空气净化器的秘密：过滤材料

　　当雾霾来袭的时候，室内的人们往往会关紧门窗，防止室外污染进入室内。但在关紧门窗的同时，不少人发现，室内空气质量好像也没比外面好太多。这让空气净化器一下子火了起来，商家宣传铺天盖地，效果可谓是天花乱坠，不少消费者都挑花了眼。

　　其实说得直白一些，空气净化器的原理，就像是用一架电风扇把室内的空气往一块“布”上吹，把脏东西留在“布”上，这块“布”也就是空气净化器最核心的部件。那么，这“布”是用什么材料制作的呢?它还有别的用处吗?

　　过滤手段——

　　代代更新的纤维滤网

　　所谓的“布”，其实就是纤维材料。人类利用纤维材料进行过滤的历史很久了，但用于空气过滤的时间并不长。在英国工业时代，为保证外面煤烟不进入室内，当时的人们用布堵在通风口，这就是最早的空气过滤材料。随着时代的发展，玻璃纤维和聚丙烯、聚酯等合成纤维就成为了空气过滤材料的主力。

　　过滤材料的过滤机理并不难以理解。大于滤料孔径的粉尘当然无法透过滤料;小尘粒随气流流线运动，有可能与纤维接触而被阻留;而微粒和滤料由于气流摩擦或其他原因都有可能带电，这也增加了纤维吸附尘粒的能力。

　　对于不同种类和级别的过滤材料来说，纤维密度、纤维直径和过滤器厚度等是影响过滤效果的关键因素。其中，最关键的是纤维直径。纤维直径越小，材料的密度就能越大，就可以阻隔更小粒径的粉尘。恰当的过滤器厚度则可以在保证容尘率的同时，又保证气体的通过率。

　　家庭用的空气净化器一般采用HEPA过滤网作为过滤材料，这是一类达到高效空气过滤标准(也叫HEPA标准)的滤网的统称。达到HEPA标准的过滤网，纤维粒径在1~10微米，对于0.3微米直径微粒的有效过滤率必须达到99.97%，这意味着不仅PM2.5级污染物可以被除去，更细小的PM1级污染物也可以被除去，过滤精度极高，同时容尘量大。当然，由于组成纤维过细，其风阻也自然更大。目前，市面上的HEPA过滤网主要分PP纸、玻璃纤维、复合PP+PET、熔喷+活性炭+无纺布和熔喷+TOP甲醛颗粒+无纺布这5种材质，其中，性能最好的是超细玻璃纤维过滤网。

　　不过，由于玻璃纤维HEPA滤网风阻过大，这会加剧送风设备的工作压力，因此，也有不少市售HEPA滤网采用PP材质。但是，PP材质的滤网寿命较短，即便采用熔喷技术加工，其性能和寿命较玻璃纤维滤网也有差距，需要及时更换，否则反而会造成室内污染。消费者挑选空气净化器时应对此予以注意，很多滤网需要定期更换，保证净化效果。

　　发展现状——

　　我国还需加倍努力

　　如此火热的空气过滤材料行业，目前的发展情况又是怎么样的呢?

　　当前，中国高效过滤纤维的研发仍在初始阶段，极大部分依靠进口。比如，我国目前常见的空气净化器HEPA滤网，其最主要的生产厂商是日本东丽和美国3M公司。而在一些工业用特种空气过滤材料领域，也基本都是以进口为主，这方面的高端市场主要是被美国和欧洲的过滤材料公司垄断。如今，纤维滤料过滤效率无限接近100%，并且对高温乃至黏性或湿度较大的烟尘也具有较好的过滤效率。国际上滤材的开发、出产、测试和使用已经形成较完备的体系。高效空气滤材的专研开发已涉及到高性能纤维(聚四氟乙烯、芳香族聚酰胺纤维、碳纤维、金属纤维等)，并向无纺布滤材、复合膜技术滤材及高功能滤材的方向前进。

　　虽然整体还有差距，我国空气过滤材料领域也有亮点可寻。比如，我国已经能够大规模生产聚苯硫醚纤维材料，聚四氟乙烯纤维材料也早已在进行投资生产。此外在HEPA滤网领域，我国也具有较高水准。与国际领先水平相比，我国这些滤材在过滤效率及机械强度等方面上已经到达乃至领先他们的水准。

　　但是，我国空气过滤材料仍有均匀度差，抗变形能力差，防水、防火、霉菌等特殊需求的研究还不够深入等问题，行业还需要加倍努力才好。

　　应用领域——

　　远不止家庭应用那么简单

　　尽管高性能空气过滤材料如今已走入寻常百姓家中，但实际上，作为大气环保“神器”，空气过滤材料更多的是被应用于工业领域，或用于工业废气防治，或作为洁净厂房设备。

　　工业废气防治方面，钢铁、水泥、有色冶金和化工等产业均是空气过滤材料的重要使用者。其中，钢铁产业高温烟气粉尘的污染源头多，排放量大，使它成为过滤材料的第一大用户，他们所使用的多为PP或聚酯无纺布。水泥产业由于粉尘种类多，相对应的过滤材料也比较多，玻纤、玻纤膨体纱、覆膜滤材、涤纶针刺毡等均是常用的空气净化材料。而在有色冶金产业中，主要使用的是玻纤滤料。在化工产业，各种滤材均有应用，如炭黑企业回收炭黑基本上是使用玻纤针刺毡作为滤材。

　　对于洁净厂房设备，HEPA过滤网是主要的空气净化耗材。它在光学电子产品制造、生物医药、精密仪器、饮料食品等对车间洁净程度要求极高的行业应用极广。有时，为获取更高的洁净要求，工厂会使用ULPA超高效过滤网作为空气过滤设备。ULPA的原理与HEPA基本相同，但过滤效果更好，对0.1微米以上的微粒子的过滤效率可达到99.9999%以上，是不少精密仪器工厂最重要的洁净设备。与HEPA相比，ULPA所用的玻璃纤维滤料结构更紧凑、过滤效率更高, 阻力也更高，因此，家庭空气过滤器很少使用这一技术。