摘要： 设计了远红外辐射与HEPA过滤器联合杀菌的实验装置，采用符合国际标准的耐高温高效过滤器对排风进行过滤：辐射板在系统的上风侧对过滤器进行加热，以确定过滤器的杀菌效果，实验过程中采用测温误差为0．1℃ 的数字
温度表测量过滤器的迎风面和背风面温度，采用粒子计数器测量加热前后实验装置E下游的粒子数，得出高教过滤器的过滤效率。结果表明：在实验温度下该装置能够杀灭微生物，并且过滤器加热前后过滤效率没有明显的变化
关键词： 热辐射；高效过滤器；杀菌
中图分类号： T9051．8 文献标识码： A
1 前言
对于杀灭空气中的微生物曾有过物理、化学等多种方法。化学消毒虽能杀灭大部分微生物，但却存在易产生耐药菌株以及药剂残留危害人体等问题；物理的紫外线照射方法也存在紫外线穿透力低和反射能力弱的问题ll 。针对这些问题我国20世纪70年代后期采用工业洁净技术手段来控制微生物污染。事实表明仅靠过滤除菌无法解决微生物污染和空调系统的二次污染问题。因此从20世纪90年代末开始，采用生物洁净技术来解决微生物污染的问题。该技术的关键不仅在于将微生物捕捉下来，而且在于将它们杀灭。
2 热辐射杀菌原理
采用远红外辐射板作为热源，加热高效过滤器，不仅可以捕捉空气中的微生物，而且叮以达到杀灭微生物的目的热辐射习惯上称为红外辐射或红外线。红外线是一种电磁波，当它通过辐射方式辐射到物体时，其热能以电磁波的形式被物体均匀吸收，从而改变和加剧分子的运动，达到发热升温加热的作用。微生物的主要组成是水、蛋白质、脂类和核酸。加热主要是对微生物中蛋白质的凝固和氧化、对细胞膜和细胞壁的直接损伤、对细菌生命物质核酸的作用。一般情况下，不同微生物对热的抗力强弱依次为：朊毒体>肉毒杆菌芽孢>嗜热脂肪杆菌芽孢、破伤风杆菌芽孢>炭疽杆菌、产气荚膜杆菌>乙型肝炎病毒、结核杆菌、真菌>非芽孢菌和普通病毒。但枯草杆菌黑色变种芽孢对干热的抗力比嗜热脂肪杆菌芽孢强，对湿热的抗力则相反一 。一般繁殖体在干热80～1O0℃中经1h可以杀死，芽孢需160～170℃。经2h方可杀死。有的药典规定为180℃需1小时以上，也有的药典规定为160～170℃需2～4h，这仅是大致的标准。因此参考我国医院干热灭菌规定的温度160～170℃和加热时间1～2h，当热辐射达到一定温度并持续相当时间就可以杀灭微生物。另外，表1所列的杀菌温度和时间的关系是欧洲药典推荐的干热杀菌温度与时间标准(EN868)。
3 热辐射杀菌过滤器实验装置
本试验利用远红外辐射板作为热源在空气中对高效过滤器进行加热。远红外辐射板位于高效过滤器的下风侧，其目的是为了加热高效过滤器，当高效过滤器的温度升高到一定值，并保持相应时间就能杀死被高效过滤器捕捉的微生物。辐射板与过滤器间距150ram。由于选用某公司生产的GB一01一l型的耐高温高效过滤器，其滤料可以耐350~C高温(专利号ZL02 2 82210．0)，并且还设有初效过滤器做前级保护，所以对过滤器的使用寿命不会有任何影响。实验某厂生产的4—68N0．4型通风机，该风机通过调节电源频率改变风量，从而使实验在不同的风量下进行。具体的实验装置如图1所示。
4 实验分析及结论
4．1 买验过程
实验开始时只开热辐射板(功率为3314W)，不开风机，当加热到系统稳定时开风机(额定风量1000m ／h)。实验中以大气尘为尘源，采用激光粒子计数器计数，分别测量不开热辐射板时的过滤效率和整个系统达到热稳定时的效率。
整个实验系统的温度达到基本稳定，大约需要40min。稳定时辐射板表面温度可达到228℃；过滤器迎风面的温度可达到168℃；过滤器背风面的温度可达到138℃。过滤器前后两侧温差最大可达到47℃。各部分的具体温升情况可参见图2(数据为3次试验的算术平均值)。
随后启动风机，实验在额定风量1000m ／h的情况下进行。由于风的运动导致辐射板散发的热量大部分被排风带走 辐射板的温度在5min之内下降了近28cc，过滤器迎风面与背风面也在5nfin内分别下降到66。【=和44(℃，再经过5min各部分温度都达到稳定。
4．2 实验分析
(1)未开风机时，辐射板在5min内温度急剧升高至182℃后，在35min内缓慢升高到228℃。开风机后，辐射板的温度降低至184℃后趋于稳定。
(2)未开风机时，过滤器迎风面温度随辐射板温度的升高而升高，二者的温升趋势大致相同，在初始5min内温度急剧升高至128℃，之后在35min内缓慢升高到168℃。开风机后，过滤器迎风面温度降低至104℃，之后趋于稳定，温度达到96℃。
(3)未开风机时，过滤器背风面温度随辐射板温度的升高而升高，在40min内温度升高至138℃ 。开风机后，过滤器背风面温度降低至68℃之后趋于稳定，温度达到66℃左右。
(4)未开风机时，过滤器两侧温差在初始5min内随辐射板温度的升高而升高，之后35min温差基本保持不变。开风机时，由于背风面温度降低较快，而迎风面稍有延迟，所以二者的温差暂时较大，不过10min后过滤器两侧温差稳定于
30℃ 。
(5)未开风机时，上风侧空气温度随辐射板温度在40min内逐渐升高到108℃ ，开风机后，上风侧空气温度5min内立即降低至43℃之后温度基本不变。
(6)粒子计数器测得数据及所计算的过滤器效率见图3。结果显示，过滤器加热前后过滤效率没有明显的变化，因此可以证明加热不会破坏过滤器。
4.3 实验结论
装置中使用的3314W的辐射板分别将过滤器迎风面温度、背风面温度在40min内由室温提高到150℃和90℃，因此参照EN868标准在加热一段时间后，能杀灭附着在过滤瓷器上的微生物。
另外，该高效过滤器加热前后的过滤效率没有明显变化，说明加热没有改变该过滤器的过滤性能。因此采用该实验方法进行杀菌具有一定的实际意义。
5 结语
本文实验装置可解决空气过滤器的二次污染问题，可以用于P2、P3生物实验室的回风过滤系统灭菌。利用经过耐高温过滤器灭菌后的回风有助于节约能源，保障人员的安全。该装置可广泛应用于制药、医疗服务、食品等行业。
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