赛默飞生物安全柜 Thermo Scientific 1300HEPA滤网
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一、概述
在赛默飞Thermo Scientific 1300系列生物安全柜中，HEPA高效空气过滤系统是整个设备的核心防护单元。其主要功能是通过高效颗粒空气过滤技术，阻隔空气中微生物、气溶胶及粉尘颗粒，从而实现操作者、实验样品和环境的三重安全防护。HEPA过滤器（High Efficiency Particulate Air Filter）能有效去除直径大于或等于0.3微米的颗粒物，过滤效率达到99.995%以上，是实现Ⅱ级A2型安全柜生物防护性能的关键组件。
该系列安全柜配备双HEPA过滤系统：一组用于进气净化，另一组用于排气过滤。通过科学的气流设计、负压控制和密封结构，确保内部污染物无法泄漏至外部环境，持续维持稳定的生物安全状态。
二、HEPA过滤器的工作原理
1. 过滤机制
HEPA过滤器并非仅依靠筛分原理，而是通过多重物理机制实现高效净化，包括：
惯性碰撞效应：较大颗粒因惯性偏离气流轨迹，与滤纤接触并被捕获。
拦截效应：中等粒径颗粒沿气流运动时被滤纤“拦截”吸附。
扩散效应：极小颗粒（<0.1 μm）受布朗运动影响，在随机路径中撞击纤维并被吸附。
静电吸附：纤维表面带有静电，可吸附带电微粒。
上述作用共同形成高效过滤体系，使HEPA滤网能稳定去除微生物、孢子、病毒载体及其他微颗粒。
2. 气流分布与压力差
空气通过风机进入过滤系统时会形成一定压力差。HEPA滤网通过特殊折叠结构增大有效过滤面积，降低流速，减少压降。1300系列设计的过滤系统通常压降在120–250 Pa之间，既保证净化效果又维持风机能效。
三、结构与材料组成
1. 滤材
主滤材：超细玻璃纤维滤纸，具有高比表面积、低阻力与耐高温特性。
纤维直径：通常为0.5–2 μm，随机交织形成三维过滤网络。
防护层：表面采用防潮、防霉涂层处理，延长使用寿命。
2. 框架结构
框架材料：阳极氧化铝合金或镀锌钢板。
边框密封：采用聚氨酯或丁腈橡胶密封胶条，耐温、耐化学腐蚀。
端面设计：具备压紧密封槽，确保安装后无泄漏缝隙。
3. 分隔层与隔板
滤芯内设波纹隔板，均匀分隔滤纸褶皱，防止塌陷。
采用防锈铝箔或无纺布隔板，保证气流均匀分布。
4. 尺寸与规格
Thermo 1300系列生物安全柜所用HEPA过滤器尺寸随机型而不同，常见规格如下：
| 滤网类型 | 尺寸（mm） | 效率等级 | 位置 |
|---|---|---|---|
| 进气HEPA滤网 | 570×400×90 | ≥99.995% | 顶部送风区 |
| 排气HEPA滤网 | 570×400×90 | ≥99.995% | 顶部排风口 |
| 选配ULPA滤网 | 570×400×90 | ≥99.9995% | 特殊洁净环境 |
四、HEPA系统在生物安全柜中的布局
赛默飞1300系列采用垂直层流设计，气流经过以下路径：
外部空气经预过滤器进入风机系统。
预过滤器去除大颗粒灰尘，防止主HEPA滤网过早堵塞。风机加压后，空气通过送风HEPA滤网。
经过滤的空气自柜顶垂直向下进入操作区，形成洁净层流。操作区空气经过样品后，由负压回风口吸入。
部分气流循环，部分通过排气HEPA滤网后排出，防止污染外逸。过滤后空气洁净排放。
1300系列A2型安全柜的排风气体洁净度高于室内空气标准，可直接排入实验室。
五、性能参数
| 项目 | 技术指标 |
|---|---|
| 过滤效率 | ≥99.995% (0.3 μm粒径) |
| 最大压降 | ≤250 Pa |
| 额定风速 | 0.33 m/s |
| 使用温度 | ≤70 ℃ |
| 湿度耐受 | ≤100% RH（无结露） |
| 漏气率 | ≤0.005% |
| 材料燃烧性能 | 符合UL 900标准 |
| 使用寿命 | 12–18个月（正常实验环境） |
六、过滤性能检测与验证
1. 完整性测试
设备安装后及年度维护时需进行完整性检测，常用方法包括：
PAO测试（Poly Alpha Olefin）或DOP测试（Dioctyl Phthalate）。
在过滤器上游注入气溶胶，通过下游扫描检测泄漏率。
若泄漏率＞0.005%，需重新密封或更换过滤器。
2. 压差监测
1300系列生物安全柜内置压差传感器，实时监控过滤器阻力变化。当压差超过设定阈值时，系统会自动报警提示维护。
3. 风速验证
通过风速仪测定操作区下送风与排风速度是否维持在标准范围内，验证气流均匀性。
七、安装与密封要求
安装前确保过滤框架清洁、无变形。
使用均压垫圈或压条固定滤网，防止气流短路。
安装后用密封胶封边，形成连续密闭界面。
过滤器与柜体连接处必须通过泄漏测试确认合格。
安装完成后应记录批号、检测日期及技术参数。
八、维护与更换
1. 日常维护
保持进风口清洁，避免杂物进入。
定期检查压差指示器，如数值持续上升说明滤网阻塞。
不得用湿布直接擦拭滤面，以防损坏滤纸纤维。
2. 更换周期
正常实验环境下建议12–18个月更换一次。
若用于高生物风险实验或检测压差>250 Pa，应提前更换。
更换必须由专业人员在停机、密闭条件下操作。
3. 更换步骤简述
停止风机运行并关闭电源。
封闭操作区，启动紫外消毒30分钟。
拆卸外壳面板，取出旧滤网。
清洁过滤框架表面，安装新滤网。
重新进行PAO测试与风速验证。
贴上维护标签并记录更换日期。
九、安全与防护设计
双重过滤结构：送风与排风均配备独立HEPA系统，避免交叉污染。
负压隔离：过滤区维持低压，若密封破损污染物不会外泄。
防爆安全网：防止过滤器意外损坏时碎片进入风道。
十、影响过滤性能的因素
环境湿度：过高湿度可能导致纤维吸水膨胀，引起压降升高。
粉尘浓度：污染较高的环境会加快堵塞速度。
风速过大：会降低捕集效率并损伤滤材。
安装密封性：密封不严会导致气流旁路，从而降低过滤效果。
保持合适环境和正确安装是维持高效过滤性能的关键。
十一、HEPA与ULPA对比
| 项目 | HEPA过滤器 | ULPA过滤器 |
|---|---|---|
| 过滤效率 | ≥99.995% | ≥99.9995% |
| 有效粒径 | ≥0.3 μm | ≥0.12 μm |
| 阻力 | 较低 | 略高 |
| 使用寿命 | 较长 | 稍短 |
| 适用范围 | 常规生物实验 | 高洁净室或病毒级实验 |
Thermo Scientific 1300系列标准配置为HEPA过滤器，可选装ULPA型以满足更高洁净要求。
十二、寿命评估与延长方法
控制空气洁净度：实验室保持ISO 8级以上洁净度可延长滤网寿命。
定期预过滤：定期更换初效过滤棉，减少HEPA负荷。
合理使用时间：不进行实验时可关闭风机，避免长时间负载运行。
保持恒定湿度：过湿环境会加速材料老化。
避免震动冲击：强烈振动可能造成滤纸断裂或密封松脱。
十三、典型运行性能曲线
在标准空气流速下，HEPA滤网压降与运行时间呈线性上升趋势。
初始压差约为120 Pa。
使用12个月后增加至180–220 Pa。
当超过250 Pa时，风机需增大功率以维持风速，能耗上升，应考虑更换。
赛默飞1300系列的智能控制系统可自动监测该变化并提醒用户。
十四、存储与运输要求
存放于干燥、通风、无腐蚀气体的环境中，湿度低于60%。
避免挤压与碰撞，滤面不得受力。
储存温度范围为5–40 ℃。
在安装前保持包装完整，防止吸入污染颗粒。
十五、环境与安全标准
过滤材料符合RoHS环保标准，不含铅、汞等有害物质。
可回收利用，符合绿色实验室可持续发展原则。
滤网报废应密封包装后进行高压灭菌处理，再作废弃物处置。
十六、技术优势总结
高效净化性能：≥99.995%效率，确保操作区空气洁净。
长寿命设计：优化褶皱结构，降低气阻，延长使用周期。
高密封可靠性：采用聚氨酯整体封装，防止泄漏。
智能监测：实时压差与风速检测，维护提示清晰。
模块化更换：拆装方便，减少停机时间。
节能环保：配合直流风机系统实现低能耗运行。
