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防尘口罩如何起到防尘作用?

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防尘口罩如何起到防尘作用?

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【摘要】:
防尘口罩旨在防止灰尘进入人体呼吸系统。这个防尘功能是怎么实现的?我们来看看防尘口罩的过滤机理,就能一探究竟。

    防尘口罩旨在防止灰尘进入人体呼吸系统。这个防尘功能是怎么实现的?我们来看看防尘口罩的过滤机理,就能一探究竟。

   一、冲击作用、惯性作用——表面过滤

  冲击:含尘气流接近纤维时,粒径大、风速大的尘粒与纤维接触或碰撞,被纤维拦截。

  惯性:含尘气流通过过滤材料的弯曲网状通道时,动量较大的尘粒会因惯性而偏离流线方向,与纤维碰撞而被拦截。对于口罩来说,粒径更大、密度更高、速度更快的尘粒惯性沉积明显。(补充说明:动量是指物体的质量和速度的乘积;粒径是指灰尘颗粒的直径)

  二、扩散作用——深层过滤

  气流中尘粒与气体分子的碰撞会产生随机的布朗运动,从而导致颗粒的不规则运动;当含尘气流接近或穿过过滤材料时,这种运动会使颗粒扩散并与纤维随机碰撞,从而被收集(沉积)在纤维棉上。当粒径和风速较低时,扩散沉积明显。

  三、静电作用(分子作用)3354 静电过滤

  当含尘气流与纤维表面的距离小于或等于尘粒半径r时,由于与纤维的分子引力(分子相互作用),粒径较小的尘粒被纤维吸附并捕集。换句话说,尘粒在粉碎和运动过程中会因相互摩擦而产生电荷,不同物质携带的电荷极性也不同。不同电荷的尘粒会因相互吸引而形成更大的新颗粒,从而更容易被拦截;另一方面,电荷相同的尘埃由于相互排斥而扩散(布朗运动),所以很容易被抓住。

  根据尘粒带电的特性,我们可以使用静电纤维作为防尘口罩的过滤材料。当含尘气流接触这种滤料时,气流通过滤料后继续向前运动,带正负电荷的尘粒会被静电纤维捕获。过滤材料携带的电荷量越大,灰尘阻挡效率越高。

  四、改性过滤

  当含尘气流与高能复合防尘材料(一种过滤材料)接触时,气流通过,可呼吸性粉尘会发生粘附和团聚,小于10m的粉尘。

  综上所述,当含尘气流通过防尘口罩的过滤材料时,在多种过滤机制的共同作用下,较大的由于惯性或冲击而被拦截,较小的颗粒由于扩散或静电而沉积在纤维上,或者由于静电而成为新的大颗粒,由于与纤维碰撞而被拦截在气流中或者在惯性作用下沉积。