1、2009 级空气洁净技术结业论文空气洁净技术结业论文学生姓名：刘小东学 号：20094025044指导教师：庄卫东所在学院：工程学院专 业：建筑环境与设备工程中 国 大 庆2012 年 12 月黑龙江八一农垦大学结业论文1空气洁净技术的应用探讨刘小东(大庆，工程学院，黑龙江八一农垦大学)摘 要本文简要归纳了当前国内外里气洁净技术的发展动向。论述了空气洁净技术在工业领域和生物净化领城应用，指出了洁净技术发展国内外存在的差距，提出了应用数理统计分析评价生物洁净技术在无菌罐装中应用效果的数理评价方法。关键词：洁净技术;生物净化;洁净度;方差分析The Research of Application
2、for Air Cleaning TechnologyLiu xiaodong(Engineering College , Heilongjiang Bayi Agriculture University, Daqing, China)Abstract This paper hriefly recomm end developing trend of Modem 一 Air- Clean 一 Tenology of work. It is discussed that application of air cleaning techning technology in industrial f
3、iled and bio cleaning field；It is pointed out that the gap which is existing between China and some developed countries in air cleaning technology；It is raised that quantitative appraising method of applying mathematical statistical analytical means to appraise the applied effect of bio cleaning tec
4、hnology in aseptic potting in thispaper.Keywords: Cleaning technology；bio cleaning ； Cleanliness；aseptic potting；Variance.黑龙江八一农垦大学结业论文21 空气洁净技术发展概况空气洁净技术是二次世界大战后才开始形成和发展起来的环境工程技术。目前在精密加工、宇航工业、微电子工业等众多工业领域得到广泛应用，并以更加迅猛的发展趋势扩展到医疗、制药、食品、化妆品、无菌培植、遗传工程等生物洁净技术领域。二战前的精密加工业其精密只在微米级水平上，尚无控制尘埃污染的要求。随着生产水平的提高
5、，首先是军事工业和微加工技术对空气中尘埃粒径的控制要求提到了亚微米级别。对尘埃与产品质量间的关系有了量的概念 1。于 50 年代初结合曼哈顿研究计划，美国宇航工业率先研制成功第一台高效能尘埃粒子过滤器开始，又建成世界第一个高级别平行流空气洁净室，保证了60 年代微加工业顺利地跨人了亚微米级外，使胶片的解相力一每毫米宽度能记录下可分辩的单线条数发展到全息干版 3000 条线。而 70 年代开始出现的超大规模集成电路，其掩膜厚度已达到十分之几到百分之几微米，电器元件之间的金属联线之宽度一光刻基本图形尺寸，最小达到 0.01 微米。一颗尘埃，即使小到 0.01 微米也能使大规模集成电路片形成针孔或电
6、路切断、短路等事故而报废。微电子工业从一九七五年动态随机存储器 DRAM 16K 到一九九八年的 256K，平均每三年容量增加五倍，今后对最小尘埃粒径从目前的 0.1 微米控制技术还要低一至二个数量级。与上述空气洁净技术在深度上不断发展的同时，在生物净化领域得到了更广泛的应用，成为今后主要发展方向和扩展的应用领域。2 空气洁净技术在生物净化领域应用生物洁净技术以一九六六年美国在德克萨斯州恩多林(Andolin)医院建成垂直平行流无菌白血病房为代表，开始了首先在医疗业中的实际应用，目前在医学领域的脏器移植、关节置换、脑胸外科大型无菌手术和医疗烧伤病、白血病等无茵病房中广泛普及。它成功地防止了细菌
7、感染，大大提高了治愈率。统计表明，无菌手术感染率近乎为零，而术后感染率由原来的 8.9%下降到不足0.50J0，而 70%以上二度烧伤的死亡率由 93%下降到 6 0/r 以下如北京 301 医院黑龙江八一农垦大学结业论文3一九九五年至一九九七年在无菌手术室所做的 16427 例各种手术无一例感染 2。在制药工业，由于对药品特别是用于静脉注射、肌内注射和眼药等制剂的纯度已由化学纯进入到离子纯，其药剂中含有任何尘埃粒子或细菌等微生物粒子，都会引起患者的病态热原反应。所以现代制药工业要求对液体制剂、抗生素的填充、分装、质量检验和化验等工序、环节都要在生物洁净室或超净工作台内无菌状态下进行。至于在遗
8、传工程、无菌实验、无菌饲养等领域应用，洁净度级别要求就更高更严格了因为在这些领域里的病理实验、组织培养(包括克隆技术)、癌细胞及疫苗的培养都必须是在无其它杂菌、致病菌条件 F 进行。如果不是在无菌条件下进行，有些很有科学研究价值需要在人体外往往经过一年以上时间培养出的活动的癌细胞植株，稍有不慎而污染即前功尽弃。在食品、酿造、发酵等工艺生产过程中，对纯种的培养、移植、扩种过程没有生物洁净技术提供保障发生污染，则产品质量得不到保证，成吨的营养液或成百上千的原料都会成废料造成巨大损失。在宇航工业，探索宇宙生命起源的飞行器若不在无菌的生物洁净间总装，就可能误将地球的有机物当成带回的宇宙物质，不仅会导致
9、错误的结论，更可怕的是飞行器采回的其它星球的矿物、标本等不在生物无菌室进行处理，将会产生不堪设想的严重后果。总之，空气洁净技术发展至今，经历了半个世纪，从工业洁净技术到生物洁净技术，其应用领域不断扩大，在国民经济中起到越来越重要的作用 3。3 空气洁净技术发展国内外差距我国空气洁净技术发展自 60 年代开始以来，目前已具备了相当的实力，在某些理论研究和应用方面达到了国际先进水平，但同世界上工业发达国家相比仍有不少差跟，主要表现在如下三个方面 4。首先从空气洁净技术的起步时间和相关技术规范制定时间上看，大约落后了二十年左右。美国从一九五 0 年制造出第一台高效能空气过滤装置到一九六一年建成100
10、 级平行流洁净室，完成了空气洁净技术领域的关键技术设备和气流组织的理论到实践的完整过程。从 60 年代开始又率先完成了洁净技术应用方面的相关黑龙江八一农垦大学结业论文4标准和规范的制定一九六三年颁布厂美国联邦标准 F.S.209，一九六七年又颁布了第一个有关微生物净化级别的国家航天与航空管理局标准(NASA 标准)。我国于 1984 年制定的国家标准 GBJ73 一 84洁净厂房设计规范 ，提出了我国的洁净度级别，第一级称 3 级(相当于 F.S.209 的 100 级)，第二级称 30 级，依此类推。可见我国“3 系列”的空气洁净度级别名称上仍沿用了 F.S.209 的称呼，只是内容上改用国
11、际单位制。一项技术标准和规范的制定和实施，在某种意义上而言是代表一个行业或国家在它制定和实施该标准或规范那个时期的技术能力和发展水平的一个重要标志，从这点上讲，我国的空气洁净技术在时间上落后了美国 20 年左右。第二，从洁净技术应用领域的普及程度上看，从五十年代开始工业发达国家工业洁净技术应用于精密加工、微电子工业、高纯半导材料等工业领域。在不到十年的时间已扩展到生物洁净技术领域。据日本污染控制函调委员会一九七 0 年对 l22 个单位所做的实际调查，航天、半导体、微电子工业普及率近 100 0/n。制药医疗行业在 80%以上。化工、食品为 50 左右。我国从一九六二年开始研究集成电路，一九六
12、五年研制成功高效空气过滤器，一九六九年建成装配式的洁净室，一九七三年在北京建成第一个用于集成电路生产的 100 级平行流洁净室。目前国内各不同行业空气洁净技术应用普及率远低于国外工业发达国家水平，在食品、酿造、发酵等行业的无菌罐装普及率不到 10%，但在生物制药行业近几年有了长足的发展，并以一九九八年建成的亚洲最大规模的北京 307 医院 10 间 l00 级血液无菌病房为代表，我国在空气洁净技术领域在 21 世纪会出现更大的飞跃 5。第三，从洁净技术总体发展水平而言，国内外差距主要有如下三点:l.最高级别洁净室国外已有 10 级和上级，而国内只有 100 级，现在在研制10 级。2.尘埃的控
13、制粒径，国外已从 0.5 微米过渡到 0.1 微米，相应地研制成了超高效空气过滤器，气流组织从平行流向节能高效的矢流理论和数字模拟化方向发展。国内目前仍处于研究开发阶段。3.在检测技术与仪器制造方面有明显差距。美国 ROYCO 公司早在 20 年前就研制出 Ift/分=28.3 升/分大流量光电粒子计数器，最近研制出的 ROYCOLAS黑龙江八一农垦大学结业论文5一 X 型激光粒子计数器，可测最小粒径为 0.09 微米，分 4 档 l5 个通道的大流量自动分档检测记录;而由我国建筑科学院研制的 J 一 73 光电粒子计数器，其最大流量为 5 升/分，可测最小粒径为 0.3 微米 6。4 生物洁
14、净技术评价方法研究笔者一九八二年完成了生物洁净技术在食品无菌罐装中应用，一九八六年完成了在化妆品无菌罐装中应用，并对生物洁净技术在这两个领域应用所产生的效果.采用了数理统计分析方法对产品质量显著影响给予了定量分析证明和质量控制区间估计等统计计算方法。现以某种儿童营养果汁无菌罐装为例，说明上述方法之应用。在空气净化与非净化条件下生产的同一种果汁中所含的杂菌数其检验结果如表一所示。从表一可见，在空气净化与非净化条件下，即无菌与有菌环境条件下，生产的同一种儿童营养果汁在其它条件都不变，只因环境条件的显著不同，在非净化条件下生产和罐装的产品因受来自周围环境的污染产品中，杂菌数比之净化条件下的产品平均值
15、高出 17.6 倍 6。这清楚地表明，生物洁净技术应用于无菌罐装中将显著地影响产品质量，现用方差分析方法予以证明。方差分析的实质是提出一种假设:有 a b 个随机变量 xij在不同条件下检验的样品子样)都来自于同一母体(参检样品的全部产品)，服从正态分布规律，检验这一假设在给定显著置信度值 a 一是否可信，并判别某一变异因素(本文指的是采取净化与非净化条件)作用前后的子样(有限的检验结果)，在给定的 a 值下有无显著差异。假设各子样的平均 有如下关系 H0：nixX1n_2_1.作统计量：黑龙江八一农垦大学结业论文6将上式两边除以方差 X2变量：上面三式的自由度分别 ab-1，b-1 和 b（
16、a-1） ，将（3）和（4）式分别除以各自的自由度得平均离差平方和，然后两式相除得如下的 F 变量：F 值与给定的显著度 a=0.01 值下的 Fa进行比较，若 F F ，则否定原来的 ，并判别两式有显著差异。以 1 的检验结果为例进行计算，结果 F=2921.9。现取显著度 a=0.01，当 b-1=2-1=1，b（a-1）=2*（5-1）=8 时，查表得Fa=11.26。可见 FF a是一个突出的大数，故否定原假设 H0，断定在生物净化条件下和非净化条件下所生产的同种产品具有显著的质量差异。5 洁净室节能方案的探讨洁净室节能较一般空调系统更显重要，因洁净空调系统新风比例更高，在医院传染病房
17、、生命科学实验室及一些特殊厂房会产生有毒气体(甚至放射性物质)常需采用全新风“直流系统” ，这人人提高了制冷机的耗电，而由于“换气次数”随洁净等级升高而加人和空气温湿度的高要求也增加了冷热负荷的耗电量 7。采用空气一空气或空气一水热交换器，可利用室外空气的能量(用热泵)，以可节约能耗，现提出下列具体措施:黑龙江八一农垦大学结业论文7(1)新风集中处理是近年来常推荐的技术措施，这不但可降低新风带来的污染源，保护了末端的高效过滤器、同时可以利用地下水、空气冷热源及排气的温差预热或预冷。(2)山于医坑的特殊性，手术间、病房、消毒间等系统功能要求不同，供冷供热常有时空交错，在设计时利用造排风的冷热能相
18、互交换即可以节约总能耗。采用以上综合技术措施，在工业及民用建筑的洁净工程中，节大约人量能源，响应当前在全国推行“节能指标化”的总体要求。参考文献1魏贻宽. 空气洁净技术的现状与发展动向J.暖通空调.2005（4）3-12.2许仲麟.空气洁净技术原理M.北京:中国建筑工业出版社，1983.3许仲麟.空气洁净技术应用M.北京:中国建筑工业出版社.1988.4姜成楠.洁净技术在食品无菌装罐中应用J .暖通空调.1982(3):14 一 17.5姜成楠.生物洁净技术在化妆品工业中应用J.暖通空调.1985(4):9 一 1l.6 姜成楠，吴昊.空气洁净技术发展研究J.沈阳：沈阳大学报.2001.（2）80-83.7马光正. 现代空气洁净技术发展动向及再发展对策J.建筑物理与设备.福建建着科技.2007.（3）78-79.
