赛默飞生物安全柜 Thermo Scientific 1500 HEPA滤网
质保3年只换不修，厂家长沙实了个验仪器制造有限公司
一、前言
Thermo Scientific 1500系列生物安全柜是赛默飞世尔科技为高安全级别实验室、药物研发及临床检测环境研发的高性能防护设备，其核心防护机制依赖于高效空气微粒过滤系统（HEPA Filter System）。
在整个空气循环与防护结构中，HEPA滤网（High Efficiency Particulate Air Filter）是最关键的组成部分之一，它决定了洁净气流的纯度与防止污染物泄漏的可靠性。
HEPA滤网的结构、性能及维护直接影响安全柜的防护等级和使用寿命。为了保障设备长期稳定运行，用户必须充分了解其过滤原理、技术参数、检测方法及更换规范。
本文将从HEPA滤网的构造原理、材料特性、工作机制、性能标准、安装布局、检测与维护等多个角度，全面解析Thermo Scientific 1500系列生物安全柜的HEPA滤网系统。
二、HEPA滤网的作用与重要性
1. 三重安全防护核心
Thermo Scientific 1500系列生物安全柜通过双层过滤结构实现三重防护：
样品防护：上方送风HEPA滤网提供洁净层流气流，防止样品受外界空气污染；
人员防护：前窗下部吸入空气经过过滤后形成防护气幕，阻止生物气溶胶外泄；
环境防护：排放气体通过排风HEPA滤网过滤，确保实验产生的污染颗粒不排入实验室环境。
2. 滤网性能决定安全等级
HEPA滤网的过滤效率、密封完整性与气流均匀性决定了生物安全柜是否能够达到国际标准（如NSF/ANSI 49、EN 12469、YY 0569-2011）。
若滤网存在泄漏、破损或装配不良，即使风机系统正常，也会造成实验污染和防护失效。
3. 设备稳定运行的关键
在1500系列安全柜中，HEPA滤网的阻力变化直接影响风速与气流平衡。
系统通过差压传感器实时监测滤网阻力并自动调节风机转速，以保持恒定气流速度，从而维持稳定的安全屏障。
三、HEPA滤网的结构与材料
1. 滤材结构
HEPA滤网的核心为超细玻璃纤维滤纸，其直径通常小于1微米。纤维之间形成复杂的多层交错网状结构，使空气中的颗粒物在通过滤层时被捕获。
主要结构组成如下：
滤纸层：玻璃微纤维材料，具备高过滤效率与低阻力特性；
隔板结构：采用热熔胶分隔，使滤纸均匀分布，防止气流通道塌陷；
框架材料：阳极氧化铝合金或不锈钢材质，具备耐腐蚀、抗变形性能；
密封胶条：聚氨酯发泡密封或丁腈橡胶密封，确保无泄漏装配；
防护网层：金属网格用于保护滤材，防止清洁时受损。
2. 材料特性
| 组件 | 材质 | 特性说明 |
|---|---|---|
| 滤纸 | 玻璃纤维 | 高捕集效率、阻力低、耐高温 |
| 框架 | 铝合金/不锈钢 | 结构坚固、防腐蚀 |
| 密封胶条 | PU/丁腈橡胶 | 高密封性、耐老化 |
| 防护网 | 镀锌钢/不锈钢 | 提高机械强度 |
这些材料共同保证了HEPA滤网的长期稳定性和防泄漏能力。
四、过滤原理
HEPA滤网采用多重物理作用机制捕获空气中直径≥0.3μm的颗粒，其原理包括：
惯性碰撞效应：较大颗粒由于惯性无法随气流绕过纤维而直接碰撞滞留；
拦截效应：粒子随气流通过滤层时被纤维直接拦截；
扩散效应：亚微米粒子因布朗运动而随机撞击纤维并被吸附；
静电吸附效应：部分滤材通过静电作用增强对微粒的捕获能力。
这四种效应共同作用，使HEPA滤网对0.3μm粒子的过滤效率达到99.995%以上。
五、HEPA滤网在安全柜中的布局
Thermo Scientific 1500系列采用双HEPA过滤系统设计：
主送风HEPA滤网（Downflow Filter）
安装于工作区顶部；
负责提供洁净层流空气；
过滤空气后垂直下降，形成无菌操作环境。
排风HEPA滤网（Exhaust Filter）
位于顶部排风通道；
过滤来自工作区的回风；
确保排放空气洁净，避免污染扩散。
两级滤网协同运行，形成安全的气流循环。
六、技术参数与性能指标
| 项目 | 参数说明 |
|---|---|
| 滤网类型 | H14级HEPA滤网（EN 1822标准） |
| 过滤效率 | ≥99.995%（对≥0.3μm颗粒） |
| 初始阻力 | ≤250 Pa |
| 最大允许阻力 | ≤500 Pa |
| 泄漏率 | ≤0.01% |
| 工作温度 | ≤70℃ |
| 湿度耐受 | ≤95% RH，无冷凝 |
| 寿命周期 | 2–3年（视使用环境） |
七、HEPA滤网检测与验证
为确保过滤系统性能稳定，1500系列安全柜的HEPA滤网需定期检测。
1. 完整性测试（Integrity Test）
方法：
采用PAO光度法（Polyalphaolefin Photometer Test）或DOP法检测泄漏。
在滤网上游注入气溶胶颗粒，通过光度计扫描下游表面检测泄漏点。
合格标准：
泄漏率 ≤0.01%；
无明显泄漏线或集中穿透点。
2. 阻力测试
通过差压计测量滤网两侧压差，评估阻力变化。
若阻力超过初始值的50%，应考虑更换。
3. 气流均匀性检测
检测下降层流的速度与分布是否均匀，偏差不得超过±20%。
4. 洁净度测试
利用粒子计数器检测操作区空气洁净度，应达到ISO 5级标准。
八、HEPA滤网的更换周期
1. 更换周期判定依据
使用频率与实验类型；
环境洁净度与空气质量；
压差变化趋势；
滤网表面污染程度。
在一般实验室条件下，HEPA滤网推荐更换周期为2~3年。
若出现下列情况，应提前更换：
压差超限；
风速下降超过20%；
PAO测试不合格；
滤网表面污染严重。
2. 更换前准备
停止实验操作并彻底消毒；
关闭风机与电源；
准备密封袋与防护装备；
使用工具拆卸滤网压框。
3. 更换步骤
拆下旧滤网并立即放入密封袋；
清洁滤网槽与密封条；
安装新滤网，注意箭头方向与气流一致；
检查密封边缘是否平整；
启动风机并进行PAO完整性测试；
在维护记录中登记更换日期、型号与批号。
4. 更换后的性能验证
检测下降气流风速（0.45 m/s ± 0.05）；
检测吸入口气流速度（≥0.5 m/s）；
检查压差恢复至正常范围。
九、常见问题与处理
| 问题现象 | 可能原因 | 处理方法 |
|---|---|---|
| 风速明显下降 | 滤网堵塞 | 清洁或更换滤网 |
| 压差异常升高 | 滤网阻力增大 | 调整风机转速或更换滤网 |
| PAO测试不合格 | 滤纸破损或密封不严 | 检查泄漏点并重新密封 |
| 层流不均 | 滤网安装不平或框架变形 | 重新校正安装位置 |
| 滤网震动 | 安装松动或风机风量过高 | 固定滤网压框并调节风量 |
| 异味或变色 | 滤网吸附污染物 | 立即更换并消毒设备内部 |
十、HEPA滤网的维护保养
1. 定期清洁
每月清洁外部滤网防护网，防止灰尘积累；
使用干净的吸尘器或压缩空气清理；
禁止使用液体清洁剂直接接触滤纸。
2. 压差监控
通过控制面板实时监测压差；
若数值异常上升，应立即检查过滤阻力。
3. 密封检查
每季度检查滤网边缘密封条有无老化、松动；
保证滤网与框架紧密贴合。
4. 避免污染
使用前后严格消毒操作区，避免污染物进入滤网表层；
禁止在运行状态下进行化学喷雾或粉尘实验。
十一、HEPA滤网的安装要求
方向正确：滤网上标注的气流方向箭头应与设备气流方向一致；
密封完整：安装后不得存在缝隙或翘角；
压力均匀：压框螺丝需对称锁紧，防止变形；
表面清洁：安装前确保无灰尘与油污；
安装环境洁净：更换过程中应在无菌条件下进行，避免二次污染。
十二、安全注意事项
更换或检测时必须穿戴防护手套与口罩；
若旧滤网被高风险样品污染，应密封后高温灭菌再处理；
不得擅自拆卸滤网外壳或破坏密封胶；
更换后必须重新进行完整性检测与性能验证；
滤网废弃物按生物危害废弃物处理。
十三、记录与追溯管理
每次检测或更换HEPA滤网后，必须填写维护记录表，内容包括：
设备编号与型号；
滤网规格、生产批号与安装日期；
测试数据（压差、风速、泄漏率）；
检测与更换人员签名；
验证结论与下次检测周期。
所有记录应归档保存至少五年，确保可追溯性和合规性。
十四、HEPA滤网寿命管理与优化
保持室内洁净：减少外部尘源进入，延缓滤网堵塞；
安装预过滤器：定期清洁或更换，降低主滤网负担；
合理使用风速：避免过高风速导致阻力增加；
监控运行时间：根据累计小时数评估滤网状态；
趋势分析：通过压差曲线判断滤网老化趋势。
通过上述措施，可有效延长滤网使用周期并维持设备稳定性能。
十五、HEPA滤网与节能系统协同
Thermo Scientific 1500系列采用智能风机控制系统，可根据滤网阻力自动调节风机转速，实现节能运行。
当滤网阻力增加时，风机自动提升转速以维持风速；
当设备处于待机模式时，系统降低风量以延缓滤网老化并减少能耗。
这一设计不仅确保防护稳定性，还降低运行成本与维护频率。
