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• 1. 引言
  壓縮空氣是僅次于電力的第二大動力能源，又是具有多種用途的工藝氣源，其應用范圍遍及石油、化工、冶金、電力、機械、輕工、紡織、汽車制造、電子、食品、醫藥、生化、國防、科研等行業和部門。不理想的是壓縮空氣中含有相當數量的雜質，主要有：固體微粒--在一個典型的大城市環境中每立方米大氣中約含有1億4千萬個微粒，其中大約80%在尺寸上小于2μm，空壓機吸氣過濾器無力消除。此外，空壓機系統內部也會不斷產生磨屑、銹渣和油的碳化物，它們將加速用氣設備的磨損，導致密封失效；水份--大氣中相對濕度一般高達65%以上，經壓縮冷凝后，即成為濕飽和空氣，并夾帶大量的液態水滴，它們是設備、管道和閥門銹蝕的根本原因，冬天結冰還會阻塞氣動系統中的小孔通道。值得注意的是：即使是分離于凈的純飽和空氣，隨著溫度的降低，仍會有冷凝水析岀，大約每降低10℃，其飽和含水量將下降50%，即有一半的水蒸氣轉化為液態水滴(見表1)。所以在壓縮空氣系統中采用多級分離過濾裝置或將壓縮空氣預處理成具有一定相對濕度的于燥氣是很必要的；油份--高速、高溫運轉的空壓機采用潤滑油可起到潤滑、密封及冷卻作用，但污染了壓縮空氣。采用自潤滑材料發展的少油機、半無油機和全無油機雖然降低了壓縮空氣中的含油量，但也隨之產生了易損件壽命降低，機器內部和管路系統銹蝕以及空壓機在磨合期、磨損期及減荷期含油量上升等副作用。這對于追求高可靠性的自動化生產線無疑是一種威脅。此外還應強調指岀：從空壓機帶到系統中的油在任何情況下都沒有好處。因為經過多次高溫氧化和冷凝乳化，油的性能已大幅度降低，且呈酸性，對后續設備不僅起不到潤滑作用，反而會破壞正常潤滑；微生物-- 在制藥、生物工程，食品制造及包裝過程中，細菌和噬菌體的污染是不容忽視的。

綜上所述，壓縮空氣中的污染物若得不到有效清除，其危害是很大的，主要體現在：一、降低主品質量(影響加工精度、噴涂、電鍍質量，藥品、食品染菌等)；二、造成用氣設備的性能、壽命下降；三、危害凈化系統(如油能降低吸附劑性能，降低冷干機換熱效率等)，此外由于氣動元件的失效造成的停工、維修等間接損失，其代價往往為直接損失的上百、上千倍。

隨著科學技術的進步和工業現代化的發展，特別是高技術產業的興起，壓縮空氣(氣體)的污染及其凈化技術引起了各國用氣部門和制造商的重視。具有除油、除水、除塵、除氣味的各種凈化裝置不斷被開發，市場需求奔與日俱增。壓縮空氣凈化技術的發展不僅為新興的高技術產業和傳統工業改造提供潔凈、可靠的氣源，而且自身也從高新技術的發展中受益匪淺。

2. 國外壓縮空氣凈化技術的發展動態

a) 新思路、新技術--開辟以后處理凈化方式獲取無油壓縮空氣新思路，開發出高效、低阻型除油過濾器，不僅成為無油潤滑壓縮機的有力競爭對手，而且促進了各種噴油壓縮機(螺桿、蝸旋、轉子等)的發展，該項技術建立在新型超細纖維過濾材料和凝聚式過濾機理基礎上。

b) 除水方法和設備多樣化--凝聚式高效過濾器可幾乎百分之百的分離液態微滴，獲得該工作溫度下的純飽和空氣；冷凍式干燥器可獲得壓力露點2-10℃的較干燥空氣；吸附式干燥器甚至能達到壓力露點-70℃以下的超干燥空氣。

c) 超濾裝置發展速度極快--當傳統的過濾方法仍維持在幾微米至幾十微米過濾精度時，采用超細纖維、中空纖維、濾膜等新材料的高效、超高效過濾器將過濾精度指標一舉推進到亞微米級，為了獲得高性能的除油或除微生物效果，國外一些名牌產品的商業性能指標已達到0.01微米，濾效高達99.9999%以上。

d) 凈化氣源應用范圍日趨擴展，質量指標赿來赿高--據資料介紹日本壓縮空氣凈化裝置市場需求幾乎每隔五年間就要翻一翻；德國ultrafilter超濾公司在短短五年間就發展成為國際性的跨國公司，英國Domnick公司進入九十年代已成為兼有氣、水凈化的跨專業公司，濾芯已從筒狀發展為折疊式；凈化氣源不僅成為許多高科技工業部門的必備生產條件，而且普及到諸如采礦、土木建筑、制鞋、制磚和一般車間用氣這樣一些傳統工業。在質量等級上與國內同等應用相比，高岀1～3個等級(見附件)。質量指標不僅為供氣系統終端所要求，而且岀現在凈化系統中。

e) 相應的標準、試驗方法日趨完善，這從ISO8573六易其稿即可看岀。

3. 國內氣源凈化技術與設備現狀

國內壓縮空氣凈化技術及產品性能和普及程度與國外相比，落后10～20年。國外六十年代吸附式干燥器發展成熟；七十年代中后期，高效過濾器取得明顯進步；八十年代冷凍式干燥器得到普及，超濾技術發展引人注目。國內從七十年代末開始仿制吸附式干燥器；八十年代末開始仿制高效過濾器；冷凍干燥器近幾年剛開始起步。國內外凈化產品性能、普及程度比較見表2。

國內壓縮空氣凈化裝置的開發多從測繪仿制起步，技術及市場的發展與引進規模的增長同步。進入九十年代，自主開發與技術引進的步伐加快。目前，國內壓縮空氣凈化產品與國外同類型產品相比，品種和質量都存在一定差距，有些品種尚屬空白。但這些產品的岀現滿足了市場的部分需求，同時對提高國內氣源凈化意識起到了明顯的推動作用。

4. 凝聚式高效過濾器的機理與結構

由于大氣中水蒸氣的存在和空壓機工作過程中潤滑油的污染，清除壓縮空氣中的油水污染成為后處理凈化的重點和難點。雖然幾乎所有的壓縮空氣中都應用了一級或數級分離、過濾裝置，但由于冷凝作用產生了數量巨大的懸浮狀油水氣溶膠微粒(例如油的粒徑約為0.01～0.8μm)，而傳統的分離、過濾設備對其無能為力或效率極低(見表3)。

凝聚式過濾器是一種可連續去除壓縮空氣中懸浮液體微粒的高效/超高效過濾器，其工作原理比普通過濾器要復雜一些，主要區別在于：

a) 采用高效/超高效過濾介質--超細玻璃纖維濾紙。高效濾紙要求0.3μmDOP效率不低于99.999%，超高效濾紙則要求0.1μmDOP效率不低于99.9999%。超細纖維過濾屬于以擴散、攔截、碰撞等綜合機理共同作用的深層過濾，纖維平均直徑小于1微米。它能有效捕集亞微米級粒子。圖1是美國LYDAIR公司ULPA超低穿透率空氣濾紙在不同比速下的粒子分級透過率曲線。