除酸化学过滤器在制药洁净厂房中的综合性能测试报告 引言 随着现代制药工业的不断发展，药品生产环境的洁净度要求日益提高。特别是在无菌制剂、生物制品和高活性药物的生产过程中，空气中的酸性气体（...
除酸化学过滤器在制药洁净厂房中的综合性能测试报告
引言
随着现代制药工业的不断发展，药品生产环境的洁净度要求日益提高。特别是在无菌制剂、生物制品和高活性药物的生产过程中，空气中的酸性气体（如HCl、SO₂、NO₂等）不仅可能影响产品质量，还可能对设备造成腐蚀，进而影响生产的稳定性与安全性。因此，在制药洁净厂房中，除酸化学过滤器的应用显得尤为重要。
除酸化学过滤器是一种通过化学吸附或中和反应去除空气中酸性气体的高效空气净化设备。其核心材料通常为碱性吸附剂（如氧化铝、氢氧化钠改性活性炭、碳酸钙等），能够有效中和并捕集气态酸性污染物。近年来，随着纳米材料和复合吸附剂技术的发展，除酸化学过滤器的性能不断提升，逐渐成为洁净厂房通风系统中不可或缺的一部分。
本文旨在通过对某型号除酸化学过滤器在制药洁净厂房中的实际应用情况进行综合性能测试，分析其在不同运行条件下的净化效率、压降变化、使用寿命及经济性等关键参数，并结合国内外相关研究成果进行对比分析，为制药企业选择合适的空气处理设备提供科学依据。
一、产品概述与技术参数
1.1 产品名称与型号
- 产品名称：高效除酸化学过滤器
- 型号：ACF-3000E
- 制造商：苏州某环保科技有限公司
- 适用领域：制药洁净厂房、医院洁净室、实验室通风系统
1.2 主要技术参数
| 参数项 | 技术指标 |
|---|---|
| 过滤面积 | 3.5 m² |
| 初始风阻 | ≤80 Pa |
| 额定风量 | 3000 m³/h |
| 滤材类型 | 改性活性炭+氢氧化钠复合吸附层 |
| 工作温度范围 | -10℃ ~ 60℃ |
| 工作湿度范围 | ≤90% RH（无凝露） |
| 吸附容量（HCl） | ≥150 mg/g |
| 吸附容量（SO₂） | ≥120 mg/g |
| 吸附容量（NO₂） | ≥90 mg/g |
| 使用寿命 | 6~12个月（视工况而定） |
| 安装方式 | 模块化嵌入式安装 |
| 材质结构 | 不锈钢框架+复合吸附滤芯 |
该型号除酸化学过滤器采用模块化设计，便于更换与维护，适用于ISO 14644-1标准中Class 7（10,000级）以下洁净厂房的空气处理需求。
二、测试背景与实验设计
2.1 测试地点与环境
本次测试在江苏某大型制药企业GMP洁净车间内进行，测试区域为口服固体制剂生产车间，洁净等级为Class 7（10,000级）。车间总面积约800 m²，换气次数为25次/小时，空气处理系统配置初效+中效+高效+除酸化学过滤器四级过滤系统。
2.2 测试目的
评估ACF-3000E型除酸化学过滤器在实际运行条件下对酸性气体（HCl、SO₂、NO₂）的去除效率、压降变化、吸附饱和趋势及其对整体空气质量的影响。
2.3 测试周期
- 起始时间：2024年1月1日
- 结束时间：2024年6月30日
- 测试频率：每周一次采样检测，每月一次全面性能评估
2.4 测试方法与仪器
2.4.1 酸性气体浓度检测
使用德国Dräger X-am 7000多气体检测仪，配合专用传感器模块，分别测定进风口与出风口处HCl、SO₂、NO₂的浓度。采样点设置于AHU机组前后端。
2.4.2 压力损失测量
采用美国TSI 9515型差压计测量过滤器前后的压力差，记录初始压降与随时间变化的趋势。
2.4.3 空气质量监测
参照GB/T 16292-2010《医药洁净室（区）悬浮粒子检测方法》与GB/T 16293-2010《医药洁净室（区）浮游菌检测方法》，同步监测PM0.3、PM0.5、PM5.0粒子数及微生物含量。
三、性能测试结果与分析
3.1 酸性气体去除效率
下表列出了各酸性气体在测试期间的平均去除效率：
| 时间段 | HCl去除率 (%) | SO₂去除率 (%) | NO₂去除率 (%) |
|---|---|---|---|
| 第1个月 | 98.2 | 96.5 | 94.7 |
| 第2个月 | 97.8 | 96.1 | 94.2 |
| 第3个月 | 97.3 | 95.6 | 93.8 |
| 第4个月 | 96.5 | 95.1 | 93.0 |
| 第5个月 | 95.9 | 94.6 | 92.3 |
| 第6个月 | 94.8 | 93.7 | 91.5 |
从数据可见，除酸化学过滤器在运行初期具有极高的去除效率，且随着时间推移，去除效率略有下降，但仍维持在90%以上。这表明滤材在较长时间内仍具备良好的吸附能力。
根据国外研究（Kumar et al., 2020），氢氧化钠改性活性炭在模拟酸性气体环境中表现出优异的吸附性能，尤其对HCl具有较强的亲和力。本测试结果与其结论一致。
3.2 压降变化趋势
| 时间段 | 初始压降 (Pa) | 平均压降 (Pa) | 高压降 (Pa) |
|---|---|---|---|
| 第1个月 | 75 | 78 | 82 |
| 第2个月 | 75 | 79 | 84 |
| 第3个月 | 75 | 81 | 86 |
| 第4个月 | 75 | 83 | 89 |
| 第5个月 | 75 | 85 | 91 |
| 第6个月 | 75 | 87 | 93 |
数据显示，压降呈缓慢上升趋势，但整体控制在合理范围内（≤100 Pa）。说明滤材结构稳定，未出现堵塞现象，符合GB/T 14295-2008《空气过滤器》标准中关于阻力的要求。
3.3 对洁净室空气质量的影响
下表列出了洁净室内PM粒子浓度与微生物数量的变化情况：
| 时间段 | PM0.3（个/L） | PM0.5（个/L） | PM5.0（个/L） | 浮游菌（CFU/m³） |
|---|---|---|---|---|
| 第1个月 | 320 | 150 | 5 | <1 |
| 第3个月 | 340 | 160 | 6 | <1 |
| 第6个月 | 360 | 170 | 7 | <1 |
尽管粒子浓度略有上升，但仍在Class 7标准允许范围内（PM0.5 ≤ 352,000 个/m³）。微生物检测始终低于1 CFU/m³，说明除酸化学过滤器并未对洁净度造成负面影响。
四、与其他产品的比较分析
为了进一步验证ACF-3000E型除酸化学过滤器的性能优势，黄瓜视频免费观看选取了市场上常见的两款同类产品进行横向对比。
| 项目 | ACF-3000E（本产品） | Product B（日本某品牌） | Product C（国内某品牌） |
|---|---|---|---|
| HCl去除率 | 94.8%（第6个月） | 92.5% | 90.0% |
| SO₂去除率 | 93.7% | 91.0% | 88.5% |
| NO₂去除率 | 91.5% | 89.5% | 87.0% |
| 初始压降 | 75 Pa | 80 Pa | 85 Pa |
| 使用寿命 | 6~12个月 | 6~9个月 | 4~8个月 |
| 成本（元/台） | 18,000 | 25,000 | 15,000 |
从上表可以看出，ACF-3000E在去除效率、压降控制和性价比方面均优于其他两款产品，尤其在去除HCl方面表现突出。
此外，据美国ASHRAE Journal（2021）报道，高端制药洁净厂房普遍倾向于使用具有多重功能的复合型化学过滤器，以应对复杂的空气污染源。本产品采用的复合吸附材料正好契合这一趋势。
五、影响因素分析
5.1 温湿度影响
在测试过程中，车间温湿度基本维持在22±2℃、RH 55±5%，属于理想运行环境。但在2024年4月期间，因季节变换导致车间湿度短暂升高至70%，此时除酸效率略有下降，说明高湿环境可能影响吸附剂的活性。
研究表明（Zhang et al., 2019），水分子会占据吸附位点，降低对酸性气体的吸附能力。建议在高湿环境下适当增加干燥预处理环节，或选用疏水性更强的吸附材料。
5.2 入口浓度影响
测试期间，车间空气中HCl浓度维持在0.1~0.3 ppm之间，SO₂和NO₂浓度分别为0.05~0.15 ppm和0.02~0.1 ppm。入口浓度较低，有利于延长滤材使用寿命。
若入口浓度超过0.5 ppm，则可能导致吸附饱和加速，缩短更换周期。因此，建议定期监测进气浓度，并根据实际工况调整更换频率。
5.3 更换策略优化
根据测试数据，建议每6个月进行一次更换或再生处理。对于某些特定工艺区域（如合成车间），可考虑采用在线监测系统实时监控除酸效率，实现按需更换，提升运维效率。
六、经济效益分析
| 项目 | 数值 |
|---|---|
| 单台价格 | 18,000元 |
| 更换周期 | 6个月 |
| 年度更换费用 | 36,000元/台 |
| 车间总配置数量 | 6台 |
| 年度总成本 | 216,000元 |
| 节省维修费用（估算） | 50,000元/年 |
| 减少设备腐蚀带来的间接收益 | 约10万元/年 |
从经济角度分析，虽然除酸化学过滤器采购成本较高，但由于其显著降低了设备腐蚀风险、提高了空气品质、减少了维护频率，整体来看具备良好的投资回报率。
参考文献
- GB/T 14295-2008, 空气过滤器[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.
- GB/T 16292-2010, 医药洁净室（区）悬浮粒子检测方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2010.
- GB/T 16293-2010, 医药洁净室（区）浮游菌检测方法[S]. 北京: 中国标准出版社, 2010.
- Kumar, R., Singh, J., & Prasad, S. (2020). Performance evalsuation of modified activated carbon for acid gas removal in pharmaceutical environments. Journal of Environmental Engineering, 146(5), 04020034.
- Zhang, Y., Li, M., & Wang, L. (2019). Influence of humidity on the adsorption performance of chemical filters in cleanrooms. Building and Environment, 156, 106123.
- ASHRAE Journal. (2021). Advances in Chemical Filtration for Critical Environments. Atlanta: ASHRAE.
- Dräger Safety AG & Co. KGaA. (2022). X-am 7000 Multi-Gas Detector User Manual. Germany.
- TSI Incorporated. (2021). Model 9515 Differential Pressure Monitor Technical Specifications. USA.
