К.х.н. Бектурганова Г.К., Веретельников Н.В.

РГП «Казахстанский институт метрологии», Казахстан

Исследование пропускной способности НЕРА-фильтров, применяемых на фармацевтических предприятиях

HEPA-фильтры (True HEPA) (от англ. HEPA (High Efficiency Particulate Absorption) — высокоэффективная задержка частиц) представляют собой пылевые воздушные фильтры высокой эффективности.

Фильтры HEPA являются основным фильтрующим элементом во многих воздухоочистителях.Тип используемого материала и дизайн являются важными определяющими качества HEPA фильтра. Гофрировка HEPA фильтра должна быть сплошной для обеспечения одинаковой эффективности фильтрации. Если складки прилегают слишком плотно друг к другу, это ограничивает движение воздуха и приводит к снижению воздухопроходимости. В некоторых HEPA фильтрах вместо бумаги используются синтетические материалы. Однако тонкая бумага является наилучшим материалом, эффективно задерживающим большое количество микроскопических частичек и не сильно ограничивающим воздушный поток. Так как HEPA фильтры высшего качества чрезвычайно хрупкие и их легко повредить, ведущие компании производители воздухоочистителей устанавливают фильтры таким образом, чтобы защитить материал HEPA фильтров.

Согласно принятой международной классификации существует 5 классов HEPA фильтров: Н10, Н11, Н12, Н13 и Н14. Чем выше класс, тем лучше качество фильтрации воздуха — так, фильтры HEPA Н13 (или TRUE HEPA по классификации американской компанииHONEYWELL, США) способны задерживать частицы размером до 0,3 мкм с эффективностью до 99,975 %.

Принцип работы HEPA фильтров достаточно прост: воздух вентилятором прогоняется через фильтр и тем самым освобождается от частиц пыли. HEPA-фильтр задерживает более 99 % всех частиц размерами от 0,3 мкм и больше. Большинствоаллергенов(пыльца, споры грибов, шерсть и перхоть животных, аллергены клещей домашней пыли, др.) имеют размеры более 1 мкм, поэтому HEPA-фильтры используются впылесосахили очистителях воздуха, которые рекомендуется использовать аллергическим больным при доказанной роли респираторной аллергии в течение заболевания.

HEPA — фильтры разрабатывались для оборудования систем вентиляции в медицинских учреждениях и помещениях с повышенными требованиями к чистоте воздуха.

HEPA-фильтры применяются в следующих областях:

· в электронной промышленности для создания чистых производственных помещений высокого (1,10 и 100 по стандарту США F 209D) класса чистоты;

· в точном машиностроении и аэрокосмической промышленности;

· в здравоохранении для создания стерильной среды;

· в микробиологической и фармацевтической промышленности для создания стерильных зон на производствах лекарственных препаратов и изделий;

· в химической промышленности для получения обеспыленной атмосферы на производствах кино- и фотоматериалов;

· в атомной промышленности для очистки воздуха от радиоактивных аэрозолей;

· в пищевой промышленности на предприятиях по производству мясных и молочных продуктов детского питания.

· в домах, гостиницах, офисах, где чистый воздух особенно необходим для обеспечения здоровья человека.

Фильтры HEPA необходимо заменять в среднем раз в 1-3 года, далее эффективность их работы по мере их загрязнения снижается.

Еще более совершенными по сравнению с HEPA, являются фильтры ULPA (Ultra Low Penetrating Air), способные улавливать до 99,999 % частиц диаметром свыше 0,1 мкм. Такие фильтры по принципу действия не отличаются от моделей HEPA, но стоят дороже и применяются в более дорогих моделях воздухоочистителей.

Принцип задержания частиц в НЕРА фильтрах основан не на ограничении способности частиц проникать в промежутки между волокнами (когда размеры пор/ячеек фильтра меньше размеров фильтруемых частиц - “эффект сита”), а в изменении линий воздушного потока, когда эффекты инерции, зацепления и диффузии являются основными с точки зрения фильтрационных процессов.

Рис. 1. Принцип работы НЕРА-фильтра

Эффективность НЕРА фильтров в задержании механических частиц, как правило, оценивается только самим производителем базируясь на методе DOP и на уровне не менее 99,97% для механических частиц размером до 0,3 мкм. Механизм фильтрации механических частиц изучен в достаточной степени, однако механизм фильтрации микроорганизмов остается одним из последних малоизученных применений НЕРА фильтров.

Аэрозольные биологические частицы отличаются от других частиц особыми характеристиками: индивидуальными размерами, формой, специфичной оболочкой и плотностью живой клетки, особыми условиями сцепления с материалами, способностью самостоятельно передвигаться и переносить неблагоприятные воздействия. Учет этих патогенных характеристик производителями НЕРА фильтров практически не ведется и микроорганизмы рассматриваются исключительно как механические частицы.

Теоретически, НЕРА фильтры должны быть эффективны против биологических частиц, но достоверных научных исследований, в которых НЕРА фильтры тестировались с живыми вирусами и бактериями в помещениях с людьми, до сих пор не представлено. Таким образом, количественные показатели реальной эффективности в мировой практике отсутствуют.

Республиканское государственное предприятие «Казахстанский институт метрологии» располагает всем необходимым оборудованием для определения пропускной способности HEPA-фильтров. Эталон дисперсных параметров аэрозолей взвесей и порошкообразных материалов позволяет сгенерировать частицы с диаметром от 0,005 до 10 мкм.

Проедены исследования фильтров, используемых на фармацевтических предприятиях Казахстана и аналогичных по метрологическим характеристикам фильтрующих систем. Результаты приведены ниже.

Рис.2. Распределение частиц в воздухе рабочей зоны

чистого помещения без фильтра

Рис.3. Распределение частиц прошедших через фильтр на основе крупнозернистого антрацита. Соотношение частиц, пропущенных через

фильтр к частицам в воздухе рабочей зоны составляет 1 к 3.

Рис.4. Распределение частиц в воздухе рабочей зоны

чистого помещения без фильтра

Рис.5. Распределение частиц прошедших через фильтр на основе

мелкозернистого антрацита. Соотношение частиц, пропущенных

через фильтр к частицам в воздухе рабочей зоны составляет 1 к 30.

Рис.6. Распределение частиц прошедших через HEPA-фильтр на основе

мелкозернистого антрацита. Соотношение частиц, пропущенных через

фильтр к частицам в воздухе рабочей зоны составляет 1 к 30.

НЕРА фильтры не предназначены для задержания частиц с размерами менее 0,3 мкм, а это размеры нанобактерий и всех вирусов. Осажденные на фильтре микроорганизмы и плесень размножаются и растут, проникая сквозь волокнистый слой фильтра далее в воздушную среду помещения.