王崢崎，王會(huì)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(huì)大眾對(duì)生物氣溶膠安全的日益重視，高效過(guò)濾器的安全有效便成為重中之重。以生物安全柜這類(lèi)防護(hù)設(shè)備為例，之所以能起到對(duì)人、環(huán)境、產(chǎn)品安全的三保障，高效過(guò)濾器是基礎(chǔ)，它的過(guò)濾程度關(guān)系到最終的安全有效。作為高效過(guò)濾器的檢驗(yàn)驗(yàn)證，在國(guó)際上普遍認(rèn)可的氣溶膠掃描法，主要原理是通過(guò)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(guò)濾器的上游位置，通過(guò)風(fēng)壓使其經(jīng)過(guò)高效過(guò)濾器，過(guò)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(duì)最終過(guò)濾效果起著很大影響。

至今國(guó)內(nèi)沒(méi)有任何一家氣溶膠發(fā)生器的生產(chǎn)企

業(yè)，國(guó)際也不多，據(jù)了解只有兩家：ATI和TEC。在原理上兩家設(shè)計(jì)基本無(wú)區(qū)別，在價(jià)格上也比較昂貴，且維護(hù)保養(yǎng)、計(jì)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(duì)氣溶膠發(fā)生器進(jìn)行研發(fā)，以期在設(shè)計(jì)上、價(jià)格上和精度上等方面可更好的滿足中國(guó)的國(guó)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(méi)在液體當(dāng)中，通入氣體，當(dāng)高速氣流從噴嘴排出來(lái)時(shí)，碰撞在液體表面，對(duì)于DOP、PAO等油類(lèi)物質(zhì)，由于空氣射流的攪動(dòng)，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(shí)，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(zhǎng)時(shí)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(gè)維度。你不可能用一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字來(lái)描述一只三維的火柴盒的大小。對(duì)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(gè)基本問(wèn)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(gè)基本的統(tǒng)計(jì)值，這三個(gè)術(shù)語(yǔ)是很重要的，因?yàn)樗鼈冊(cè)诮y(tǒng)計(jì)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(gè)算術(shù)平均值。可以計(jì)算出許多不同的顆粒平均值。中間值，這是把整個(gè)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(gè)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(huì)恰好在相同的位置。參見(jiàn)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(gè)分布之間。但實(shí)際上并沒(méi)有這個(gè)平均值大小的顆粒。中值粒徑在兩個(gè)分布中較高一個(gè)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(gè)例子表明平均值、中間值和最頻值沒(méi)有理由是等同的或者甚至是相似的，它取決于分布的對(duì)稱(chēng)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(duì)我們研制的氣溶膠發(fā)生器的粒徑均勻性進(jìn)行分析。見(jiàn)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(guó)馬爾文粒徑分析儀對(duì)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(guò)我們對(duì)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(jì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，這也為下一步繼續(xù)對(duì)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(duì)生物安全領(lǐng)域也將起到重要的支撐作用，試想如果我們?cè)谄滟|(zhì)量和價(jià)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(duì)氣溶膠生物安全就會(huì)有進(jìn)一步的提高。