檢驗(yàn)設(shè)備氣溶膠發(fā)生器研發(fā)分析

王崢崎，王會如，張雨晨

(北京市醫(yī)療器械檢驗(yàn)所，北京101111)

1 研發(fā)背景

隨著社會大眾對生物氣溶膠安全的日益重視，高效過濾器的安全有效便成為重中之重。以生物安全柜這類防護(hù)設(shè)備為例，之所以能起到對人、環(huán)境、產(chǎn)品安全的三保障，高效過濾器是基礎(chǔ)，它的過濾程度關(guān)系到最終的安全有效。作為高效過濾器的檢驗(yàn)驗(yàn)證，在國際上普遍認(rèn)可的氣溶膠掃描法，主要原理是通過氣溶膠發(fā)生器均勻有效發(fā)生出我們需要的粒徑氣溶膠，把氣溶膠打到過濾器的上游位置，通過風(fēng)壓使其經(jīng)過高效過濾器，過濾后的氣體就可以達(dá)到我們所需潔凈環(huán)境，所以氣溶膠發(fā)生器發(fā)生出的氣溶膠對最終過濾效果起著很大影響。

至今國內(nèi)沒有任何一家氣溶膠發(fā)生器的生產(chǎn)企

業(yè)，國際也不多，據(jù)了解只有兩家：ATI和TEC。在原理上兩家設(shè)計基本無區(qū)別，在價格上也比較昂貴，且維護(hù)保養(yǎng)、計量校準(zhǔn)等都很不便利。在此背景上，我們潔凈環(huán)境檢驗(yàn)室提出對氣溶膠發(fā)生器進(jìn)行研發(fā)，以期在設(shè)計上、價格上和精度上等方面可更好的滿足中國的國情發(fā)展需要。

2 技術(shù)重點(diǎn)分析

2.1 氣溶膠發(fā)生器

氣溶膠發(fā)生器的理論基礎(chǔ)是Laskin噴嘴原理，將噴嘴浸沒在液體當(dāng)中，通入氣體，當(dāng)高速氣流從噴嘴排出來時，碰撞在液體表面，對于DOP、PAO等油類物質(zhì)，由于空氣射流的攪動，在液體中產(chǎn)生了微小氣泡的濃泡沫，當(dāng)這些氣泡在液體表面炸裂時，即可形成大量的氣溶膠顆粒，在空氣中形成氣溶膠態(tài)微粒，粒譜直徑從5μm到100μm(由不同噴嘴決定)，粒徑穩(wěn)定，可長時間漂浮在空氣中。

2.2 粒度的難題

那粒徑怎么保持穩(wěn)定呢？假設(shè)給你一只火柴盒和一把尺子，要求你告訴我它的大小。你可能回答火柴盒的大小是20×10×5 mm。但是你若回答“火柴盒的大小是20 mm”，這是不正確的，因?yàn)檫@僅僅是其大小的一個維度。你不可能用一個單獨(dú)的數(shù)字來描述一只三維的火柴盒的大小。對于復(fù)雜的形狀，比如一顆砂粒而言，情況變得更加困難。這就是粒度分析的一個基本問題，結(jié)合到我們的需求和實(shí)際，就需要了解平均值、中間值和最頻值這三個基本的統(tǒng)計值，這三個術(shù)語是很重要的，因?yàn)樗鼈冊诮y(tǒng)計和粒度分析中常常被誤用。

平均值，這是分布數(shù)據(jù)的某個算術(shù)平均值。可以計算出許多不同的顆粒平均值。中間值，這是把整個分布恰好平分成兩半的顆粒大小數(shù)值，即有50%分布在這個值之上，有50%在它之下。最頻值，這是頻率分布最常出現(xiàn)的數(shù)值，即頻率曲線的最高點(diǎn)。

圖1

圖2

假設(shè)我們的分布是正態(tài)或高斯分布。平均值、中間值和最頻值會恰好在相同的位置。參見圖1。但是假設(shè)我們的分布是雙峰的，如圖2所示。平均直徑幾乎恰好在所示的兩個分布之間。但實(shí)際上并沒有這個平均值大小的顆粒。中值粒徑在兩個分布中較高一個的1%內(nèi)，因?yàn)榉植记『梅譃閮砂氲狞c(diǎn)。最頻值在較高曲線的頂部，因?yàn)檫@是最常出現(xiàn)的直徑數(shù)值。這個例子表明平均值、中間值和最頻值沒有理由是等同的或者甚至是相似的，它取決于分布的對稱性。

3 粒度分析

我們就利用粒度的特殊性，結(jié)合激光光衍射原理(馬爾文原理)，對我們研制的氣溶膠發(fā)生器的粒徑均勻性進(jìn)行分析。見圖3、4。

圖4

如圖3、4所示，我們做的氣溶膠發(fā)生器用英國馬爾文粒徑分析儀對氣溶膠粒徑分布做了分析，2噴嘴PAO氣溶膠的中值直徑在0.5753μm。

4 結(jié)論

經(jīng)過我們對粒度的研究和結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)氣溶膠發(fā)生器粒度均勻性和發(fā)生量符合設(shè)計及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這也為下一步繼續(xù)對其穩(wěn)定均一性及其維護(hù)保養(yǎng)等研究奠定了基礎(chǔ)，對生物安全領(lǐng)域也將起到重要的支撐作用，試想如果我們在其質(zhì)量和價格上能有所改善，那就更容易普及到使用質(zhì)驗(yàn)一線上，對氣溶膠生物安全就會有進(jìn)一步的提高。