１　概 述

1.1　過濾除塵技術(shù)發(fā)展的軌跡

成都市內(nèi)的古蜀國金沙遺址博物館，陳列已有3000多年的“過濾器”—— 設(shè)計精美絕倫有填充物的無底大陶罐，用作飲用水的過濾，除去泥沙。這一發(fā)明透射出蜀地先民們生活的精彩、浪漫和富足，可看作是當(dāng)今過濾除塵技術(shù)最久遠(yuǎn)的技術(shù)基因。

1972年，筆者曾在重慶九龍電廠見過產(chǎn)于1956年用于煙氣CO2測量的熱導(dǎo)分析儀，配置有過濾器的取樣探頭，是事實上的在線分析系統(tǒng)。也是1956年，南分建廠，成為中國分析儀器工業(yè)的發(fā)端。

1972年那時生產(chǎn)的CO2熱導(dǎo)分析儀，SiC材質(zhì)的探頭過濾器由100目改進提高到150目粒度，過濾精度大致達(dá)到20um左右。40年斗轉(zhuǎn)星移的今天，不少企業(yè)的探頭過濾器仍然停留在10～20um低水平。2011年5月參觀一家頗具實力的外企，其高端產(chǎn)品第一級探頭過濾器的過濾精度就是20um，使用維護要求：三個月整體抽出探頭用化學(xué)溶劑清洗過濾器，一年內(nèi)就得更換，其維護量及成本將不堪重負(fù)。

德國H&B公司早在上世紀(jì)八十年代末，探頭過濾器就達(dá)到0.3um的高水平，成功用于水泥窯窯尾（樣氣溫度1350℃、粉塵含量2000g/m3）干法高溫取樣探頭，過濾除塵技術(shù)已經(jīng)是一項全面成熟的技術(shù)。這一事實印證出本行業(yè)現(xiàn)在仍然普遍性的落后，值得質(zhì)疑和反思。

1.2　對過濾除塵現(xiàn)狀的反思

盡管過濾除塵早已成為專業(yè)人士關(guān)注的焦點，卻又如何停滯不前？滿足和停留于“能夠用”狀態(tài)，不思進取的行為方式起了很壞的阻滯作用。

專業(yè)人士甚至是資深專家都憑著直觀技術(shù)的技術(shù)邏輯思維，一是認(rèn)為過濾器的精度提高，必然氣流阻力就更大，肯定更不適用；二是采用多級過濾組合的技術(shù)路線，認(rèn)為就可提高過濾精度，有幾家公司采用三級過濾器的取樣探頭也只能達(dá)到＞2um，但是，還有氣流阻力增大和反吹掃效果不佳的后顧之憂。

重慶凌卡公司依靠技術(shù)創(chuàng)新和對過濾器多項技術(shù)特性的協(xié)調(diào)，成功將探頭過濾器過濾精度（單級）推進到0.3um，膜式過濾器推進到0.05um，并無氣流阻力增大的弊端，還有納米疏水特性、抗污染的新特性。以此事實說明，上述直觀的技術(shù)邏輯并不正確，成熟技術(shù)必須向微觀技術(shù)和宏觀技術(shù)延伸和拓展。

2 　大氣顆粒物污染的類比啟示

2.1　灰霾天氣與氣溶膠

城市灰霾天氣是空氣混和煙氣顆粒物后的渾濁現(xiàn)象，細(xì)粒子特別是超細(xì)粒子已成為影響我國城市環(huán)境空氣質(zhì)量的主要污染物之一，城市機動車尾氣排放引發(fā)的PM2.5（即粒徑＜2.5um）污染物長時間懸浮在空氣中并不沉降，成為突出的污染難題。

氣溶膠一般是指＜2.5um的干粒子污染，應(yīng)該還包括微細(xì)液滴。研究表明：＜1um的細(xì)粒子在光的散射和吸收中起支配作用，天津市＜1um粒子的消光占總消光的80％。^［2］所以，可認(rèn)為氣溶膠是＜1um的細(xì)顆粒物污染，包括粉塵、煙霧、揮發(fā)性有機物、水霧等，這就是霾。所謂氣溶膠過濾器必須是優(yōu)于1um，而且應(yīng)該能夠適應(yīng)微細(xì)液霧存在的條件。

2.2　空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及其監(jiān)測實例

美國早在1997年制定和執(zhí)行的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是PM2.5，＜35ug/m³。世衛(wèi)組織也是PM2.5，但是＜20ug/m³。粒徑＜2.5um的細(xì)顆粒物污染對人體健康（例如心血管疾病）的危害早有國際共識。

中國的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)從1996年起至今執(zhí)行的是PM10（即粒徑＜10um），臨界指數(shù)是100（即＜100ug/m³為合格），即便如此低標(biāo)準(zhǔn)，還有約58％的城市不能達(dá)標(biāo)。中國至今未將＜2.5um的細(xì)顆粒物列入強制監(jiān)測的污染物范圍，那可是毒性最強的顆粒物，這才會有天氣監(jiān)測報告并無污染，市民卻身心深感不爽的怪現(xiàn)象。

天津市用氣溶膠粒譜分析儀監(jiān)測細(xì)顆粒物污染的研究表明：粒徑＞10um的極少，這卻是法定監(jiān)測目標(biāo)。污染物主要分布在0.25～0.6um范圍，濃度的最高值出現(xiàn)在0.3～0.35um段，占30.8％，＜0.65um粒徑的粒子占98.5％。^［2］

北京市2008年奧運會期間的空氣質(zhì)量，無疑是有監(jiān)測以來最好的，絕對有益于人體健康。此間監(jiān)測表明：30～50nm（即0.03～0.05um）超細(xì)顆粒物占數(shù)量濃度比例最大，達(dá)到23.5％。^［2］

3　 在線氣體分析儀對樣氣處理的苛刻要求

基于“在線分析系統(tǒng)要有15年壽命周期” ^［3］ 的核心技術(shù)理念，樣氣最好能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)氣般的優(yōu)良品質(zhì)，多數(shù)工程應(yīng)用項目肯定無法達(dá)到這一苛刻要求。

分析儀對樣氣處理的苛刻要求中，最基本也是最重要的一項就是過濾除塵。筆者從日本橫河公司IR200型紅外分析儀的說明書中，尋找到有數(shù)量限制的唯一根據(jù)：＜0.3um，＜10ug/m³。“＜0.3um”值已經(jīng)深入到天津市細(xì)顆粒污染物的峰值（0.3～0.35um）范圍，所以可將其理解成是合格標(biāo)準(zhǔn)。要使在線分析儀及其在線分析系統(tǒng)真正能夠達(dá)到10～15年的長壽命，0.3um的“合格”標(biāo)準(zhǔn)肯定還不行。北京奧運期間0.03～0.05um的超細(xì)顆粒物標(biāo)志著特別好的天氣，類比同理，0.05um精度過濾的樣氣就是特別好的樣氣，值得慶幸的是，這一高標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過努力是能夠達(dá)到的。#p#分頁標(biāo)題#e#

４　LKF2型疏水超微孔SiC高效過濾元件的氣流阻力測試

　 作為國家發(fā)展戰(zhàn)略的十二五綱要，十分強調(diào)新技術(shù)、新元件、新材料、新工藝和新裝置的應(yīng)用，在線分析技術(shù)的技術(shù)進步也應(yīng)強調(diào)新元件的研究及應(yīng)用。重慶凌卡公司過濾除塵技術(shù)先進過濾元件的研究和應(yīng)用已取得突破性進展，LKF1型疏水超高效聚合過濾薄膜、LKF2型疏水超微孔SiC高效過濾元件相繼研發(fā)成功，前者用于超高效膜式過濾器（0.05um），后者用于無堵塞連續(xù)取樣探頭的高效過濾（單級、0.3um）。

對于高效的探頭過濾元件，包括資深專家的專業(yè)人士的最大疑慮，就是氣流阻力大會引起探頭堵塞的故障。為此或?qū)⑵溥^濾精度降低至10～20um，或?qū)⑦^濾元件放大，某大企業(yè)的大型過濾元件尺寸是Φ58×Φ38×148，過濾表面積達(dá)到270cm²。采用2～3級過濾器組合是另一類型不成功的努力。

凌卡研發(fā)的LKF2型探頭過濾器有如下優(yōu)良的綜合性能：

• 納米疏水特性，抗污染和化學(xué)腐蝕、耐高溫；

• 高效過濾：0.3um 99％；

• 低氣流阻力：＜100Pa （Φ42×Φ18×130規(guī)格，1L/min流量）

采用“LSC1型超微孔SiC高效過濾元件氣流阻力測試裝置”，對Φ50×Φ20×135規(guī)格的六件LKF2型樣品的測試結(jié)果（1L/min流量）分別是：74.5Pa 84.3Pa   68.6Pa  66.7Pa   80.4Pa   82.4Pa，平均值是76.2Pa。^［4］

對于推薦的Φ42×Φ18×130規(guī)格，過濾表面積只有171cm²,以表面積折算方式得出的氣流阻力最大值是104Pa，，平均值是94Pa。

但愿以上測試結(jié)果能以正視聽：依靠技術(shù)創(chuàng)新，依靠深入的技術(shù)設(shè)計、質(zhì)量設(shè)計和先進的制造、處理新工藝研發(fā)的先進過濾元件，完全做到了疏水特性、高效過濾和低氣流阻力之間的完善協(xié)調(diào)，達(dá)到“TRIZ（萃智）發(fā)明問題解決理論”中最終理想解的境界。