空气净化除菌与调节设备1

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1、生物工程设备第十二章空气净化除菌与调节设备空气净化除菌与调节设备12.1空气净化除菌的方法与原理12.2空气介质过滤除菌设备12.3空气调节设备12.1空气净化除菌的方法与原理12.1.1生物工业生产对空气质量的要求1．空气中微生物的分布空气中经常可检查到一些细菌及其芽孢、酵母、霉菌和病毒。它们在空气中的含量随环境的不同而有很大的差异。一般干燥寒冷的北方空气含菌量较少，而潮湿温暖的南方空气含菌量较多；人口稠密的城市比人口稀少的农村空气含菌量多；地平面比高空的空气含菌量多。虽然各地空气中微生物的分布是随机的，但它们的数量级可以认为是103～104个／m3。12.1空气净化除菌

2、的方法与原理2．生物工业生产对空气质量的要求生物工业生产中，由于所用菌种的生产能力强弱、生长速度的快慢、发酵周期的长短、分泌物的性质、培养基的营养成分和PH值的差异等，对所用空气的质量有不同的要求。生物工业生产所用的“无菌空气”，是指通过除菌处理使空气中含菌量降低到零或极低，从而使污染的可能性降至极小。一般按染菌概率为10-3来计算，即1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1次染菌。12.1空气净化除菌的方法与原理12.1.2空气净化除菌方法空气除菌就是杀灭或除去空气中的微生物。1．热杀菌热杀菌是一种有效的、可靠的杀菌方法。工业生产上常利用空气压缩时放出的热量进行加热保温杀

3、菌。2．辐射杀菌从理论上说，超声波、X射线、β射线、γ射线、紫外线等都能破坏蛋白质活性而起杀菌作用。但应用较广泛的还是紫外线，它的波长在253.7～265nm时杀菌效力最强，它的杀菌能力与紫外线的强度成正比，与距离的平方成反比。紫外线通常用于无菌室等空气对流不大的环境下消毒杀菌。12.1空气净化除菌的方法与原理3．静电除菌静电除尘法能除去空气中的水雾、油雾、尘埃和微生物等，且消耗能量小，空气压力损失小，设备也不大。但对设备维护和安全技术措施要求较高。常用于洁净工作台、洁净工作室所需无菌空气的预处理，再配合高效过滤器使用。静电除尘是利用静电引力吸附带电粒子而达到除菌除尘目的。

4、悬浮于空气中的微生物，其孢子大多带有不同的电荷，没有带电荷的微粒在进入高压静电场时都会被电离变成带电微粒，但对很小的微粒效率较低。12.1空气净化除菌的方法与原理４．过滤除菌　过滤除菌是目前生物工业生产中最常用、最经济的空气除菌方法，它采用定期灭菌的干燥介质来阻截流过的空气所含的微生物，从而获得无菌空气。常用的过滤介质按孔隙的大小可分成两大类：一类是介质间孔隙大于微生物，故必须有一定的厚度才能达到过滤除菌目的；而另一类是介质的孔隙小于微生物，空气通过介质，微生物就被截留于介质上，这称之为绝对过滤。前者有棉花、活性炭、玻璃纤维、有机合成纤维、烧结材料（烧结金属、烧结陶瓷、烧结

5、塑料）等，后者有微孔超滤膜等。12.1空气净化除菌的方法与原理12.1.3介质过滤除菌机理空气的过滤除菌原理与通常的过滤原理不一样，由于空气中气体引力较小，且微粒很小，常见悬浮于空气中的微生物粒子大小在0.5～2μm，而空气过滤常用的过滤介质如棉花，它的纤维直径一般为16～20μm，当充填系数为8％时，棉花纤维所形成网格的孔隙为20～50μm。微粒随空气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网格阻碍气流前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向而绕过纤维前进。12.1空气净化除菌的方法与原理1．惯性冲击滞留作用机理　惯性冲击滞留作用是空气过滤除菌的重要作用。当微粒随气流以一定的速度垂

6、直向纤维方向运动时，空气受阻即改变运动方向，绕过纤维前进。而微粒由于它的运动惯性较大，未能及时改变运动方向，直冲到纤维表面，由于摩擦黏附，微粒就滞留在纤维表面，这称为惯性冲击滞留作用。空气流速是影响惯性冲击滞留效率的重要因素。空气流速下降，惯性冲击滞留效率也下降。滞留效率为零时的气流速度称为惯性冲击的临界速度。12.1空气净化除菌的方法与原理2．拦截滞留作用机理　气流速度下降到临界速度以下时，微粒就不能因惯性冲击而滞留在纤维上，捕集效率显著下降。但实践证明，随着气流速度的继续下降，纤维对微粒的捕集效率又有回升，说明有另一种机理在起作用，这就是拦截滞留作用机理。当微生物等微粒

7、随低速气流慢慢靠近纤维时，微粒所在的主导气流受纤维所阻而改变流动方向，绕过纤维前进，并在纤维的周边形成一层边界滞流区。滞留区的气流速度更慢，进到滞留区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被粘附滞留，称为拦截滞留作用。12.1空气净化除菌的方法与原理3．布朗扩散作用机理　直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线热运动，称为布朗扩散。布朗扩散的运动距离很短，在较大的气速或较大的纤维间隙中是不起作用的。但在很小的气流速度和较小的纤维间隙中却能使微粒靠近纤维而被黏附，称为布朗扩散作用机理。4．重力沉降作用机理　重力沉降是一