高效過(guò)濾器微米級(jí)和納米級(jí)顆粒的工作原理及發(fā)展

喜歡郊游的人都有這樣的感受：生活在城里，空氣污染厲害，像罩著一層薄霧；而一出城，無(wú)論到廣袤的田野，還是青山綠水之間，頓時(shí)會(huì)讓人感到空氣清新，心曠神怡。這些現(xiàn)象表明，自然空氣中存在著大量的微小顆粒，城市和鄉(xiāng)村的感受不同，只不過(guò)是空氣中的含塵濃度不同而已。濟(jì)南車間凈化工程公司

為了降低空氣中的含塵濃度，科學(xué)工作者想出了一個(gè)好方法，那就是對(duì)空氣進(jìn)行逐級(jí)過(guò)濾。有點(diǎn)類似于用多個(gè)孔徑不同的篩子逐級(jí)對(duì)沙子進(jìn)行篩選那樣。當(dāng)然空氣過(guò)濾的機(jī)理要比篩沙子復(fù)雜得多。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，<300 nm 的顆粒主要靠布朗運(yùn)動(dòng)俘獲，而>300 nm的顆粒則主要靠慣性運(yùn)動(dòng)被俘獲。于是就采用不同濾料，研制出了專門用于空氣過(guò)濾的初效、中效、中高效、高效和超高效過(guò)濾器產(chǎn)品。通過(guò)這些產(chǎn)品的過(guò)濾，可以將空氣中大于10μm、1.0μm、0.5μm、300 nm、100 nm甚至更小的顆粒從空氣中過(guò)濾掉。

利用這一原理建構(gòu)成的，當(dāng)然還需配備空調(diào)及其他設(shè)施的，對(duì)外界保持一定壓差的密閉環(huán)境，我們稱之為無(wú)菌間、潔凈間、超凈間等等。在這些特殊的工作室內(nèi)，空氣中的含塵量是非常少，非常少的，可以達(dá)到將所有細(xì)菌，甚至更小顆粒均拒之門外的程度。

通過(guò)以上兩個(gè)概念的陳述，現(xiàn)在可以切入主題了。那就是如此小的微米級(jí)和納米級(jí)的顆粒到底是如何被檢測(cè)到的?在黑暗中的小木屋里面，有一縷陽(yáng)光通過(guò)墻上的小孔斜向射了進(jìn)來(lái)，頓時(shí)漆黑中出現(xiàn)了一條細(xì)細(xì)的光柱。當(dāng)你睜大眼睛靠近這光柱時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)有無(wú)數(shù)細(xì)小的光點(diǎn)充滿其中，上下翻滾，這些就是空氣中的微?；蚧覊m，能看到的還屬于大顆粒，更多細(xì)小的我們無(wú)法看到。科學(xué)家們就是利用這一特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、研究，發(fā)明了精度很高的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器。它不但能夠測(cè)出粒徑的范圍，還能定量地測(cè)出單位體積內(nèi)粒子的數(shù)量。你看這一發(fā)明有多巧妙！在這里對(duì)照?qǐng)D1簡(jiǎn)單介紹一下它的工作原理。

從圖 1 中可以看出，在真空泵的作用下，所取得的空氣樣本進(jìn)入敏感裝置，但應(yīng)該是嚴(yán)格地按直線進(jìn)入，并通過(guò)防止激光頭受污染的同軸套。空氣中的粒子便對(duì)激光照射的光束產(chǎn)生反射，這散射光通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)而被聚焦于光電管上，在光電管的輸出端便形成了脈沖，脈沖的幅度正比于粒徑。脈沖的數(shù)量相當(dāng)于進(jìn)入計(jì)數(shù)器的粒子數(shù)。這樣我們就可以通過(guò)測(cè)量而得到看不見(jiàn)、摸不著的微米級(jí)和納米級(jí)粒子的數(shù)量和粒徑的第一手資料了。

有幾點(diǎn)在這里值得一提：

（1）納米技術(shù)（包括納米結(jié)構(gòu)技術(shù)，納米材料技術(shù)，納米測(cè)量技術(shù)等）屬于新興的科技前沿技術(shù)，前景十分寬廣，有很多國(guó)家都想爭(zhēng)奪這領(lǐng)域的制高點(diǎn)，尤其是美國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，在這一領(lǐng)域明顯領(lǐng)先于其他國(guó)家。

（2）作為發(fā)展中國(guó)家，我們中國(guó)在納米技術(shù)的研發(fā)方面也投入了很多精力，并努力趕超發(fā)達(dá)國(guó)家。據(jù)報(bào)道，在測(cè)量粒徑方面，美國(guó)達(dá)到了3 nm，日本達(dá)到了l nm，而中國(guó)也已經(jīng)達(dá)到了7 nm。雖有差距但已不遠(yuǎn)了。

（3）新的國(guó)家發(fā)展計(jì)劃已將高科技的納米研發(fā)基地確定在蘇州工業(yè)園區(qū)，這對(duì)蘇州來(lái)說(shuō)，是榮幸，更是責(zé)任！

（4）通過(guò)努力，由蘇凈公司發(fā)起的聯(lián)合中科院蘇州納米所等單位參與的中國(guó)納米技術(shù)委員會(huì)蘇州分會(huì)的組建工作正在申請(qǐng)和逐級(jí)審批的進(jìn)程之中，目前已得到了上級(jí)主管部門的肯定和認(rèn)可，這是我們服務(wù)于納米技術(shù)領(lǐng)域人的一件大事。

（5）世界范圍內(nèi)納米技術(shù)的研究正不斷升溫，因?yàn)樾碌陌l(fā)現(xiàn)、新的發(fā)明正不斷改變著我們的生活，而納米級(jí)的檢測(cè)手段和測(cè)量裝置還處于初級(jí)階段，還有待于發(fā)展和提高。歡迎有志于該領(lǐng)域的人們，尤其是青年朋友加入到這一行列，為改善現(xiàn)狀開(kāi)拓未來(lái)，出一把力，發(fā)一分光。