HEPA ایئر فلٹر کی کارکردگی پر تجرباتی مطالعہ

جدید صنعت کی ترقی نے تجربات، تحقیق اور پیداوار کے ماحول پر بڑھتے ہوئے مطالبات کو جنم دیا ہے۔ اس ضرورت کو حاصل کرنے کا بنیادی طریقہ صاف ایئر کنڈیشنگ سسٹم میں ایئر فلٹرز کا وسیع پیمانے پر استعمال کرنا ہے۔ ان میں سے، HEPA اور ULPA فلٹرز صاف کمرے میں داخل ہونے والے دھول کے ذرات کے لیے آخری تحفظ ہیں۔ اس کی کارکردگی کا براہ راست تعلق صاف کمرے کی سطح سے ہے، جس کے نتیجے میں عمل اور مصنوعات کے معیار پر اثر پڑتا ہے۔ لہذا، فلٹر پر تجرباتی تحقیق کرنا معنی خیز ہے۔ 0.3 μm، 0.5 μm، 1.0 μm PAO ذرات کے لیے گلاس فائبر فلٹر اور PTFE فلٹر کی فلٹریشن کی کارکردگی کی پیمائش کرکے دونوں فلٹرز کی مزاحمتی کارکردگی اور فلٹریشن کارکردگی کا مختلف ہوا کی رفتار سے موازنہ کیا گیا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ہوا کی رفتار HEPA ایئر فلٹرز کی فلٹریشن کی کارکردگی کو متاثر کرنے والا ایک بہت اہم عنصر ہے۔ ہوا کی رفتار جتنی زیادہ ہوگی، فلٹریشن کی کارکردگی اتنی ہی کم ہوگی، اور PTFE فلٹرز کے لیے اثر زیادہ واضح ہے۔

کلیدی الفاظ:HEPA ایئر فلٹر؛ مزاحمت کی کارکردگی؛ فلٹریشن کی کارکردگی؛ PTFE فلٹر پیپر؛ گلاس فائبر فلٹر کاغذ؛ گلاس فائبر فلٹر.
CLC نمبر: X964 دستاویز کا شناختی کوڈ: A
سائنس اور ٹیکنالوجی کی مسلسل ترقی کے ساتھ، جدید صنعتی مصنوعات کی پیداوار اور جدید کاری انڈور ہوا کی صفائی کے لیے زیادہ سے زیادہ مطالبہ کرتی جا رہی ہے۔ خاص طور پر، مائیکرو الیکٹرانکس، طبی، کیمیکل، حیاتیاتی، فوڈ پروسیسنگ اور دیگر صنعتوں کو چھوٹے بنانے کی ضرورت ہوتی ہے۔ صحت سے متعلق، اعلیٰ پاکیزگی، اعلیٰ معیار اور اعلیٰ قابل اعتماد اندرونی ماحول، جو HEPA ایئر فلٹر کی کارکردگی پر اعلیٰ اور اعلیٰ تقاضوں کو پورا کرتا ہے، لہٰذا صارفین کی طلب کو پورا کرنے کے لیے HEPA فلٹر کیسے تیار کیا جائے، مینوفیکچررز کی فوری ضرورت بن گئی ہے۔ ایک مسئلہ حل ہوا [1-2]۔ یہ بات مشہور ہے کہ فلٹر کی مزاحمتی کارکردگی اور فلٹریشن کی کارکردگی فلٹر کی جانچ کے لیے دو اہم اشارے ہیں۔ یہ مقالہ تجربات کے ذریعے مختلف فلٹر مواد کے HEPA ایئر فلٹر کی فلٹریشن کارکردگی اور مزاحمتی کارکردگی کا تجزیہ کرنے کی کوشش کرتا ہے [3]، اور ایک ہی فلٹر مواد کے مختلف ڈھانچے کا۔ فلٹر کی فلٹریشن کارکردگی اور مزاحمتی خصوصیات فلٹر بنانے والے کے لیے نظریاتی بنیاد فراہم کرتی ہیں۔

1 ٹیسٹ کے طریقہ کار کا تجزیہ
HEPA ایئر فلٹرز کا پتہ لگانے کے بہت سے طریقے ہیں، اور مختلف ممالک میں مختلف معیارات ہیں۔ 1956 میں، یو ایس ملٹری کمیشن نے USMIL-STD282، ایک HEPA ایئر فلٹر ٹیسٹ کا معیار، اور کارکردگی کی جانچ کے لیے DOP طریقہ تیار کیا۔ 1965 میں، برطانوی معیاری BS3928 قائم کیا گیا تھا، اور کارکردگی کا پتہ لگانے کے لیے سوڈیم شعلہ کا طریقہ استعمال کیا گیا تھا۔ 1973 میں، یورپی وینٹیلیشن ایسوسی ایشن نے یورووینٹ 4/4 معیار تیار کیا، جس نے سوڈیم شعلے کا پتہ لگانے کے طریقہ کار کی پیروی کی۔ بعد میں، امریکن سوسائٹی فار انوائرمینٹل ٹیسٹنگ اینڈ فلٹر ایفیشنسی سائنس نے تجویز کردہ جانچ کے طریقوں کے لیے ملتے جلتے معیارات کا ایک سلسلہ مرتب کیا، یہ تمام DOP کیلیپر گنتی کا طریقہ استعمال کرتے ہوئے۔ 1999 میں، یورپ نے BSEN1822 معیار قائم کیا، جو فلٹریشن کی کارکردگی کا پتہ لگانے کے لیے انتہائی شفاف پارٹیکل سائز (MPPS) کا استعمال کرتا ہے [4]۔ چین کا پتہ لگانے کا معیار سوڈیم شعلہ طریقہ اپناتا ہے۔ اس تجربے میں استعمال ہونے والا HEPA ایئر فلٹر کی کارکردگی کا پتہ لگانے کا نظام US 52.2 معیار کی بنیاد پر تیار کیا گیا ہے۔ پتہ لگانے کا طریقہ کیلیپر گنتی کا طریقہ استعمال کرتا ہے، اور ایروسول PAO ذرات کا استعمال کرتا ہے۔
1. 1 اہم آلہ
اس تجربے میں دو پارٹیکل کاؤنٹرز استعمال کیے گئے ہیں، جو کہ دوسرے پارٹیکل کنسنٹریشن ٹیسٹنگ آلات کے مقابلے میں سادہ، آسان، تیز اور بدیہی ہیں [5]۔ پارٹیکل کاؤنٹر کے مندرجہ بالا فوائد اسے بتدریج دوسرے طریقوں کی جگہ لے لیتے ہیں اور ذرہ کے ارتکاز کے لیے اہم ٹیسٹ طریقہ بن جاتے ہیں۔ وہ ذرات کی تعداد اور پارٹیکل سائز کی تقسیم (یعنی گنتی گنتی) دونوں کو گن سکتے ہیں، جو اس تجربے کا بنیادی سامان ہے۔ نمونے لینے کے بہاؤ کی شرح 28.6 LPM ہے، اور اس کے کاربن لیس ویکیوم پمپ میں کم شور اور مستحکم کارکردگی کی خصوصیات ہیں۔ اگر آپشن انسٹال ہو تو درجہ حرارت اور نمی کے ساتھ ساتھ ہوا کی رفتار کو بھی ناپا جا سکتا ہے اور فلٹر کو ٹیسٹ کیا جا سکتا ہے۔
پتہ لگانے کا نظام PAO ذرات کو فلٹر کرنے کے لیے دھول کے طور پر استعمال کرتے ہوئے ایروسول کا استعمال کرتا ہے۔ ہم ریاستہائے متحدہ میں تیار کردہ TDA-5B ماڈل کے ایروسول جنریٹرز (ایروسول جنریشنز) استعمال کرتے ہیں۔ وقوع پذیری کی حد 500 - 65000 cfm (1 cfm = 28.6 LPM) ہے، اور ارتکاز 100 μg/L، 6500 cfm ہے؛ 10 μg/L، 65000 cfm.
1. 2 صاف کمرے
تجربے کی درستگی کو بہتر بنانے کے لیے، 10,000 سطح کی لیبارٹری کو امریکی وفاقی معیار 209C کے مطابق ڈیزائن اور سجایا گیا تھا۔ کوٹنگ کا فرش استعمال کیا جاتا ہے، جس کی خصوصیات ٹیرازو، لباس مزاحمت، اچھی سگ ماہی، لچک اور پیچیدہ تعمیر کے فوائد سے ہوتی ہے۔ مواد epoxy lacquer ہے اور دیوار اسمبلڈ کلین روم سائڈنگ سے بنی ہے۔ کمرہ 220v، 2×40w پیوریفیکیشن 6 لیمپ سے لیس ہے اور روشنی اور فیلڈ آلات کی ضروریات کے مطابق ترتیب دیا گیا ہے۔ کلین روم میں 4 ٹاپ ایئر آؤٹ لیٹس اور 4 ایئر ریٹرن پورٹس ہیں۔ ایئر شاور روم سنگل عام ٹچ کنٹرول کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے۔ ایئر شاور کا وقت 0-100s ہے، اور کسی بھی ایڈجسٹ گردش کرنے والی ہوا والیوم نوزل ​​کی ہوا کی رفتار 20ms سے زیادہ یا اس کے برابر ہے۔ چونکہ صاف کمرے کا رقبہ <50m2 ہے اور عملہ <5 افراد پر مشتمل ہے، اس لیے صاف کمرے کے لیے ایک محفوظ راستہ فراہم کیا گیا ہے۔ منتخب کردہ HEPA فلٹر GB01×4 ہے، ہوا کا حجم 1000m3/h ہے، اور فلٹریشن کی کارکردگی 0.5μm اور 99.995% سے زیادہ یا اس کے برابر ہے۔
1. 3 تجرباتی نمونے۔
گلاس فائبر فلٹر کے ماڈلز یہ ہیں: 610 (L) × 610 (H) × 150 (W) mm، چکرانے کی قسم، 75 جھریاں، سائز 610 (L) × 610 (H) × 90 (W) ملی میٹر، 200 پلیٹس کے ساتھ، PTFE فلٹر سائز (48) × L × 7 (48) ملی میٹر، بغیر کسی چکر کے، 100 جھریوں کے ساتھ۔
2 بنیادی اصول
ٹیسٹ بینچ کا بنیادی اصول یہ ہے کہ پنکھے کو ہوا میں اڑا دیا جاتا ہے۔ چونکہ HEPA/UEPA ایک HEPA ایئر فلٹر سے بھی لیس ہے، اس لیے یہ سمجھا جا سکتا ہے کہ ہوا ٹیسٹ شدہ HEPA/UEPA تک پہنچنے سے پہلے صاف ہوا بن چکی ہے۔ یہ آلہ PAO ذرات کو پائپ لائن میں خارج کرتا ہے تاکہ دھول پر مشتمل گیس کا مطلوبہ ارتکاز بنایا جا سکے اور ذرات کے ارتکاز کا تعین کرنے کے لیے لیزر پارٹیکل کاؤنٹر کا استعمال کیا جا سکے۔ دھول پر مشتمل گیس پھر جانچ شدہ HEPA/UEPA سے گزرتی ہے، اور HEPA/UEPA کے ذریعے فلٹر کی گئی ہوا میں دھول کے ذرات کی حراستی کو بھی لیزر پارٹیکل کاؤنٹر کا استعمال کرتے ہوئے ماپا جاتا ہے، اور فلٹر سے پہلے اور بعد میں ہوا کی دھول کی حراستی کا موازنہ کیا جاتا ہے، اس طرح HEPA/UEPA کا تعین ہوتا ہے۔ کارکردگی کو فلٹر کریں۔ مزید برآں، فلٹر سے پہلے اور بعد میں نمونے لینے کے سوراخوں کو بالترتیب ترتیب دیا جاتا ہے، اور یہاں ٹیلٹ مائیکرو پریشر گیج کا استعمال کرکے ہر ہوا کی رفتار کی مزاحمت کی جانچ کی جاتی ہے۔

3 فلٹر مزاحمتی کارکردگی کا موازنہ
HEPA کی مزاحمتی خصوصیت HEPA کی اہم خصوصیات میں سے ایک ہے۔ لوگوں کی مانگ کی کارکردگی کو پورا کرنے کی بنیاد کے تحت، مزاحمت کی خصوصیات استعمال کی لاگت سے متعلق ہیں، مزاحمت چھوٹی ہے، توانائی کی کھپت کم ہے، اور لاگت کی بچت ہوتی ہے۔ لہذا، فلٹر کی مزاحمت کی کارکردگی ایک تشویش بن گئی ہے. اہم اشارے میں سے ایک۔
تجرباتی پیمائش کے اعداد و شمار کے مطابق، گلاس فائبر کے دو مختلف ساختی فلٹرز اور PTFE فلٹر کی ہوا کی اوسط رفتار کے درمیان تعلق اور فلٹر کے دباؤ کے فرق کو حاصل کیا جاتا ہے۔رشتہ تصویر 2 میں دکھایا گیا ہے:

تجرباتی اعداد و شمار سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ جیسے جیسے ہوا کی رفتار بڑھتی ہے، فلٹر کی مزاحمت کم سے بلندی تک لکیری طور پر بڑھ جاتی ہے، اور شیشے کے فائبر کے دو فلٹرز کی دو سیدھی لائنیں کافی حد تک ملتی ہیں۔ یہ دیکھنا آسان ہے کہ جب فلٹریشن ہوا کی رفتار 1 m/s ہوتی ہے، تو گلاس فائبر فلٹر کی مزاحمت PTFE فلٹر سے تقریباً چار گنا ہوتی ہے۔

فلٹر کے علاقے کو جان کر، چہرے کی رفتار اور فلٹر کے دباؤ کے فرق کے درمیان تعلق اخذ کیا جا سکتا ہے:
تجرباتی اعداد و شمار سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ جیسے جیسے ہوا کی رفتار بڑھتی ہے، فلٹر کی مزاحمت کم سے بلندی تک لکیری طور پر بڑھ جاتی ہے، اور شیشے کے فائبر کے دو فلٹرز کی دو سیدھی لائنیں کافی حد تک ملتی ہیں۔ یہ دیکھنا آسان ہے کہ جب فلٹریشن ہوا کی رفتار 1 m/s ہوتی ہے تو گلاس فائبر فلٹر کی مزاحمت PTFE فلٹ سے تقریباً چار گنا ہوتی ہے۔

فلٹر کے علاقے کو جان کر، چہرے کی رفتار اور فلٹر کے دباؤ کے فرق کے درمیان تعلق اخذ کیا جا سکتا ہے:

دو قسم کے فلٹر فلٹرز کی سطح کی رفتار اور دو فلٹر پیپرز کے فلٹر پریشر کے فرق کی وجہ سے، اسی سطح کی رفتار پر 610×610×90mm کی تصریح کے ساتھ فلٹر کی مزاحمت تصریح 610× سے زیادہ ہے۔ 610 x 150 ملی میٹر فلٹر کی مزاحمت۔

تاہم، یہ واضح ہے کہ اسی سطح کی رفتار پر، گلاس فائبر فلٹر کی مزاحمت PTFE کی مزاحمت سے زیادہ ہے۔ یہ ظاہر کرتا ہے کہ PTFE مزاحمتی کارکردگی کے لحاظ سے گلاس فائبر فلٹر سے بہتر ہے۔ گلاس فائبر فلٹر اور PTFE مزاحمت کی خصوصیات کو مزید سمجھنے کے لیے مزید تجربات کیے گئے۔ فلٹر ہوا کی رفتار میں تبدیلی کے ساتھ ہی دو فلٹر پیپرز کی مزاحمت کا براہ راست مطالعہ کریں، تجرباتی نتائج ذیل میں دکھائے گئے ہیں:

یہ پچھلے نتیجے کی مزید تصدیق کرتا ہے کہ گلاس فائبر فلٹر پیپر کی مزاحمت اسی ہوا کی رفتار کے تحت PTFE سے زیادہ ہے [6]۔
4 فلٹر فلٹر کارکردگی کا موازنہ
تجرباتی حالات کے مطابق، مختلف ہوا کی رفتار پر 0.3 μm، 0.5 μm، اور 1.0 μm کے ذرہ سائز والے ذرات کے لیے فلٹر کی فلٹریشن کی کارکردگی کی پیمائش کی جا سکتی ہے، اور درج ذیل چارٹ حاصل کیا جاتا ہے:

ظاہر ہے، ہوا کی مختلف رفتار پر 1.0 μm ذرات کے لیے دو گلاس فائبر فلٹرز کی فلٹریشن کی کارکردگی 100% ہے، اور ہوا کی رفتار میں اضافے کے ساتھ 0.3 μm اور 0.5 μm ذرات کی فلٹریشن کی کارکردگی کم ہو جاتی ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ بڑے ذرات کو فلٹر کرنے کی کارکردگی چھوٹے ذرات سے زیادہ ہے، اور 610×610×150 ملی میٹر فلٹر کی فلٹریشن کارکردگی 610×610×90 ملی میٹر تصریح کے فلٹر سے بہتر ہے۔
اسی طریقہ کو استعمال کرتے ہوئے، ہوا کی رفتار کے فنکشن کے طور پر 480×480×70 mm PTFE فلٹر کی فلٹریشن کی کارکردگی کے درمیان تعلق کو ظاہر کرنے والا گراف حاصل کیا جاتا ہے:

تصویر 5 اور تصویر 6 کا موازنہ کرتے ہوئے، 0.3 μm، 0.5 μm پارٹیکل گلاس فلٹر کا فلٹریشن اثر بہتر ہے، خاص طور پر 0.3 μm ڈسٹ کنٹراسٹ اثر کے لیے۔ 1 μm ذرات پر تین ذرات کا فلٹریشن اثر 100٪ تھا۔
گلاس فائبر فلٹر اور PTFE فلٹر میٹریل کی فلٹریشن کارکردگی کا زیادہ بدیہی موازنہ کرنے کے لیے، فلٹر کی کارکردگی کے ٹیسٹ براہ راست دو فلٹر پیپرز پر کیے گئے، اور درج ذیل چارٹ حاصل کیا گیا:

مندرجہ بالا چارٹ مختلف ہوا کی رفتار [7-8] پر 0.3 μm ذرات پر PTFE اور گلاس فائبر فلٹر پیپر کے فلٹریشن اثر کی پیمائش کرکے حاصل کیا گیا ہے۔ یہ واضح ہے کہ PTFE فلٹر پیپر کی فلٹریشن کی کارکردگی گلاس فائبر فلٹر پیپر سے کم ہے۔
فلٹر مواد کی مزاحمتی خصوصیات اور فلٹریشن خصوصیات پر غور کرتے ہوئے، یہ دیکھنا آسان ہے کہ PTFE فلٹر مواد موٹے یا ذیلی HEPA فلٹرز بنانے کے لیے زیادہ موزوں ہے، اور گلاس فائبر فلٹر مواد HEPA یا الٹرا-HEPA فلٹرز بنانے کے لیے زیادہ موزوں ہے۔
5 نتیجہ
مختلف فلٹر ایپلی کیشنز کے امکانات کو گلاس فائبر فلٹرز کے ساتھ PTFE فلٹرز کی مزاحمتی خصوصیات اور فلٹریشن خصوصیات کا موازنہ کرکے تلاش کیا جاتا ہے۔ تجربے سے ہم یہ نتیجہ اخذ کر سکتے ہیں کہ ہوا کی رفتار HEPA ایئر فلٹر کے فلٹریشن اثر کو متاثر کرنے والا ایک بہت اہم عنصر ہے۔ ہوا کی رفتار جتنی زیادہ ہوگی، فلٹریشن کی کارکردگی اتنی ہی کم ہوگی، PTFE فلٹر پر اثر اتنا ہی زیادہ واضح ہوگا، اور مجموعی طور پر PTFE فلٹر میں فائبر گلاس فلٹر سے کم فلٹریشن اثر ہے، لیکن اس کی مزاحمت گلاس فائبر فلٹر سے کم ہے۔ لہذا، PTFE فلٹر مواد ایک موٹے یا ذیلی اعلی کارکردگی کا فلٹر بنانے کے لئے زیادہ موزوں ہے، اور گلاس فائبر فلٹر مواد پیداوار کے لئے زیادہ موزوں ہے. موثر یا انتہائی موثر فلٹر۔ 610×610×150mm کی تفصیلات کے ساتھ گلاس فائبر HEPA فلٹر 610×610×90mm گلاس فائبر HEPA فلٹر سے کم ہے، اور فلٹریشن کی کارکردگی 610×610×90mm گلاس فائبر HEPA فلٹر سے بہتر ہے۔ اس وقت خالص PTFE فلٹر مواد کی قیمت گلاس فائبر سے زیادہ ہے۔ تاہم، گلاس فائبر کے مقابلے میں، پی ٹی ایف ای میں درجہ حرارت کی مزاحمت، سنکنرن مزاحمت اور گلاس فائبر کے مقابلے میں ہائیڈولیسس بہتر ہے۔ لہذا، فلٹر تیار کرتے وقت مختلف عوامل پر غور کیا جانا چاہئے. تکنیکی کارکردگی اور اقتصادی کارکردگی کو یکجا کریں۔
حوالہ جات:
[1]لیو لائہونگ، وانگ شیہونگ۔ ایئر فلٹرز کی ترقی اور اطلاق [J] •فلٹرنگ اور علیحدگی، 2000، 10(4): 8-10
[2] سی این ڈیوس ایئر فلٹر [ایم]، ہوانگ ریگوانگ نے ترجمہ کیا ہے۔ بیجنگ: اٹامک انرجی پریس، 1979۔
[3] GB/T6165-1985 اعلی کارکردگی ایئر فلٹر کارکردگی ٹیسٹ کا طریقہ ترسیل اور مزاحمت [M]۔ نیشنل بیورو آف اسٹینڈرڈز، 1985۔
[4]زنگ سونگین۔ اعلی کارکردگی والے ایئر فلٹر کا پتہ لگانے کا طریقہ اور عملی اطلاق
[5]ہوکرینر۔ پارٹیکل کاؤنٹر کی مزید ترقی
sizerPCS-2000glass fiber [J]•ایروسول سائنس کا فلٹر جرنل، 2000,31(1): 771-772۔
[6]ای. Weingartner، P. Haller، H. Burtscher وغیرہ دباؤ
DropAcrossFiber Filters[J]•ایروسول سائنس، 1996، 27(1): 639-640۔
[7]مائیکل جے ایم اور کلائیڈ اور۔ فلٹریشن کے اصول اور عمل[M]۔
نیویارک:مارسل ڈیکرانک، 1987•
[8] Zhang Guoquan. ایروسول میکینکس – دھول ہٹانے اور صاف کرنے کی نظریاتی بنیاد [M] • بیجنگ: چائنا انوائرمنٹل سائنس پریس، 1987۔