防尘口罩是专用于防止粉尘进入人体呼吸系统,那这个防尘作用是怎么发挥的呢?我们一起来看一下防尘口罩的过滤机理,就可以一探究竟了。
一、冲击作用、惯性作用——表面过滤
冲击作用:在含尘气流接近纤维时,粒径和风速都较大的粉尘颗粒与纤维发生接触或碰撞,被纤维截留。
惯性作用:含尘气流通过过滤材料弯曲的网状通道时,其中动量较大的粉尘颗粒由于惯性作用会偏离流线方向,与纤维发生碰撞而被截留。对口罩而言,粒径较大、密度较高、速度较快的粉尘颗粒的惯性沉积作用比较明显。(补充说明:动量指物体质量和速度的乘积;粒径指粉尘颗粒的直径。)
二、扩散作用——深层过滤
气流中的粉尘微粒与气体分子碰撞会产生随机的布朗运动,导致微粒做无规则的运动;当含尘气流接近或穿过滤料时,这种运动会导致微粒发生扩散及与纤维发生随机碰撞,从而被收集(沉积)在纤维棉上。当颗粒和风速都较小时,扩散沉积作用比较明显。
三、静电作用(分子作用)——静电过滤
当含尘气流与纤维表面的距离≤粉尘颗粒的半径r时,粒径较小的粉尘颗粒由于和纤维出现分子吸引力(分子作用)而被纤维吸附捕集。换种说法,就是粉尘颗粒在被粉粹与运动过程中会因相互摩擦而产生电荷,且由于材料不同所携带的电荷极性也不同;带异性电荷的粉尘颗粒会因为相互吸引作用而形成较大的新颗粒,从而更容易被截留;反之,带同性电荷的粉尘因相互排斥而扩散(布朗运动),便于被捕集。
根据粉尘颗粒带有±电荷这一特点,我们可以使用±静电纤维作为防尘口罩的滤料。当含尘气流接触这种滤料时,气流通过滤料后继续前行,而带有±电荷的粉尘颗粒会被静电纤维捕捉。滤料所带的电荷量越大,其阻尘效率越高。
四、改性过滤
当含尘气流接触高聚能复合阻尘材料(一种滤料)时,气流通过,呼吸性粉尘发生粘附凝聚,小于10μm的粉尘(被改性团聚成体量大于10μm以上的“障碍性粉尘”(这种粉尘不能到达肺泡区)。
呼吸性粉尘指所采集的粉尘粒径均在7.07μm以下,而且粒径5μm粉尘的采集效率为50%。粒径在5μm以下的能进入人体肺泡区的颗粒物,它是引起尘肺的病因。
综上,当含尘气流通过防尘口罩的滤料时,在几种过滤机理共同作用下,比较大的粉尘颗粒因惯性或冲击等作用被截留,比较小的微粒由于扩散作用或静电作用在纤维上沉积,或因为静电作用小颗粒变成新的大颗粒,在气流中因为碰撞纤维被拦截,或是在惯性作用下沉积。
责编:李晓燕
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