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2026-01-04

高效过滤器试验方法全解析:从经典到前沿的技术演进

在工业洁净领域,高效过滤器的性能直接决定了生产环境的洁净等级,关乎半导体制造、生物医药、精密电子等核心产业的产品质量与工艺稳定性。而科学的试验方法,正是验证高效过滤器过滤效率、保障其稳定运行的核心前提。

从 20 世纪中期的经典火焰法、油雾法,到如今国际主流的技术扫描法,高效过滤器试验技术的迭代,始终与工业需求的升级同频共振。本文将系统梳理五种主流试验方法的技术原理、应用场景与发展趋势,为企业选型、检测提供专业参考。


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一、 纳焰法:源于英国的经典国标方法


纳焰法是中国通行、欧洲多国曾广泛应用的高效过滤器检测方法,其技术原理极具代表性。

试验以单分散相氯化钠烟雾为测试介质,通过压缩空气搅动盐水,使其飞溅形成微小雾滴,经干燥后进入风道。检测核心在于利用氢气火焰与氯化钠烟雾的反应特性 —— 含烟雾的气体通入氢气火焰时,火焰颜色会变蓝且亮度显著增加。试验人员借助光度计,分别采集过滤器前后的气体样本,通过对比火焰亮度差值,判断空气烟雾浓度变化,最终计算出过滤器的过滤效率。

根据中国国家标准规定,试验用烟雾颗粒的平均直径为 0.4 微米,但国内现有试验装置的实测结果约为 0.5 微米;欧洲早期实测数据则显示颗粒直径为 0.65 微米。


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作为一款历史悠久的检测方法,纳焰法凭借操作相对简便、成本可控的优势,长期占据国内高效过滤器检测市场的主流地位。不过随着技术扫描法的普及,欧洲已逐步淘汰该方法,而国内企业仍将其作为重要的合规检测手段。



二、 DOP 法:风靡全球半世纪的国际通用方案


DOP 法起源于美国,是拥有 50 多年历史的国际通用高效过滤器检测方法,曾一度成为全球行业标杆。

该方法以0.3 微米单分散相邻苯二甲酸二辛酯(DOP)液滴为测试尘源。DOP 是塑料工业常用的增塑剂,试验时通过加热使其汽化,蒸汽在特定温度与压力条件下冷凝形成微小液滴,经分级处理后,筛选出粒径约 0.3 微米的均匀颗粒送入风道。检测仪器同样采用光度计,通过测量过滤器前后气样的浊度差异,判定过滤器对 DOP 颗粒的过滤效率。

早期行业普遍认为,0.3 微米是高效过滤器最难过滤的粉尘粒径,因此该粒径成为 DOP 法的核心检测标准。根据发尘方式的不同,DOP 法又分为热发 DOP 法与冷发 DOP 法:前者即上述的加热汽化冷凝法,后者则是利用压缩空气冲击 DOP 液体,飞溅形成多分散相液滴,常用于过滤器的扫描检漏测试。


HEPA Air Filter DOP Test Method.jpg

尽管 DOP 法应用广泛,但随着检测技术的精细化发展,其局限性逐渐显现,目前正逐步被技术扫描法替代。



三、 技术扫描法:国际主流的精准检测方案


技术扫描法是当前国际高效过滤器检测的主流方法,也是公认的最严格、最精准的检测技术,代表了行业发展的未来趋势。

与传统方法的 “整体效率检测” 不同,技术扫描法的核心优势在于对过滤器整个出风面进行逐点扫描检验。试验采用大流量激光粒子计数器或凝结核粒子计数器作为核心仪器,可精准捕捉每一个检测点的粉尘颗粒数量与粒径分布。这一特性不仅能计算过滤器的平均过滤效率,更能直观对比各区域的局部效率,精准定位漏点,为过滤器的质量优化提供数据支撑。

基于欧洲的行业经验,高效过滤器的最易穿透粒径区间为 0.1~0.25 微米。因此技术扫描法的标准流程为:先精准测试出目标过滤器的最易穿透粒径,再针对该粒径的粉尘进行连续扫描检测,确保检测结果的严苛性与代表性。欧洲将这种精准定位最易穿透粒径的检测思路称为MPPS(Most Penetrating Particle Size) ;美国标准则更直接,明确规定仅需检测 0.1~0.2 微米区间的粉尘过滤效率。

HEPA Air Filter MPPS Test Method.jpg

试验所用尘源灵活多样,包括 LASKIN 喷管或 DHS 喷管产生的多分散相液滴、确定粒径的固体粉尘,部分场景下还可根据用户需求采用大气粉尘或特定行业粉尘。需注意的是,若使用凝结核粒子计数器,必须搭配粒径已知的单分散相试验粉尘,以保证检测精度。

值得一提的是,单台扫描设备的检测速度相对较慢,难以匹配规模化生产线的效率需求。因此,主流过滤器生产企业通常会配置多台扫描装置,保障产能与检测质量的平衡。



四、 油雾法:德苏中曾经的主流检测手段


油雾法是前联邦德国、前苏联及中国曾广泛采用的高效过滤器检测方法,目前应用场景已逐步收窄。

该方法以油雾为测试介质,通过浊度计测量过滤器前后气样的浊度差异,判定过滤效率。不同国家对油雾的技术参数规定略有差异:德国标准明确要求使用石蜡油,油雾粒径控制在 0.3~0.5 微米;中国标准则规定油雾颗粒的重量平均直径为 0.28~0.34 微米,对油的种类未做具体限制。

HEPA Air Filter Oil Mist Test Method.jpg

随着技术迭代,德国已于 1993 年率先将技术扫描法纳入国家标准,欧洲标准 EN1882 也以德国的相关标准为蓝本制定。如今在国内,油雾法的应用范围大幅缩减,仅部分滤材生产厂家在检测滤材性能时仍会使用。



五、 荧光法:法国专属的小众检测方案


荧光法是法国独有的高效过滤器检测方法,目前仅用于部分核工业过滤器的特殊测试场景,应用范围相对小众。


试验以喷雾器产生的荧光素钠粉尘为测试介质,检测流程分为三个核心步骤:首先在过滤器前后进行采样,将粉尘收集在滤纸上;随后用水溶解滤纸上的荧光素钠,制备成水溶液;最后通过专业设备测量水溶液在特定条件下的荧光亮度,间接反映粉尘的重量浓度,再通过前后样品的亮度差值计算过滤效率。


根据法国标准 NFX 44011(1972 版),荧光法试验装置产生的粉尘颗粒,数量平均值为 0.08 微米,体积平均值为 0.15 微米。


从实际应用来看,荧光法的操作流程相对繁琐,需经历采样、溶解、荧光检测多个环节,检测效率较低。过去法国过滤器企业更倾向于使用 DOP 法而非本国标准的荧光法;如今,法国也已将欧洲技术扫描法纳入国家标准,仅在满足核工业等传统客户的特殊需求时,才会采用荧光法。



六、 烟滤法:高效直观的漏点定位辅助手段


烟滤法是一种高效的过滤器漏点定位辅助方法,常与其他检测手段搭配使用。

该方法的操作场景极为简单:在暗室环境中,向过滤器上游通入烟雾,同时用一束强光照射过滤器的出风面。一旦过滤器存在漏点,即可清晰看到漏点处逸出的一缕青烟,从而实现快速精准的漏点定位。

烟滤法不用于定量检测过滤效率,但其直观、便捷的优势,使其成为过滤器出厂检漏、现场安装验收的重要辅助手段,帮助技术人员及时发现问题并进行修补。



结语


从依赖火焰亮度、浊度的传统方法,到精准扫描颗粒粒径的现代技术,高效过滤器试验方法的演进,映射了工业洁净领域对 “精准控制” 的不懈追求。对于企业而言,选择检测方法需兼顾行业标准、应用场景与质量需求:遵循国内标准可优先考虑纳焰法,出口欧美市场则需对标技术扫描法,而烟滤法等手段可作为质量把控的有效补充。

未来,随着工业制造对洁净度的要求不断提升,高效过滤器检测技术将朝着更精准、更高效、更智能化的方向持续发展。




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🔍 常见空气过滤器类型


  • 袋式过滤器(Bag Filter:适用于去除中大颗粒物,如灰尘、粉尘,常用于畜牧业、工业和学校环境。

  • 板式过滤器(Panel Filter:用于初效或中效过滤,保护设备和延长高效过滤器寿命。

  • HEPA 高效过滤器(HEPA Filter):可去除 PM2.5、花粉、细菌及空气中绝大多数微粒,适合教室、实验室及医疗环境。

  • 活性炭过滤器(Activated Carbon Filter:去除气态污染物、异味和有机挥发物,适用于食品加工、畜牧和封闭空间。


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