并用垫片密封,上下孔板用螺栓连接,以夹紧滤纸和密封周边。为了使气流均匀进入和通过过滤介质,在上下孔板应先铺上30~40目的金属丝网和织物(麻布),使过滤介质(滤板或滤纸)均匀受力,夹紧于中间.周边要加橡胶圈密封切勿让空气走短路。过滤孔板既要承受压紧滤层的作用,也要承受滤层两边的压力差,孔板的开孔一般为5~10mm,孔的中心距为10~20mm。
过滤器的直径可由公式确定,空气在过滤器内的流速为0.5~1.5m/s,且阻力很小,未经树脂处理的单张滤纸在空气流速为3.6m/s时仅为29.4Pa(3mmHg)。经树脂处理或混有木浆的滤纸。阻力稍太。
(3)管式过滤器
平板式过滤器过滤面积局限于圆筒的截面积。当过滤面积要求较大时,则设备直径很大。若将过滤介质卷装在孔管上,如图14-9所示,这样,总的过滤面积要比平板式大很多。但港装滤纸时要防止空气从纸缝走短路,这种过滤器的安装和检查比较困难。为了防止孔管密封的底部死角积水,封管底盖要紧靠滤孔。


(4)折叠式低速过滤器
在一些要求过滤阻力损失很小,过滤效率比较高的场合,如洁净工作台、洁净工作室或自吸式发酵罐等,都需要设计、生产一些低速过滤器来满足它们的需要。超细纤维纸的过滤特性是气流速度越低,过滤效率越高。为了将很大的过滤面积安装在较小体积的设备内,可将长长的滤纸折成瓦楞状,安装在楞条支撑的滤框内,滤纸的周边用环氧树脂与滤框粘结密封。滤框有木制和铝制两种规格,需要反复杀菌的应采用铝制滤框,使用时将滤框用螺栓固定压紧在过滤器内,底部用垫片密封。
选择过滤器时,应按通过空气的体积流量和流速进行计算。一般选择流速在0.025m/s以下,这时通过的压力损失约为20×133.3Pa。超细纤维的直径很小,间隙很窄,容易被微粒堵塞孔隙而增大压力损失。为了提高过滤器的过滤效率和延长滤芯寿命,一般都加中效过滤设备,或采用静电除尘配合使用。目前,我国一般采用玻璃纤维或泡沫塑料的中效过滤器配合使用;这样较大的微粒和部分小微粒被中效过滤器滤去,以减少高效过滤表面的微粒堆积和堵塞过滤网格的现象。当使用时间较长,网格堵塞,阻力增大到40mmHg时,就应该更换新的滤芯。