در صنایعی که نیازهای نظافت بسیار بالایی مانند تولید نیمه هادی ، زیست پزشکی و فرآوری مواد غذایی ، اتاق های تمیز و کارگاه های بدون گرد و غبار فضاهای تولید اصلی دارند. اینکه آیا این محیط ها می توانند به سطح پاکیزگی مورد نیاز دست یابند ، به عملکرد کارآمد فیلترهای مختلف بستگی دارد. از گرد و غبار قابل مشاهده به چشم غیر مسلح تا آلاینده های ذرات در سطح میکرون ،فیلترمانند "نگهبانان محیط زیست" هستند و ناخالصی های موجود در لایه هوا را به صورت لایه مسدود می کنند. در این مقاله به تفصیل انواع فیلترهایی که معمولاً در اتاقهای تمیز و کارگاههای بدون گرد و غبار از ابعاد استانداردهای طبقه بندی ، ویژگی های عملکرد و سناریوهای کاربردی استفاده می شود ، تجزیه و تحلیل می شود و یک مرجع بصری برای پزشکان و خریداران صنعت ارائه می دهد.
فهرست مطالب
طبقه بندی با راندمان تصفیه: از راندمان اولیه تا محافظت از راندمان فوق العاده بالا
طبقه بندی براساس ساختار و مواد: انتخاب هدفمند در سناریوهای مختلف
تقسیم بندی با استفاده: مأموریت دوگانه تصفیه هوا و فیلتراسیون مایع
فیلتر اختصاصی صحنه ویژه: تقاضای سفارشی در محیط شدید
انتخاب و نگهداری فیلتر: از تطبیق پارامتر گرفته تا مدیریت چرخه
خلاصه: تقاضا را انتخاب کنید و یک شبکه محافظ برای محیط تمیز بسازید
طبقه بندی با راندمان تصفیه: محافظت از لایه بندی شده از راندمان اولیه به راندمان فوق العاده بالا
فیلتر اولیه: خط اول دفاع برای پیش فیلتراسیون
تعریف و ساختار: فیلتر اولیه (G درجه ، G 1- G4) به طور عمده آلاینده های ذرات بزرگ را بالاتر از 5 میکرومتر فیلتر می کند ، مانند گرد و غبار ، مو ، آوار ، و غیره.
سناریوهای برنامه: به عنوان یک دستگاه پیش فیلتراسیون ، از فیلترهای با راندمان متوسط و با راندمان بالا محافظت می کند و عمر خدمات آنها را طولانی تر می کند. سناریوهای معمولی شامل ورودی هوای تازه اتاق تمیز ، تصفیه اولیه سیستم تهویه مطبوع و کارگاه های معمولی با نیازهای پاکیزگی کم (مانند اتاقهای تمیز ISO 8) است.
مزایا و محدودیت ها: کم هزینه ، مقاومت در برابر باد کوچک ، جایگزینی آسان ، اما دقت فیلتراسیون کم و جایگزینی مکرر (معمولاً {0} ماه).
فیلتر با راندمان متوسط: یک سطح کلیدی که سطح بالایی و پایین را به هم متصل می کند
سطح کارآیی: فیلترهای با راندمان متوسط (سطح F ، F {1}} F9) می توانند ذرات {3}} μm را فیلتر کنند. مواد متداول عبارتند از: فیبر شیشه ای ، فیبر مصنوعی یا پارچه های غیر بافته شده و ساختار عمدتا از نوع کیسه و صفحه است.
عملکرد هسته: بیشتر ذرات متوسط را پس از تصفیه اولیه حذف کنید تا بار فیلترهای با راندمان بالا کاهش یابد. به عنوان مثال ، در اتاق های تمیز ISO 7 ، فیلترهای با راندمان متوسط اغلب در رابطه با فیلترهای با راندمان بالا استفاده می شوند تا اطمینان حاصل شود که محتوای ناخالصی هوا که وارد منطقه اصلی می شود ، استاندارد را برآورده می کند.
مورد صنعت: یک اتاق تمیز الکترونیکی خاص خودرو هیچ فیلتر با راندمان متوسط نصب نشده است که باعث می شود فیلتر با راندمان بالا در 3 ماه مسدود شود و هزینه جایگزینی 40 ٪ افزایش یافته است. پس از نصب فیلتر با راندمان متوسط ، عمر فیلتر با راندمان بالا به 1.5 سال افزایش یافت.
مرتفعفیلتر کارایی (HEPA): "نیروی اصلی" اتاق تمیز
استاندارد فنی: HEPA (فیلتر هوای ذرات با راندمان بالا) نیازهای پاکیزگی کلاس 5 یا بالاتر را در استاندارد بین المللی ISO 14644-1 ، و راندمان تصفیه ذرات 3 {3}} 3}. بیشتر از یا مساوی 99.97 ٪ است.
ویژگی های ساختاری: از کاغذ فیبر شیشه ای فوق العاده یا فیبر پلی پروپیلن به عنوان ماده فیلتر استفاده می شود و فرآیند تاشو باعث افزایش ناحیه تصفیه می شود. قاب بیرونی اکثراً آلیاژ آلومینیوم یا چوب است و نیاز آب بندی بسیار زیاد است.
برنامه های کاربردی معمولی: کارگاه تولید ویفر نیمه هادی (سطح ISO 5) ، خط پر کردن آسپتیک دارویی (منطقه تمیز کلاس A) ، تجهیزات اصلی برای تصفیه ترمینال اتاق تمیز است. به عنوان مثال ، منطقه فوتولیتوگرافی باید مجهز به فیلترهای HEPA باشد تا از تأثیر گرد و غبار در صحت اچینگ مدارهای در مقیاس نانو جلوگیری شود.
ماوراءفیلتر با راندمان بالا (ULPA): ضمانت نهایی پاکیزگی در سطح نانو
عملکرد نهایی: ULPA (فیلتر هوای نفوذ فوق العاده کم) دارای راندمان فیلتراسیون بیشتر از یا مساوی 99.999 ٪ برای ذرات 12 {3}. 12 میکرومتر ، مناسب برای محیط های فوق العاده تمیز سطح 4 و بالاتر (مانند اتاق های تمیز سطح 10) است.
مواد و فرآیندها: مواد فیلتر از فیبر شیشه ای ریزتر یا مواد الکترواستاتیک استفاده می کنند و طراحی ساختاری برای جلوگیری از اتصال کوتاه هوا نیاز دارد. این ماده اغلب در رابطه با هودهای جریان چند لایه و FFU (واحدهای فیلتر فن) استفاده می شود.
سناریوهای اصلی: تولید تراشه در زیر فرآیند 3 نانومتر ، آزمایشگاههای ایمنی زیستی (BSL {1}}\/4) ، مانند فرآیند اچینگ یک کارخانه تراشه حافظه ، که برای کنترل ذرات نانو سطح در هوا به سطح تک رنگ متکی است.
طبقه بندی براساس ساختار و مواد: انتخاب هدفمند در سناریوهای مختلف
فیلتر صفحه: مدل اساسی اقتصادی و عملی
ویژگی های ساختاری: مواد فیلتر در قاب صاف و با ضخامت نازک ({0} mm mm) قرار می گیرد ، که معمولاً در سطح راندمان اولیه و متوسط دیده می شود.
سناریوهای قابل اجرا: پیش تصفیه هوای تازه ، سیستم تهویه مطبوع معمولی ، مناطق کمکی اتاق تمیز (مانند اتاق های قفل ، اتاق های بافر) ، به عنوان مثال ، کارگاه بسته بندی یک کارخانه مواد غذایی از یک فیلتر اولیه صفحه برای مسدود کردن ذرات آرد در هوا استفاده می کند.
مزایا: قیمت پایین و نصب آسان ، اما ضرر این است که ظرفیت نگه داشتن گرد و غبار اندک است و باید مرتباً جایگزین شود.
فیلتر کیف: تعادل بین ظرفیت نگه داشتن گرد و غبار و کارآیی
اصل طراحی: مواد فیلتر به شکل کیسه پارچه ای ساخته می شوند و منطقه تصفیه توسط پلاکت ها افزایش می یابد و ظرفیت نگه داشتن گرد و غبار {0}} برابر بیشتر از نوع صفحه است.
پوشش کارآیی: از راندمان متوسط F5 تا کارایی زیر بالا F9 ، که معمولاً در سطح میانی سیستم های تهویه اتاق تمیز استفاده می شود. به عنوان مثال ، یک اتاق تمیز دارویی یک فیلتر با راندمان متوسط از نوع کیسه را در جعبه تهویه هوا نصب می کند و هر 6 ماه یکبار آن را جایگزین می کند ، که این باعث می شود فرکانس جایگزینی 30 ٪ در مقایسه با فیلتر صفحه کاهش یابد.
توجه: کیسه فیلتر را به طور مرتب بررسی کنید تا ببینید که آیا برای جلوگیری از آلودگی ثانویه ناشی از سقوط کیسه ، آسیب دیده است.
فیلتر Pleated: یک انتخاب کارآمد برای بهینه سازی فضا
مزایای فرآیند: مواد فیلتر را در یک شکل V یا شکل W قرار دهید تا حداکثر منطقه تصفیه در یک فضای محدود حداکثر شود ، که در فیلترهای با راندمان بالا و فوق العاده بالا متداول است.
برنامه های کاربردی معمولی: واحد فیلتر فن FFU ، میز کار تمیز لامینار ، مانند کلاس 100 تمیز یک کارخانه الکترونیک ، که به جریان یک طرفه عمودی از طریق فیلترهای HEPA با چیده شده متراکم دست می یابد تا اطمینان حاصل شود که هیچ چسبندگی ذرات در سطح ویفر وجود ندارد.
داده های عملکرد: در همان حجم ، منطقه تصفیه فیلتر پخته شده {0}}} برابر از نوع صفحه است و مقاومت 20 ٪ کاهش می یابد ، که برای طراحی اتاق تمیز با فضای جمع و جور مناسب تر است.
مش فلزی\/فیلتر فیبر: انتخاب بادوام برای محیط های خاص
خصوصیات مواد: مش از استیل ضد زنگ ، فیبر آلومینیومی یا فیبر سرامیکی ، با مقاومت در برابر دمای بالا و مقاومت در برابر خوردگی.
سناریوهای قابل اجرا: محیط با درجه حرارت بالا (مانند اتاق رنگ خودرو ، کوره آنیل و ویفر) ، رطوبت بالا یا محیط اسید پایه (مانند فرآیند اچینگ در کارگاه تولید باتری). به عنوان مثال ، یک اتاق تمیز شیمیایی از فیلتر اصلی مش استیل ضد زنگ استفاده می کند ، که به مدت 2 سال در یک محیط گاز کلر بدون زنگ زدگی به طور مداوم در حال اجرا است و عمر آن 5 برابر فیلترهای پارچه ای غیر بافته معمولی است.
تقسیم با استفاده از: مأموریت دوگانه تصفیه هوا و فیلتراسیون مایع
فیلتر هوا: "سیستم تنفس" اتاق تمیز
طبقه بندی اصلی: علاوه بر انواع فوق طبقه بندی شده توسط کارآیی ، فیلترهای هوا نیز شامل موارد زیر هستند:
فیلتر کربن فعال: آلاینده های شیمیایی جاذب مانند فرمالدئید و VOC ، که معمولاً در کارگاه های بسته بندی نیمه هادی (برای جلوگیری از گازهای آلی از تراشه های خوردگی) وجود دارد.
فیلتر الکترواستاتیک: ذرات جاذب از طریق برق استاتیک با ولتاژ بالا ، بدون جایگزینی مکرر مواد فیلتر ، مناسب برای صحنه های آلودگی با غلظت کم (مانند سیستم های هوای تازه دفتر).
پیکربندی سیستم: اتاق های تمیز معمولاً از ترکیبی از تصفیه سه مرحله ای از "اولیه → متوسط → با راندمان بالا" استفاده می کنند. هوای تازه ابتدا برای از بین بردن ذرات بزرگ از فیلتر اصلی عبور می کند ، سپس از فیلتر متوسط عبور می کند تا ذرات متوسط را از بین ببرد و در نهایت از فیلتر با راندمان بالا برای دستیابی به تصفیه ترمینال استفاده می کند تا اطمینان حاصل شود که پاکیزگی هوا از استاندارد برخوردار است.
فیلتر مایع: سرپرست خلوص فرآیند مرطوب
سناریوی کاربرد: در فرآیندهای مرطوب مانند تمیز کردن میکروالکترونیک ، آماده سازی بیو دارویی ، پر کردن مواد غذایی و نوشیدنی ، از فیلترهای مایع برای از بین بردن ناخالصی های ذرات در آب یا داروی مایع استفاده می شود.
انواع اصلی:
فیلتر غشای ریز: اندازه منافذ 0. {1}} μm ، با استفاده از پلی پروپیلن (PP) ، فلوراید پلی وینیلیدن (PVDF) و سایر مواد ، که معمولاً برای تصفیه آب دیونیزه شده استفاده می شود (مانند تمیز کردن ویفر در تولید تراشه).
فیلتر عمیق: این ناخالصی ها را از طریق لایه فیبر جذب می کند ، از ظرفیت بزرگ نگه داشتن گرد و غبار برخوردار است و برای پیش فیلتراسیون مایعات بسیار آلوده (مانند شفاف سازی اولیه مایع تخمیر بیولوژیکی) استفاده می شود.
هشدار مورد: یک کارخانه دارویی نتوانسته است فیلتراسیون دقیق را روی آب مورد استفاده برای آماده سازی انجام دهد ، در نتیجه ناخالصی ذرات 5μm در محلول تزریق ، که باعث ایجاد یک دسته از فراخوان محصول و تلفات مستقیم بیش از 10 میلیون یوان شد.
فیلترهای ویژه برای سناریوهای ویژه: الزامات سفارشی در محیط های شدید
فیلترهای مقاوم در برابر دمای بالا
الزامات فنی: می تواند در برابر درجه حرارت بالا {0}} درجه مقاومت کند ، مواد فیلتر پوشش فیبر شیشه ای یا فیبر سرامیکی است و قاب بیرونی از جنس استنلس استیل یا پلاستیک مقاوم در برابر دمای بالا است.
برنامه های کاربردی معمولی: خط نقاشی قطعات خودرو (نیاز به اجرای مدت طولانی در 180 درجه) ، فرآیند پخت ویفر نیمه هادی (دما تا 300 درجه) ، مانند ناحیه لمینتور یک اتاق تمیز ماژول فتوولتائیک ، با استفاده از فیلترهای HEPA مقاوم در برابر دمای بالا ، تا اطمینان حاصل شود که هیچ ماده مضر در طی فرآیند لمینیت درجه حرارت بالا آزاد نمی شود.
فیلتر ضد خوردگی
انتخاب مواد: برای اسید ، قلیایی ، اسپری نمکی و سایر محیط های خورنده ، مواد فیلتر پلی تترا فلورو اتیلن (PTFE) و پلی اترسولفون (PES) است و قاب بیرونی فایبرگلاس یا فولاد ضد زنگ است.
مورد صنعت: در اتاق تمیز یک کارخانه الکترونیک در مناطق ساحلی ، به دلیل میزان بالای نمک در هوا ، فیلترهای معمولی در 3 ماه فاسد می شوند. پس از تعویض آنها با فیلترهای ضد خوردگی با پوشش PTFE ، طول عمر به 2 سال افزایش می یابد و هزینه نگهداری 60 ٪ کاهش می یابد.
فیلتر ضد باکتریایی و ضد ویروسی
به روزرسانی عملکرد: یونهای نقره ای ، دی اکسید تیتانیوم و سایر مواد ضد باکتریایی به مواد فیلتر اضافه می شوند ، یا از فناوری الکتریکی الکترواستاتیک برای جذب ذرات ویروس استفاده می شود و راندمان تصفیه کروناویروس و باکتری ها بیشتر از یا مساوی با 99.9 ٪ است.
برنامه های کاربردی کلیدی: Covid {0}}} کارگاه تولید واکسن ، اتاق عمل بیمارستان (پاکیزگی ISO 6 سطح) ، به عنوان مثال ، یک شرکت بیو دارویی در ورودی خط پر کردن آسپتیک یک فیلتر ضد باکتریایی نصب کرده و خطر آلودگی میکروبی در هوا را با 80 ٪ کاهش می دهد.
انتخاب و نگهداری فیلتر: از تطبیق پارامتر گرفته تا مدیریت چرخه
تجزیه و تحلیل پارامترهای کلیدی
سطح کارآیی: با توجه به سطح اتاق تمیز انتخاب کنید ، مانند سطح ISO 5 به HEPA نیاز دارد (بیشتر از یا مساوی با 99.97٪{3μm) ، ISO 4 سطح به ULPA نیاز دارد (بیشتر از یا برابر با 99.999٪@{8 }.12μmm).
مقاومت و مصرف انرژی: مقاومت اولیه کمتر از یا مساوی با 50pa ، راندمان متوسط کمتر از یا مساوی با 100pa ، راندمان بالا کمتر از یا مساوی با 250pa ، مقاومت بیش از حد بالا باعث افزایش مصرف انرژی فن می شود و نظارت و جایگزینی منظم لازم است.
ظرفیت نگه داشتن گرد و غبار: هنگام رسیدن فیلتر به مقاومت نهایی ، به میزان گرد و غبار انباشته شده اشاره دارد. هرچه ظرفیت نگه داشتن گرد و غبار بالاتر باشد ، چرخه جایگزینی طولانی تر است (به عنوان مثال ، ظرفیت نگه داشتن گرد و غبار فیلتر کارایی متوسط کیسه می تواند به 500 گرم در ㎡ برسد).
صنعتاستانداردهای دنبال شده
استانداردهای بین المللی: ISO 14644-1 درجه اتاق تمیز و راندمان فیلتر را تعریف می کند ، و اتحادیه اروپا GMP پیوست 1 نیازهای دقیق را در مورد آب بندی فیلترهای اتاق تمیز دارویی مطرح می کند.
مشخصات داخلی: GB {0}}} "مشخصات طراحی اتاق تمیز" پیکربندی فیلتر صنایع مختلف را تصریح می کند ، مانند اتاق تمیز یک کارخانه مواد غذایی باید به یک راندمان اصلی + راندمان متوسط + سیستم تصفیه کارایی زیر بالا مجهز شود.
نقاط نگهداری و مدیریت
چرخه جایگزینی: 1-3 ماه برای راندمان اولیه ، {1}} ماه برای راندمان متوسط ، و {2}} سال برای راندمان بالا (باید مطابق با نظارت بر اختلاف فشار واقعی تنظیم شود).
تست نشت: پس از نصب فیلتر با راندمان بالا ، یک فوتومتر برای اسکن نقطه نشت برای اطمینان از آب بندی لازم است. از پیشخوان ذرات گرد و غبار لیزر برای تشخیص منظم غلظت ذرات معلق در اتاق تمیز استفاده می شود.
خلاصه: برای ایجاد یک شبکه محافظ برای یک محیط تمیز ، تقاضا را انتخاب کنید
انتخاب فیلترها برای اتاق های تمیز و کارگاه های بدون گرد و غبار در اصل "خیاط ساخته شده" است-تطبیق انواع فیلتر با توجه به ویژگی های صنعت (نیمه هادی ها ، دارو ، مواد غذایی) ، سطح پاکیزگی (از ISO 8 تا ISO 1) و شرایط محیطی (درجه حرارت بالا ، خوردگی و رطوبت زیاد). از قبل از فیلتراسیون اولیه تا تصفیه نهایی ULPA ، از تصفیه هوا تا فیلتراسیون مایع ، فیلترها در هر سطح از پاکیزگی محیط تولید محافظت می کنند.
برای شرکت ها ، لازم است که از سوء تفاهم "فقط با راندمان بالا" یا "توضیح بیش از حد" جلوگیری شود: فیلتراسیون با راندمان متوسط نیز نمی تواند در اتاقهای تمیز درجه بالا حذف شود و در نتیجه عمر با راندمان بالا کوتاه شود ، و همچنین ULPA را نمی توان کورکورانه در کارگاه های عادی استفاده کرد تا باعث هدر رفتن هزینه شود. در عین حال ، باید به آب بندی نصب و نگهداری منظم از فیلتر توجه شود تا واقعاً اثربخشی خود را انجام دهد و خطرات آلودگی و هزینه های عملیاتی را کاهش دهد.
از آنجا که فرآیندهای نیمه هادی به سمت 2NM حرکت می کنند و فرآیندهای زیست پزشکی استانداردهای استریل بالاتری را دنبال می کنند ، فناوری فیلتر نیز به سمت "راندمان بالاتر ، مقاومت پایین تر و عمر طولانی تر" در حال تحول است. در آینده ، نظارت هوشمند (مانند یادآوری های جایگزینی پیوند برای سنسورهای فشار دیفرانسیل) و مواد سازگار با محیط زیست (مواد فیلتر قابل بازیافت) به روند صنعت تبدیل می شوند و ارتقاء مداوم سیستم های تصفیه اتاق تمیز را ارتقا می بخشند.