TSI8130自动滤料测试仪测定滤料瞬时压降和瞬时穿透率试验初探

张成 陕西省医疗器械检测中心 （西安 710075）

滤料的瞬时压降和瞬时穿透率是评价材料过滤性能的重要参数。检测瞬时压降和瞬时穿透率的原理是：在一定空气流量下，用规定浓度和粒度分布的颗粒穿透过滤材料，测定过滤前后颗粒物的浓度以及压降的变化，计算得出瞬时压降和瞬时穿透率。目前国内测定瞬时压降和瞬时穿透率的设备主要是TSI8130自动滤料测试仪。该设备属于专用设备，国家没有计量规范，为了保证该设备性能处于良好状态，国家组织了该设备的比对试验。我中心参加了该比对试验，结果为满意。在开展比对试验过程中，我们发现了一些问题，现报道如下。

1. 仪器及实验材料和试剂

1.1 仪器

TSI8130自动滤料测试仪（美国TSI）；8118A气溶胶发生器（美国TSI）； BP211D分析天平（德国Sartorius）； SIMS50000个人型纯水器（美国MILLIPORE）；孔口夹具，孔口内径为114.3mm。

1.2 实验材料和试剂

氯化钠为分析纯；标准试纸（TSI公司提供）；专用红线玻纤测试滤料（3M美国滤料实验室提供）。

2.试验前的准备

2.1 2 %氯化钠溶液的配制。称取氯化钠约20.0g，定容至1000ml即得。

2.2 标准试纸的测试

调节盐雾发生器压力为30PSI，稀释气体流量为70L/min，30min后点击屏幕上的TESTER SETUP，根据屏幕提示关闭夹持器。转动流量调节开关使流量为85L/min； 点击设备CONTINUE SET UP，数秒后，夹持器自动打开。将标准试纸放在夹持器上，测定其压降和穿透率。对照仪器说明书1～5层试纸的数据，由相应的压降查出对应的透过率，其数值应当在中间曲线附近，不超过上下两条曲线。本次测试第1层试纸的测试压降为25.1mmH2O，瞬时穿透率为12.1%，对照仪器说明书当测试压降为25.1 mmH2O，瞬时穿透率应为11.0%～18.3%之间；第2层试纸的测试压降为50.3mmH2O，瞬时穿透率为2.05%，对照仪器说明书当测试压降为50.3 mmH2O，瞬时穿透率应为1.95%～2.97%之间；第3层试纸的测试压降为75.0mmH2O，瞬时穿透率为0.430%，对照仪器说明书当测试压降为75.0 mmH2O，瞬时穿透率应为0.405%～0.687%之间；第4层试纸的测试压降为97.2mmH2O，瞬时穿透率为0.106%，对照仪器说明书当测试压降为97.2 mmH2O，瞬时穿透率应为0.102%～0.184%之间；第5层试纸的测试压降为125mmH2O，瞬时穿透率为0.018%，对照仪器说明书当测试压降为125mmH2O，瞬时穿透率应为0.016%～0.425%之间；上述结果表明1～5层标准试纸的测试结果均符合规定要

2.3 气溶胶浓度的测试

调节盐雾发生器压力为30PSI，稀释气体流量为70L/min，选择FLOW ADJUSTMENT方式，关闭夹持器。转动流量调节开关使流量为50L/min；打开夹持器；将试纸称重后放在夹持盘上，将夹持盘放在夹持器上，40～60分钟后打开夹持器，再次称重。依据公式C=（W1－W0）/（F×T/1000）（其中C为气溶胶浓度，mg/m3；F为自动滤料测试仪流量，LPM；T为测试时间，min； W0为标准滤纸质量，mg； W1为经历时间T后称量标准滤纸的质量，mg）计算气溶胶浓度。浓度应在15mg/m3～25mg/m3。本次测定气溶胶的浓度为21.89mg/m3。结果表明气溶胶浓度满足试验要求。

2.4 设备参数的设置

雾化压力：30PSI；稀释流量：70PLM；夹具压力：60PSI；采样时间：4S；平衡时间：15S；吹扫时间：3S。

3.滤料的测试

3.1 CF（光度计相关因子）值的测定

将自动滤料测试仪的流量调至80PLM ±0.5PLM，在不放滤料的状态下，对仪器进行初始化，结果CF值应为10～30之间；本次测定CF值为15.25。结果表明光度计相关因子满足要求。

3.2 100%穿透率的测试

将滤料测试仪的流量调至80PLM±0.5PLM，测试100%穿透率，测试范围应为95%-105%之间，本次测定值为100.1%，结果表明100%穿透率时设备性能良好。

3.3 专用红线玻纤测试滤料（以下简称测试滤料）的测试

取第一张测试滤料，把它平展地夹在两个孔口夹具的正中间（作为“No.1滤料”），把中间夹着滤料的孔口夹具，小心地放在滤料测试仪的夹具中间，务必将滤料的粗糙面朝向气溶胶进气的方向。关闭滤料测试仪的夹具，对瞬时压降和瞬时穿透率进行测试。记录流量、瞬时压降和瞬时穿透率。

表1. 流量、瞬时压降、瞬时穿透率测试结果

图1. 瞬时压降和滤料层数关系

图2. 瞬时穿透率和滤料层数的关系

从滤料测试仪夹具上移下夹持滤料的孔口夹具。小心地将上层夹具移除，并在“No.1滤料”上平展地放置一张新的“No.2滤料”，同时将No.2滤料粗糙面朝向气溶胶进气的方向。关闭滤料测试仪的夹具，对No.2和No.1滤料组成的两层滤料的瞬时压降和瞬时穿透率进行测试。记录流量、瞬时压降和瞬时穿透率。

在测试完“No.2和No.1滤料”组合后，在两张滤料上在放置“No.3滤料”，此时孔口夹具内依次叠加了三张滤料。关闭滤料测试仪的夹具，对三张滤料的瞬时压降和瞬时穿透率进行测试。记录流量、瞬时压降和瞬时穿透率。

在测试完三层滤料后，在孔口夹具内再放入“No.4滤料”，关闭滤料测试仪的夹具，对四张滤料的瞬时压降和瞬时穿透率进行测试。记录流量、瞬时压降和瞬时穿透率。

重复上述步骤，直到孔口夹具内共有15层滤料，记录流量、瞬时压降和瞬时穿透率。测试结果见表1。

3.3 结果分析

3.3.1 瞬时压降和滤料层数的关系

以瞬时压降为纵坐标（y），滤料层数为横坐标（x），绘制工作曲线（见图1），计算回归方程：瞬时压降y=7.4439 ＋ 1.3552，r为 0.9999（n=15），结果表明在测试流量稳定情况下，从1层滤料到15层滤料，随着滤料层数的增加，瞬时压降和滤料层数呈现良好的线性关系。

3.3.2 瞬时穿透率和滤料层数的关系

以瞬时穿透率为纵坐标（y），滤料层数为横坐标（x），绘制工作曲线（见图2），表明在测试流量稳定情况下，从1层滤料到15层滤料之间，每增加一张滤料，瞬时穿透率大约降低二分之一，随着滤料层数增加到14～15层时，瞬时穿透率达到了0.010%，以滤料的过滤效率计算就达到了99.99%。结果表明要使此种滤料的过滤效率达到100%，滤料的层数至少需要14层。

3.3.3 瞬时穿透率和瞬时压降的关系

以瞬时穿透率为纵坐标（y），瞬时压降为横坐标（x），绘制工作曲线（见图3），表明在测试流量稳定情况下，从1层滤料到15层滤料之间，每增加一张滤料，瞬时压降呈现线性增加；随着瞬时压降的增加，瞬时穿透率大约降低二分之一。随着滤料层数增加到14层，瞬时压降增加到105.4mmH2O时，瞬时穿透率达到了0.013%，以滤料的过滤效率计算就达到了99.99%。结果表明瞬时压降随着滤料层数的增加呈现线性增加；而瞬时穿透率随着滤料层数的增加，呈现非线性降低，过滤效率呈现非线性增加。要使此种滤料的过滤效率达到100%，滤料的层数至少需要14层。

图3. 瞬时穿透率和瞬时压降的关系

4.讨论

4.1 关于平衡时间的考察

在试验过程中，我们分别对平衡时间为5S、10S、15S、20S进行了考察，结果发现当平衡时间为15S时，设备的读数相对稳定，故将平衡时间设定为15S。

4.2 关于气溶胶浓度

为了使气溶胶浓度保持在一定的浓度范围，2%氯化钠溶液每隔6至8小时，需要添加一次；每20至24小时更换一次。停机时间在5min以内，再开机后无需等待即可进行测试。超过5min，需等待加热30min后进行测试。

4.3 关于设备的管路

设备的管路污染，是影响测试结果的重要因素之一，建议在每次做完试验后，使用水对设备的管路进行数次清洗，以保证检测结果的准确性。

4.4 关于设备的保养

较长时间不使用设备时，建议将盐雾发生器用水清洗，晾干后放置；仪器使用一段时间后，打开油水分离器下的放水阀，放出积存的水。

以上是我们使用TSI8130自动滤料测试仪测定滤料瞬时压降和瞬时穿透率比对试验检测过程中，所发现的一些问题，欢迎各位同行提出宝贵意见。

[1] 中华人民共和国国家标准.GB19082-2009《医用一次性防护服技术要求》.

[2] 中华人民共和国国家标准.GB19083-2010《医用防护口罩技术要求》.