１　概 述

1.1　过滤除尘技术发展的轨迹

成都市内的古蜀国金沙遗址博物馆，陈列已有3000多年的“过滤器”—— 设计精美绝伦有填充物的无底大陶罐，用作饮用水的过滤，除去泥沙。这一发明透射出蜀地先民们生活的精彩、浪漫和富足，可看作是当今过滤除尘技术最久远的技术基因。

1972年，笔者曾在重庆九龙电厂见过产于1956年用于烟气CO2测量的热导分析仪，配置有过滤器的取样探头，是事实上的在线分析系统。也是1956年，南分建厂，成为中国分析仪器工业的发端。

1972年那时生产的CO2热导分析仪，SiC材质的探头过滤器由100目改进提高到150目粒度，过滤精度大致达到20um左右。40年斗转星移的今天，不少企业的探头过滤器仍然停留在10～20um低水平。2011年5月参观一家颇具实力的外企，其高端产品第一级探头过滤器的过滤精度就是20um，使用维护要求：三个月整体抽出探头用化学溶剂清洗过滤器，一年内就得更换，其维护量及成本将不堪重负。

德国H&B公司早在上世纪八十年代末，探头过滤器就达到0.3um的高水平，成功用于水泥窑窑尾（样气温度1350℃、粉尘含量2000g/m3）干法高温取样探头，过滤除尘技术已经是一项全面成熟的技术。这一事实印证出本行业现在仍然普遍性的落后，值得质疑和反思。

1.2　对过滤除尘现状的反思

尽管过滤除尘早已成为专业人士关注的焦点，却又如何停滞不前？满足和停留于“能够用”状态，不思进取的行为方式起了很坏的阻滞作用。

专业人士甚至是资深专家都凭着直观技术的技术逻辑思维，一是认为过滤器的精度提高，必然气流阻力就更大，肯定更不适用；二是采用多级过滤组合的技术路线，认为就可提高过滤精度，有几家公司采用三级过滤器的取样探头也只能达到＞2um，但是，还有气流阻力增大和反吹扫效果不佳的后顾之忧。

重庆凌卡公司依靠技术创新和对过滤器多项技术特性的协调，成功将探头过滤器过滤精度（单级）推进到0.3um，膜式过滤器推进到0.05um，并无气流阻力增大的弊端，还有纳米疏水特性、抗污染的新特性。以此事实说明，上述直观的技术逻辑并不正确，成熟技术必须向微观技术和宏观技术延伸和拓展。

2　大气颗粒物污染的类比启示

2.1　灰霾天气与气溶胶

城市灰霾天气是空气混和烟气颗粒物后的浑浊现象，细粒子特别是超细粒子已成为影响我国城市环境空气质量的主要污染物之一，城市机动车尾气排放引发的PM2.5（即粒径＜2.5um）污染物长时间悬浮在空气中并不沉降，成为突出的污染难题。

气溶胶一般是指＜2.5um的干粒子污染，应该还包括微细液滴。研究表明：＜1um的细粒子在光的散射和吸收中起支配作用，天津市＜1um粒子的消光占总消光的80％。^［2］所以，可认为气溶胶是＜1um的细颗粒物污染，包括粉尘、烟雾、挥发性有机物、水雾等，这就是霾。所谓气溶胶过滤器必须是优于1um，而且应该能够适应微细液雾存在的条件。

2.2　空气质量标准及其监测实例

美国早在1997年制定和执行的空气质量标准是PM2.5，＜35ug/m³。世卫组织也是PM2.5，但是＜20ug/m³。粒径＜2.5um的细颗粒物污染对人体健康（例如心血管疾病）的危害早有国际共识。

中国的空气质量标准从1996年起至今执行的是PM10（即粒径＜10um），临界指数是100（即＜100ug/m³为合格），即便如此低标准，还有约58％的城市不能达标。中国至今未将＜2.5um的细颗粒物列入强制监测的污染物范围，那可是毒性最强的颗粒物，这才会有天气监测报告并无污染，市民却身心深感不爽的怪现象。

天津市用气溶胶粒谱分析仪监测细颗粒物污染的研究表明：粒径＞10um的极少，这却是法定监测目标。污染物主要分布在0.25～0.6um范围，浓度的最高值出现在0.3～0.35um段，占30.8％，＜0.65um粒径的粒子占98.5％。^［2］

北京市2008年奥运会期间的空气质量，无疑是有监测以来最好的，绝对有益于人体健康。此间监测表明：30～50nm（即0.03～0.05um）超细颗粒物占数量浓度比例最大，达到23.5％。^［2］

3　 在线气体分析仪对样气处理的苛刻要求

基于“在线分析系统要有15年寿命周期”^［3］的核心技术理念，样气最好能达到标准气般的优良品质，多数工程应用项目肯定无法达到这一苛刻要求。

分析仪对样气处理的苛刻要求中，最基本也是最重要的一项就是过滤除尘。笔者从日本横河公司IR200型红外分析仪的说明书中，寻找到有数量限制的唯一根据：＜0.3um，＜10ug/m³。“＜0.3um”值已经深入到天津市细颗粒污染物的峰值（0.3～0.35um）范围，所以可将其理解成是合格标准。要使在线分析仪及其在线分析系统真正能够达到10～15年的长寿命，0.3um的“合格”标准肯定还不行。北京奥运期间0.03～0.05um的超细颗粒物标志着特别好的天气，类比同理，0.05um精度过滤的样气就是特别好的样气，值得庆幸的是，这一高标准经过努力是能够达到的。#p#分页标题#e#

４　LKF2型疏水超微孔SiC高效过滤元件的气流阻力测试

作为国家发展战略的十二五纲要，十分强调新技术、新元件、新材料、新工艺和新装置的应用，在线分析技术的技术进步也应强调新元件的研究及应用。重庆凌卡公司过滤除尘技术先进过滤元件的研究和应用已取得突破性进展，LKF1型疏水超高效聚合过滤薄膜、LKF2型疏水超微孔SiC高效过滤元件相继研发成功，前者用于超高效膜式过滤器（0.05um），后者用于无堵塞连续取样探头的高效过滤（单级、0.3um）。

对于高效的探头过滤元件，包括资深专家的专业人士的最大疑虑，就是气流阻力大会引起探头堵塞的故障。为此或将其过滤精度降低至10～20um，或将过滤元件放大，某大企业的大型过滤元件尺寸是Φ58×Φ38×148，过滤表面积达到270cm²。采用2～3级过滤器组合是另一类型不成功的努力。

凌卡研发的LKF2型探头过滤器有如下优良的综合性能：

• 纳米疏水特性，抗污染和化学腐蚀、耐高温；

• 高效过滤：0.3um 99％；

• 低气流阻力：＜100Pa （Φ42×Φ18×130规格，1L/min流量）

采用“LSC1型超微孔SiC高效过滤元件气流阻力测试装置”，对Φ50×Φ20×135规格的六件LKF2型样品的测试结果（1L/min流量）分别是：74.5Pa 84.3Pa68.6Pa 66.7Pa 80.4Pa 82.4Pa，平均值是76.2Pa。^［4］

对于推荐的Φ42×Φ18×130规格，过滤表面积只有171cm²,以表面积折算方式得出的气流阻力最大值是104Pa，，平均值是94Pa。

但愿以上测试结果能以正视听：依靠技术创新，依靠深入的技术设计、质量设计和先进的制造、处理新工艺研发的先进过滤元件，完全做到了疏水特性、高效过滤和低气流阻力之间的完善协调，达到“TRIZ（萃智）发明问题解决理论”中最终理想解的境界。