ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
приближаются к преграде и осаждаются (рис. 7).
Для частиц диаметром 1 – 10 мкм осаждение происходит в ламинарном ре-
жиме под действием сил тяжести и подчиняется закону Стокса.
Диффузионный эффект за счет броуновского движения в результате которого
частицы могут проходить путь соизмеримый с расстоянием между волокнами
фильтрующего материала, и проявляется для частиц диаметром менее 1 мкм.
Осаждение под действием электростатических сил возможно в двух случаях. Во-первых,
когда частицы начинают движение, уже имея заряд, противоположный заряду на поверхности
волокна, и во-вторых, когда заряжено только волокно и противоположный заряд приобретается
частицами через индукцию. Изучение знака зарядов, переносимых сухими спорами некоторых
микроорганизмов, показало, что 75 % спор имеют отрицательный заряд, 15 % – положительный и
10 % – нейтральный. Эффект электростатического осаждения усиливается тем, что прохождение
сухого воздуха вызывает образование сильных зарядов на многих видах стеклянных и синтетиче-
ских волокон.
После того как аэрозольная частица под действием силы инерции, силы тяже-
сти, диффузии или электрического взаимодействия приблизится к поверхности фильтрующего материала на
расстояние, соизмеримое с ее диаметром, происходит касание этой поверхности и захват (прилипание) части-
цы. После этого частицы, как правило, очень прочно удерживаются на поверхности фильтрующего материала
под действием различных сил, например ван-дер-ваальсовых. Эффект непосредственного касания частицей по-
верхности может проявиться и вне связи с другими механизмами осаждения, когда частица случайно попадает
в зону потока, примыкающую к поверхности фильтрующего материала (рис. 8), где d
ч
– диаметр частицы, d
в
–
диаметр волокна.
Все перечисленные механизмы действуют одновременно и в зависимости от условии скорости потока,
диаметра и плотности частиц, типа фильтрующего материала и др., один или несколько из них являются доми-
нирующими. Роль седиментационного, диффузионного и электростати-
ческого эффектов возрастает с уменьшением скорости воздушного пото-
ка, а роль инерционного эффекта уменьшается.
Ситовой метод задержки частиц проявляется, когда размер частицы
превышает расстояние между волокнами или гранулами фильтрующего
материала. Для большинства фильтров тонкой очистки этот механизм
приводит к задержке лишь крупных частиц диаметром несколько десят-
ков микрон. При необходимости более надежной, гарантированной сте-
рилизации воздуха используются фильтрующие материалы с калибро-
ванными отверстиями размером 0,1 – 0,5 мкм, задерживающие частицы
только благодаря ситовому эффекту.
Эффективность стерилизации при фильтровании оценивается по коэффициенту проскока
100
0
п
⋅=
Х
Х
K
,
где Х – концентрация микроорганизмов в воздухе после системы очистки, кл/м
3
; Х
0
– концентрация микроорга-
низмов в воздухе до системы очистки, кл/м
3
.
Коэффициент проскока для ферментаторов должен быть не более 10
–8
– 10
–11
%. Величина коэффициента про-
скока зависит от скорости воздушного потока, размера частиц и носит экстремальный характер (рис. 9).
Установлено, что наиболее проникающие частицы при обычно применяемых скоростях фильтрации имеют
диаметр порядка 0,01 – 0,1 мкм.
Математическая модель осаждения частиц аэрозоля при фильтровании имеет вид
НV
X
X
ф
0
ln =
,
где Н – глубина фильтра, м; V
ф
– константа фильтрации, м
–1
.
Константа фильтрации зависит от размеров и плотности частиц аэрозоля, диаметра волокна и плотности
его упаковки, скорости воздуха, влажности, температуры. Иногда константу фильтрации выражают через тол-
щину фильтрующего слоя Н
90
, необходимого для улавливания 90 % частиц от их начального содержания
90ф
0
0
1,0
ln НV
X
X
=
⋅
;
90
ф
3,2
Н
V =
.
Константу фильтрации определяют экспериментально и рассчитывают глубину фильтра при заданном ко-
эффициенте проскока.
На практике для определения общей обсемененности воздуха до очистки используют седиментационный и
аспирационный методы.
Для ориентировочного и сравнительного определения загрязненности воздуха наиболее прост седиментационный метод, при
котором учитывается общее количество микроорганизмов, осевших на агаровую пластинку открытой чашки Петри за единицу
времени. Чашки оставляют открытыми 5, 10 или 15 мин (время экспозиции) в зависимости от загрязнения воздуха
Для расчета пользуется формулой, предложенной В.Л. Омелянским, согласно которой на поверхность чаши в 100 см
2
оседает
в течение 5 мин столько организмов, сколько их содержатся в 10 л воздуха.
Общее количество микроорганизмов в 1м
3
воздуха при седиментационном методе
τ
⋅
⋅
⋅
=
S
a
x
1005100
сед
Рис. 7. Схема осаждения час-
тиц
под действием сил инерции
d
ч
Рис. 8. Схема улавливания частиц
путем касания
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- …
- следующая ›
- последняя »
