个体防护用口罩的过滤材料净化PM2.5特性的试验研究

摘要

环境空气质量与人体健康密切相关，携带各种病菌的颗粒物已成为首要污染物，对室内外净化颗粒物技术的研究势在必行。目前室内控制技术主要是空气净化器，但在实际运行中已有的净化技术和产品普遍存在着阻力过大、能耗过高、有害副产品造成二次污染等问题，因此“十二五”国家支撑课题提出研究适合净化PM10、PM2.5的低阻高效滤料。个体防护用口罩是以人体呼吸力(一般为30～50Pa)为净化动力，相对目前最低要求的高效过滤器初阻力限值(190Pa)具有低阻特性。本文通过研究口罩滤料净化PM2.5的特性寻找低阻高效滤料，以达到净化PM2.5和节能的目的。
　　作为测试的环境气溶胶背景浓度，调查了上海市2008～2012年空气质量和2013年月空气质量和颗粒物情况。对上海市不同天气情况下市区和郊区PM2.5浓度进行了测试，结果显示同一天气情况下，郊区较市区空气质量好;而不同天气情况下同一地区PM2.5浓度不同。
　　针对本课题口罩滤料性能的测试要求搭建了静态口罩滤料过滤性能测试台，主要采用美国TSI8530型Dust Trak TM Ⅱ气溶胶智能检测仪测试滤料前后的PM2.5质量浓度，TSI9555-P型风速压力仪测试滤料前后压降。测试了三类9种口罩:A类棉质口罩，B类无纺布口罩及C类含静电层口罩，结果显示A类棉质口罩滤料的过滤效率和阻力均较低，分别为17.9％～50.3％和2.3～291.1Pa;B类无纺布口罩滤料的过滤效率及阻力均较A类高，分别为34.3％～82.7％和10.4～563.0Pa;C类口罩滤料的过滤效率最高为87.1％～99.9％，且随过滤流量的增大，过滤效率均在85％以上，阻力范围为20.6～1060.4Pa。综合口罩滤料的过滤效率和阻力来看，目前市售口罩不是效率低就是阻力高，在呼吸流量大于30L/min时，难以同时满足人体对呼吸舒适性和洁净空气的需求。
　　测试了五种克重厚度“纱布+驻极体滤料”新型组合滤料对PM2.5的净化过滤特性，结果显示:当呼吸流量低于30L/min时，T70滤料性能最好;当呼吸流量大于30L/min时，T200滤料的性能最好，存在着最佳滤料厚度（或范围）值。对比目前市售口罩滤料与“纱布+驻极体滤料”新型组合滤料的综合性能发现，驻极体滤料具有高效低阻特性。应用建筑环境空气过滤器的性能要求对新型组合滤料净化PM2.5的性能进行可行性对比分析，结果显示在各自风速工作范围内，五种厚度滤料的过滤效率均满足相应要求;就过滤阻力来看，满足初效滤料初阻力要求(≤50Pa)的有T70和T100，满足中效滤料初阻力要求(≤80Pa)的有T70、T100、T150和T200，五种滤料均满足高效滤料初阻力(≤190Pa)要求。可用于解决目前滤料存在的低效或高阻问题。

目录

声明

摘要

主要符号表

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 课题研究的现状

1．3 课题研究的内容及方法

第2章 环境空气中颗粒物浓度的调查和测试

2．1 引言

2．2 上海市近年环境空气质量状况分析

2．3 环境空气中PM2．5颗粒物浓度的测试与分析

2．4 本章小结

第3章 个体防护用口罩滤料性能测试装置和方法

3．1 标准中常用的测试装置

3．2 测试方法

3．3 测试装置

3．4 测试仪器及其性能指标

3．5 测试样本的选取

3．6 测试数据的处理

3．7 本章小结

第4章 口罩用过滤材料的PM2．5过滤试验研究

4．1 引言

4．2 试验样品

4．3 测试结果和分析

4．4 本章小结

第5章 新型口罩用滤料对PM2．5净化特性的分析及应用

5．1 引言

5．2 试验材料

5．3 测试结果和分析

5．4 新型口罩的外形结构分析

5．5 新型口罩滤料应用于建筑环境的净化性能简析

5．6 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读学位期间的研究成果

致谢