机械过滤论文 篇1
1 呼吸过滤器的分类
(1)按照结构可分为两种一种为复合型,以一层亲水滤过膜结合一层极化的电解质毡,孔径大,阻力小,滤过膜平坦;一种为皱褶型,只有一层疏水滤过膜,孔径小而致密,通过皱褶增加表面积和减少膜的厚度从而减小阻力。
(2)按照加湿方式可分为主动加湿型和被动加湿型。
2 呼吸过滤器过滤机制
呼吸过滤器过滤机制主要为直接拦截(颗粒直径>lμm)、惯性冲撞(0.5μm～1μm)、扩散拦截(<0.5μm)[1]。呼吸道内的病原微生物主要以水分为载体,符合型HMEF具有较大的孔隙,在一般的临床使用条件下(两端的压力差在10cm H2O～14cm H2O内)即可允许水分通过,导致微生物的通过率增加[1]。皱褶型呼吸过滤器的滤过膜使用了树脂和陶瓷,疏水性能好且孔径小,两端的压力差在10Ocm H2O以上才会通过水分[1]。PALL BB25S滤孔为0.02μm,灭菌疏水滤膜可以过滤Serratia marcescens (粘质沙雷菌)0.45μm、Pseudomonasdiminuta(缺陷假单胞菌)0.30μm及Bacterioonage(噬菌体MS2病毒)0.02μm,滤出效能均超过99.999%[2],可防止水生的和空气中悬浮的细菌及病毒通过,接受水蒸气,而不允许液态水通过。
3 呼吸过滤器的作用
3.1 呼吸过滤器的加温、加湿作用
气管切开的病人和术中麻醉的病人,呼吸道自然加温加湿调节功能丧失(相对湿度低于75%。温度32℃以下时,上呼吸道黏膜上皮细胞纤毛功能停止,肺泡的氧合能力人为下降,气道积痰严重且干稠。手术病人麻醉时体温调节中枢受到抑制;外周血管扩张致散热增加[3];特别是胸腹部大手术,暴露面积大,手术时间长加上室内温度较低;输血输液、呼出气体较吸入气体温度高等均可导致体温下降。低体温可引起基础代谢率降低、肝肾功能降低、心率失常、出血时间延长、药物代谢减慢、增加神经肌肉阻滞时间和强度、低血钾及氧离曲线左移,影响组织的氧合。温度低于34℃时,向病人输送的湿气水饱和度将在38mg H2O/L以下,上皮细胞纤毛功能即将停止,细胞氧合能力下降,很容易造成危险[4]。
3.1.1 呼吸过滤器加温、加湿的原理及影响因素
呼吸过滤器仿生骆驼鼻子制成,其中的HMEF是由吸水材料及亲水化合物构成,其内部有化学吸附剂,当气体呼出时,呼出气内的热、水被这些材料保留下来,当吸入气体进入气道时,热、水重新进入气管内,保证气道获得有效、适当的湿化;对于单纯疏水性呼吸过滤器,病人在呼气时相当于体温饱和湿度的气体进入呼吸过滤器的外部,干燥空气得到湿化和温热进入肺内。呼吸过滤器的加温、加湿效果因种类型号而异,也和潮气量及呼吸机的气体流量密切相关。
3.1.2 呼吸过滤器加温、湿化的判断标准及临床验证
肺泡内气体交换的基本条件:温度37℃、水蒸气饱和相对湿度100%、水蒸气分压47mm Hg,气体的含水量为44mg/L。根据美国呼吸护理协会加温、加湿的判断标准,适宜的加温温度为(33±2)℃,适宜的加湿绝对湿度为29mg H20/L～32mg H2O/L。吸入气理想的温度应该是29℃～32℃,相对湿度95%%～100,绝对湿度25mgH2O/L～30mg H2O/L[5]。印春明等[6]研究证明,应用呼吸过滤器可使气道内温度基本保持在29℃～32℃、绝对湿度保持在29mg H2O/L～32mg H20/L的范围,补偿了麻醉回路中高气体流量(4.5L/min)引起的机体热和水的丧失。
研究表明人类吸入的空气在喉部以下的温度平均应是(32±0.8)℃,相对湿度98%～99%。在环境温度为22℃、绝对湿度为8.8mg H2O/L的室内,复合型的湿化效果可达33mg H2O/L,皱褶型大多为27mg H2O/L左右。但是当潮气量大于1L时可低至20.5mg H2O/L[1]。在无加温装置的情况下,机械通气过程中吸入室温气体经呼吸道的热量散失可达42.3kJ/h,吸入32℃的饱和湿化气可使术后平均体温从下降3.3℃减少到仅下降0.3℃[1],这对气道黏膜功能的保护具有重要的临床意义。
3.2 呼吸过滤器过滤细菌的作用
3.2.1 机械通气后呼吸道感染情况
气管插管全身麻醉术后患者并发下呼吸道感染,是外科术后院内感染的主要类型之一,其发生率可高达36.5%;建立人工气道的机械通气患者VAP的发病率为20%～75%[8]。
3.2.2 机械通气后下呼吸道感染因素
据文献报道,机械通气相关性肺炎病菌的来源主要为患者自身菌群[9],主要的感染途径是吸入性传播。术前呼吸道已有感染的患者,在使用麻醉呼吸机时常污染呼吸机回路管道系统,使麻醉呼吸机可能成为院内感染源之一。患者建立人工气道后,上呼吸道和呼吸机管道直接接触,不可避免地被呼吸道分泌物中的微生物所污染,且呼吸管道内易积聚水分,湿度、温度适宜,有助于细菌寄生,同时患者失去了鼻道和口咽防御感染的第一道防线作用,气道黏膜纤毛运动缓慢,细菌得以直接进入下呼吸道,引发下呼吸道感染。麻醉机受到手术患者的污染后,因其拆卸、消毒、安装困难及麻醉用品消毒管理不善,循环使用可将病菌传播到下一个手术患者,这是导致气管插管全身麻醉患者手术后下呼吸道医院感染的另一个重要因素[9]。气管切开患者由于呼吸道的改路,丧失了正常呼吸道对吸入气体温度和湿度的调节功能,直接吸入未经加温和加湿的气体,可导致支气管分泌物粘稠,痰液不易咳出,从而加重呼吸道阻塞,造成肺部感染[10]。
4 呼吸过滤器的应用风险及禁忌
呼吸过滤器在已有肺气肿的病人上使用,有可能堵塞气道导致气道损伤和气胸,加重肺通气功能障碍;呼吸过滤器存在一定容积,会相应增加死腔量。主动加温、加湿型呼吸过滤器有气道灼伤,及过度湿化导致凝结水堵塞的危险。其禁忌症主要有:①呼吸道大量分泌物的病人;②小儿及严重肺功能不全的病人;③低频率间歇指令通气(SIMV)的病人;④自主每分钟通气量大于10L/min的病人;⑤呼出潮气量低于吸入潮气量20%的病人;⑥体温低于32℃的病人;⑦物化治疗时,应从通气管路中卸除呼吸过滤器。
5 总结
外科手术后下呼吸道感染是多种因素作用的结果,包括年龄、营养、全身和呼吸系统免疫力等,其中被公认的是气管插管全身麻醉术后并发下呼吸道感染,是术后院内感染的主要类型之一,并且医院感染已成为现代医院管理中急需解决的一个重要课题,其平均发生率可高达5.02%,在使用麻醉呼吸机时常污染呼吸机回路管道系统,使麻醉机成为院内交叉感染源之一。
气管插管后呼吸失去了上呼吸道的保温及清除尘粒作用,患者吸入寒冷干燥的气体,可使呼吸道黏膜表面的黏液和浆液变稠或干涸,纤毛运动发生障碍,喉反射迟钝,分泌物排除困难,且纤毛转运障碍可持续到术后数小时或更长,造成黏液表面的分泌型1gA抗体不能发挥作用,呼吸道防御功能降低,这些均是下呼吸道感染的发病因素。
呼吸过滤器通过直接拦截、惯性冲撞、扩散拦截,过滤吸入气体中的钠石灰粉尘,对麻醉机螺纹管、气囊等吸入气体中的微生物有截留作用,可以减少患者的气道污染以及术后咳嗽、咳痰;呼吸过滤器的过滤柱可温暖、湿化吸入气体,保护呼吸道黏膜的防御功能;同时减少呼吸螺纹管内净生水生成,破坏有利于细菌滋生的潮湿环境,且对机械通气管道及气囊等污染吸入气体中的细菌有截留作用,减少其进入下呼吸道。
呼吸过滤器在一定程度上模拟人体解剖湿化系统,使病人呼出气体中含有的热气、水蒸气回到吸气中;可过滤细菌,有效防止呼吸回路中的细菌污染,减少呼吸机相关性肺炎的发生。
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机械过滤论文 篇2
卫生部和国家标准化管理委员会联合发布了新的强制性国家《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 。标准已于2007年7月1日起实施。它最大的特点就是加强了对水质有机物、微生物和水质消毒等方面的要求。新标准中的饮用水水质指标由原标准的35项增至106项, 增加了71项。随着城乡人民生活用水卫生水质要求保准的提高, 必然对城镇供水工程中水质过滤系统提出了更严更高的要求。传统的过滤系统在经济、适用范围、水质、维护修理等方面存在不足之处, 这就要求一种新型过滤系统来替代传统过滤系统, 那就是———自动反冲洗过滤机。
2 过滤系统演变历程
过滤系统分类及演变历程如下:简易过滤池→普通快滤池 (虹吸滤池、无阀滤池、移动冲洗罩滤池、压力滤池、均质滤料气水) →反冲池→自动反冲洗过滤机。
2.1 简易过滤池
2.1.1 过滤原理。
以石英砂等粒状物作为滤料截留水中悬浮杂质, 从而使水获得澄清的工艺过程。根据过滤方向的不同可分为直滤、横滤和混合滤三种型式。
2.1.2 优缺点。
优点:构造简单;缺点:1) 占地很大、设备成本高2) 需要定期更换滤料, 需人工清洗, 劳动强度大, 后期维护成本高3) 过滤效果较差。
2.2 普通快滤池
2.2.1 过滤原理。
普通快滤池的过滤是滤料通过机械筛滤, 沉淀, 接触凝聚三种作用共同发挥的结果。
2.2.2 优缺点
虹吸滤池。虹吸滤池适用于大、中型水厂, 设计水量不宜小于5000m3/d。优点:a.无需大型阀门和专用冲洗设备;b.操作管理较方便, 便于自动控制;c.滤池出水堰 (或管口) 高于滤料层, 不会出现负水头现象。缺点:a.池深较大;b.冲洗效果受过滤水量的影响较大, 冲洗效果欠佳;c.土建结构较复杂;d.浪费冲洗水量。
无阀滤池。重力式无阀滤池适用广泛, 压力式无阀过滤池仅用于小型、分散水厂。优点:a.节省阀件, 造价低, 省材料;b.冲洗完全自动, 操作方便;c.滤池的出水口高于滤层, 不会出现负压。缺点:a.池体机构复杂, 不便于施工;b.滤料处于封闭结构中, 不便于装卸;c.冲洗水箱较高, 相应抬高了构筑物标高, 对水厂构筑物总体高程布置加大了难度。
移动冲洗罩滤池。移动冲洗罩滤池适用于大、中型水厂。优点:a池体结构简单;b.无需冲洗水箱或水塔;c.无大型阀门, 管件少;d.池深较浅;e.冲洗效率较高。缺点:a.需增加机电及控制设备, 造价较高;b自动控制和维修较复杂。
压力滤池。压力滤池为钢制压力容器为外壳制成的现成产品, 适用于工业给水和临时性供水。优点:a.现成产品, 施工安装方便;b.节省了清水泵站;c.运转管理方便;d.可移动, 布置灵活;缺点:a.所需钢材多, 耗材;b.滤料装卸不便。
均质滤料气水反冲池。均质滤料气水反冲池应用广范。优点:a.充分发挥了滤料的截留作用, 截污能力强;b.冲洗效果好, 质量高;c.自动控制调节, 节省人力物力;d.反冲洗水量比传统的常规滤池减少30%, 节水节能。缺点:占地面积大, 设备成本高。
3 自动反冲洗过滤机
在均质滤料气水反冲快滤池的基础上, 诞生了自动反冲洗过滤机。
3.1 过滤原理。
当水通过过滤机的粗滤网后进入细过滤室, 脏物在细滤网上逐渐堆积形成一层滤饼, 于是在细网的内部与外部产生压力差, 当此压力差达到预先设定值, 反冲洗控制器控制液压阀和液压缸活塞, 水从液压马达室经液压阀流出。当液压阀打开时, 马达室内、收集器以及吸嘴内的压力降至极低点。这样就引起细网外侧面 (清水) 和与吸嘴相对的细网内侧面 (浊水) 之间产生一个压力梯度。靠这种压力梯产生的反冲运动就清洗净了与吸嘴相对的滤网区域。当水及脏物经过液压马达时会转动收集器, 同时液压缸中的活塞也被驱动带动收集器作轴向运动。吸嘴的轴向运动和旋转使吸嘴能扫到滤网每一处。可以使滤网整个清洗干净。当滤网上的脏物冲洗掉后, 压力差消失了, 冲洗控制器关闭液压阀, 活塞回到它原来的位置, 此时整个系统回到原来位置等待下一个清洗循环。
3.2 特点。
1) 设备体积小、占地少;2) 安装方便、自动操作管理方便;3) 不用换滤料、免维护;4) 在清洗过程中不影响供水;5) 节省能源;6) 设计简单, 无需流程设计和土建设计, 工程造价低, 设备费同比可节省20%;7) 过滤效果好, 运行稳定。
4 自动反冲洗过滤机的优越性
传统过滤系统与目前供水工程市场的需求有一定的差距, 成熟的市场需要的是一种水质净化质量高, 占地少, 施工方便, 维修方便, 操作管理方便, 工程造价低, 又节省运行费用的过滤系统, 聚集这些为一身的产品就是自动反冲洗过滤机。反冲洗过滤机的应用范围非常广, 除了在城镇供水工程中有广阔的前景外, 在其他领域如:农业、工业、采矿业、电力方面也都取得了良好的经济效益和社会效益。
5 结论
随着经济社会的不断发展, 人民生活水平的日益提高, 人们对水质的要求也与时俱进。虽然城市中自动反冲洗过滤机的使用呈递增趋势, 但大多数城镇村队水厂水质过滤仍然沿用普通快滤池, 南疆边远地区仍然使用简易滤池。要让广大居民喝上放心水, 除了要保护水源、减少污染外, 仍需要大力提高先进过滤系统设备的普及和宣传。自动反冲洗过滤机的推广使用, 必将为城市发展与新农村建设再添新彩!
摘要：通过介绍供水工程中过滤系统分类, 了解不同阶段过滤系统的优缺点, 介绍过滤系统发展演变趋势, 最终确定自动反冲洗过滤机替代传统过滤系统的必然性。
关键词：自动,过滤机,原理
参考文献
[1]张启海.原玉英.城市与村镇供水工程[M].北京:中国水利水电出版社, 2005.
[2]安志英.梅瑞松.水厂与净水工艺[M].北京:水利电力出版设, 1995.
过滤与分离机械的创新进展 篇3
【关键词】进展；创新；机械；过滤分离
随着国际新形势逐渐复杂化和环保行业以及全球能源的快速进步，药剂、食品、冶金、化工、核工以及国防等行业的要求日渐高纯净化、高品位化，同时伴随着全球化经济低碳化，全世界各个国家对分离与过滤机械工业的重视度和关注度逐渐增加。目前市场，市场贸易，资本公众化以及企业联合化、信息流通和先进技术一体化的格局已经成为发达国家在分离与过滤行业中的一个重要举措。
1、国外分离与过滤机械发展历程
1965年在英国，20个国家一起联盟成立了国际过滤学会，此后的多年间各国进行了越来越多的国际性行业交流。1974年到2013年总计举办了11届世界过滤大会，这是全球级别最高的分离与过滤行业会议。随后，世界过滤组织于1990年法国创办，很多国家以此为契机在当地创立了各类分离与过滤学会与协会，同时创立了以各国为头衔的专业性期刊或杂志，世界分离与过滤技术得到了快速而有效的发展。近些年，国外分离与过滤机械行业有了快速的进步和发展。2011年全球该行业的总产值约2500亿美元，里面亚洲产值就高达800多亿美元，其中膜类产值约占25%左右；美国2012年单单膜类产品产值就高达25多亿美元。
2、国外分离与过滤机械发展现状
2.1分离与过滤机械的产品主要类型
分离与过滤机械包含在化工过程与控制机械及设备的范畴里。目前国内外的分离与过滤种类特别多，主要的设备和机械有物质分离机械有筛与电磁选分设备、膜分离设备、干燥设备、气溶胶分离设备、离子交换设备、离心分离器、萃取器、吸收设备、精馏设备等。国内外当前对于分离与过滤设备的划分类型还没有一个统一的参照标准，都是根据自己的情况来定位的。到了二十一世纪，大部分经济发达国家都比较喜欢按照设备的工作原理来划分机械类型，其中按照推动力的相同性分叫做“类”，根据整机的结构分成为“型”，根据主要特征分成为“式”。
2.2主要分离与过滤机械产品发展史
早在十八世纪，我国第一次使用布袋来过滤豆浆，第一次使用离心力原理来分离蜂蜜。从这之后的几百年中，世界各国分离与过滤技术都没有得到很好的发展和创新，直至十九世纪板框压滤机才被首次发明出来，到了二十世纪，机械产品的开发才出现了较快的发展势头，并且一举发明了超导分离、纳米过滤、全自动化作业、机器人操作等高科技机械产品。
3、国外分离与过滤机械发展势头
当今世界，高新技术迅猛发展，这种强大的发展趋势也给分离与过滤机械产品的创新和发展注入了新力量和源泉，超音速铀分离、超导分离、激光分离、超声波过滤、纳米超滤、仿真自滤等高科技项目不断推新，其整个行业发展势头与相关产业的进步起头并进，主要表现可总结为以下几个方面：
3.1高参数趋势
第一是大规格趋势：因为资源以及能源开发、三废治理、环保等工业逐渐朝着大型化的方向发展，就需要有大型号大规模的分离与过滤设备提供支持，比如Φ3000离心分离机以及2000m2压滤机等。
第二是高速率趋势：当前各企业的管理者都比较重生产效率问题，为了满足企业对特殊材料的分离任务并保障设备的工作质量和效率，就必须有高速运转且高速过滤的设备作为后盾，比如音速铀浓缩离心分离机以及高速率旋叶压滤机等，并且它们都采用了针状轴承整机以及磁力全速动平衡技术。
第三是高精度趋势：目前全球精细化工、医药生物等行业的发展速度越来越快，为了提高此类产品的纯度质量，就要有更加精细的设备，比如高精度精密膜分离器、千级铀扩散膜滤机组、十字流动态过滤机等。
第四是高压力趋势：节能是当前世界关注的重点课题，为了尽可能大的减少产品的含液量，以达到降低干燥产品过程中的能耗，设备的压力就应该逐渐增大，比如加压叶滤机等。
3.2节能多功能趋势
随着医药生物工程技术水平的不断发展，贵重制品的污染以及节约现在已经得到了相关人士的持续关注，为了实现这一目标，就要设计出节能减排共更能、干燥功能、过滤功能和集反应功能共有的一体化设备，像具备压榨功能的多功能加压过滤机以及水平带式过滤机等。
3.3智能化趋势
为了适应特殊场合的需求并且提高机械的生产效率和质量，我们必须采用全自动化高水平且能够连续作业的专业设备，逐渐朝着机器人操作以及电脑控制的方向发展，像控无人操作碟型分离机或者水平带型过滤机等。
3.4材料新型化趋势
未来设备的机械性能一定会逐渐提高，这就需要抗腐蚀性能、耐磨性、刚度、强度优异等新材料的支持，例如新型合成树脂、橡胶、硬质合金SiO2、陶瓷、工程塑料复合而成的新型材料，除此之外还需要零件表面镀镍磷技术以及喷涂、衬包、镶嵌、粘结新工艺的支持。
在分离效率及精度方面也将得到很好的发展，这就对过滤分离机械的过滤介质，其心脏材料有了严格的要求。比如烧结网、滤布等。
4、我国过滤与分离机械赶超世界水平的对策
早在公元前，我国就首次发明了用真丝网来过滤中药的方法，同时滤干造纸法也称为了我国在过滤方面的创举，但因为种种的发杂历史原因素的存在，导致目前我国的发展现状基本处在发达国家21世纪初的水平，相比国外平均水平落后了10之多。因此，为了再短时间内赶上并有望超过世界先进水平，提高我国分离与过滤机械的发展速度和技术水平，分析总结以下几方面对策：
4.1宏观对策：加强国家协调和指导作用
因为分离与过滤技术属于一种综合技术和边缘学科，它综合了多学科，并逐渐成为当代各个行业中不可或缺的一类技术。它不仅涉及的高新技术门类较多、行业领域较广，而且还需要国家在宏观上进行有效的协调与指导，如企业结构以及地区结构的协调等，因为目前来看，我国地区行业结构明显失衡，相关企业来说华东地区约占整体的45%，但是西部地区企业却非常少。另一方面企业结构明显失调，专业少、兼业多、公有大厂少、家族小厂多，但是这一现象同国外的现状相比却正好相反，国家应统筹规划高瞻远瞩，在体制改革上对企业进行有效指导，积极协调并组织多加具有相当规模的企业，实现资本的规模化和公众化，快速发展今早达到先进国家的发展水平。
4.2微观对策：全面发挥企业“后发优势”
随着经济全球化趋势越来越明显，产品技术落后并将导致经济的失利。因此为了加强我国在行业中的地位，提高技术水平，缩短与发达国家的距离，我们就应该实施高起点策略，通过自身对高技术的学习吸收，有自己的创新，发明具中国特色的高科技产品，在传统技术的基础上发展高科技，有效的提高设备的工作效率和质量。同时，在产品创新方面，企业应该向技术先进的国家学习，加大科技资金的投入力度，并实行校企联合项目，健全并完善产品的试验、设计、制造工艺以及检验规范，缩短开发周期并提高产品的开发质量。
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