Filtry węglowe - co warto wiedzieć?

Filtry do oczyszczaczy

Po co w oczyszczaczach stosowane są filtry węglowe

Filtry węglowe, zaraz po filtrach HEPA, są najważniejszym elementem oczyszczaczy powietrza. Służą do usuwania, niejednokrotnie bardzo szkodliwych, organicznych zanieczyszczeń gazowych, z którymi filtry HEPA sobie nie radzą. Do zanieczyszczeń tego typu należą przede wszystkim:

- Lotne związki organiczne (LZO) – duży zbiór substancji, wdychanie wielu z nich może być dla człowieka bardzo szkodliwe (substancje toksyczne, rakotwórcze, drażniące). Substancje te mogą powstawać w środowisku naturalnie, jak również na skutek działania człowieka: podczas procesów spalania (w tym także w trakcie palenia papierosów), w wyniku produkcji m.in. substancji chemicznych, środków ochrony roślin, czy w efekcie składowania odpadów. Mogą one przedostawać się do naszych domów przez otwarte okna, nieszczelności czy wentylację. Co ważniejsze substancje emitowane są też wtórnie w zamkniętych pomieszczeniach z farb, klejów a także elementów wykończenia oraz wyposażenia wnętrz.

- Odory – specyficzny rodzaj lotnych związków organicznych. Są to substancje o „brzydkich" zapachach wyczuwalne nawet w niewielkich stężeniach. Pochodzą z naturalnych procesów rozkładu, jak również tych związanych z działalnością człowieka (oczyszczalnie ścieków, hodowla zwierząt, składowiska odpadów, ale także z niektórych gałęzi przemysłu). Wiele z nich może powodować podrażnienie błon śluzowych nosa, gardła i oczu.

- Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) – powstające w przemyśle w wyniku spalania różnych substancji, występują też w spalinach samochodowych. Ze względu na swoją hydrofobowość (odpychają wodę) rozpraszają się w powietrzu i mieszają z kropelkami wody (mgłą), tworząc aerozol (zawiesinę) i stając się składnikami smogu. Wiele z nich ma udowodnione działanie rakotwórcze. Przykładem bardzo szkodliwego WWA jest benzo(a)piren, którego emisja w Polsce bardzo często przekracza normy wielokrotnie.

Stosowanie w oczyszczaczach filtrów HEPA i filtrów węglowych stanowi bardzo dobre rozwiązanie, ponieważ każdy z nich działa na inny rodzaj zanieczyszczeń, dając razem kombinację, która skutecznie radzi sobie z największymi problemami powietrza w „zasmogowanych" miastach.

Filtr węglowy i węgiel aktywny co to jest?

Filtr węglowy służący do oczyszczania powietrza to odpowiednio przygotowany węgiel aktywny zamknięty w specyficznej obudowie. Aby węgiel aktywny mógł być wykorzystany do oczyszczania powietrza, musi cechować się odpowiednią granulacją. Ze względu na konieczność zachowania jak najmniejszych oporów przepływu powietrza uwagę skupia się zarówno na wielkości, jak i kształcie granulek. Optymalny jest węgiel uformowany na kształt niewielkiego walca, którego średnica jest mniejsza od jego długości.

Obudowa, w której zamyka się węgiel aktywny, zbudowana jest w taki sposób, aby zapewnić jak najlepsze rozłożenie granulek na całej powierzchni filtra. Tym samym przepływające powietrze może mieć z nimi swobodny kontakt w jak największej objętości.

W oczyszczaczach powietrza stosuje się również konstrukcje zintegrowane, w których filtry HEPA wypełnione są węglem aktywnym i stanowią jedną całość. Ich zadaniem jest usunięcie zanieczyszczeń stałych i gazowych jednocześnie.

Węgiel aktywny to substancja, która zbudowana jest głównie z węgla-pierwiastka. Jego wysoka skuteczność usuwania zanieczyszczeń związana jest z wysoce porowatą budową. Dzięki niej węgiel aktywowany ma bardzo dużą powierzchnie, na której może dochodzić do zatrzymania zanieczyszczeń. 1g węgla aktywnego może posiadać powierzchnię rozwiniętą wielkości połowy boiska do piłki nożnej (ok 3000 m²).

Węgiel aktywny powstaje w wyniku poddania działaniu wysokiej temperatury, bez dostępu tlenu, substancji organicznych o bardzo dużej zawartości węgla, takich jak: węgiel brunatny, drewno, łupiny kokosa, pestki, torf czy ropa naftowa. W procesie tym wytwarzany jest węgiel o dużej zawartość porów, który następnie „aktywuje” się w celu zmodyfikowania ich powierzchni, pogłębiania oraz dalszego zwiększenia ich ilości. Aktywacja polega na działaniu na węgiel zwiększonego ciśnienia oraz gazu: czystego tlenu, pary wodnej lub dwutlenku węgla. Tak przygotowany węgiel aktywny jest gotowy do usuwania zanieczyszczeń organicznych.

W celu zwiększenia jego czułości na wybrane substancje lub umożliwienia pochłaniania także substancji nieorganicznych i metali ciężkich węgiel aktywny można poddać modyfikacji. Polega ona na impregnowaniu (pokrywaniu) powierzchni węgla odpowiednimi związkami chemicznymi, które umożliwiają zajście reakcji z konkretną, przeznaczoną do usunięcia z powietrza substancją.

Jak działa filtr węglowy?

Mechanizm działania filtrów węglowych, a w zasadzie węgla aktywnego polega na zjawisku adsorpcji. Adsorpcja jest to proces wiązania cząsteczek na powierzchni substancji, zwanych adsorbentami. Adsorpcji nie powinno mylić się z absorpcją, w której zatrzymanie zanieczyszczeń odbywa się w całej objętości substancji absorbującej.

W przypadku adsorpcji wyróżniamy jej dwa rodzaje: adsorpcja fizyczna oraz chemiczna (chemisorpcja). Adsorpcja fizyczna to główny mechanizm działający w filtrach węglowych. Jest ona procesem zachodzącym stosunkowo szybko, czasami nietrwałym – odwracalnym w odpowiednich warunkach. Związana jest z występowaniem oddziaływań międzycząsteczkowych, a konkretnie słabych oddziaływań van der Waalsa. Mają one charakter elektrostatyczny i występują w przypadku cząsteczek, które nie są trwale spolaryzowane (nie mają trwałych „biegunów" na przeciwległych końcach). Oddziaływania van der Waalsa związane są z nieustannym przemieszczaniem się ładunków w cząsteczkach w wyniku przesuwania się elektronów na ostatnich powłokach atomowych.

Adsorpcja chemiczna jest zjawiskiem związanym z zajściem reakcji chemicznej i wytworzeniem trwałych wiązań chemicznych. Jest to proces zachodzący wolniej od adsorpcji fizycznej i trudniej jest go odwrócić. Ważne jest to, że chemisorpcja może zajść jedynie w pojedynczej warstwie – adsorbowane zanieczyszczenia mogą przereagować jedynie bezpośrednio na powierzchni materiału adsorbującego. W przeciwieństwie do tego w przypadku adsorpcji fizycznej możliwe jest adsorbowanie zanieczyszczeń na warstwie tych już wcześniej zaadsorbowanych. Główną zaletą adsorpcji chemicznej jest to, że pozwala ona na wiązanie substancji o bardziej skomplikowanej budowie chemicznej – większych cząsteczkach, o dłuższych łańcuchach.

Zarówno adsorpcja fizyczna, jak i chemiczna łatwo zachodzi pomiędzy cząsteczkami zawierającymi w swej strukturze węgiel. Dlatego też węgiel aktywny jest tak skuteczny w przypadku zanieczyszczeń organicznych (zawierających w swej strukturze atomy węgla). Właściwość ta, plus ogromna powierzchnia rozwinięta węgla aktywnego sprawiają, że jest on tak dobrym medium filtracyjnym zanieczyszczeń gazowych w powietrzu.

Konstrukcja filtrów węglowych stosowanych w oczyszczaczach powietrza

Konstrukcje filtrów węglowych w oczyszczaczach powietrza są z reguły podobne. Obudowa, w której zamyka się węgiel aktywny może różnić się kształtem, wielkością oraz grubością a co za tym idzie, różna może być całkowita ilość węgla aktywnego w filtrze.

W przypadku filtrów węglowych nie istnieje klasyfikacja świadcząca o tym, jakie rozwiązanie jest najlepsze. Zasada wydaje się prosta: im więcej węgla aktywnego w filtrze, tym lepiej, ponieważ będzie on działał dłużej i zdoła zaadsorbować na swojej powierzchni więcej zanieczyszczeń. Dodatkowo im większa jest grubość złoża, tym lepiej, ponieważ wtedy wzrasta czas kontaktu powietrza z węglem, co daje możliwość zwiększenia udziału adsorpcji chemicznej oraz przyczynia się do wzrostu CADR dla zanieczyszczeń gazowych.

Warto tutaj zwrócić uwagę na oczyszczacze powietrza marki LIFAair. Firma ta wykazała szczególne zainteresowanie problemem zanieczyszczeń gazowych, proponując w swej ofercie oczyszczacze o wyjątkowo dużej ilości węgla aktywnego.

Pod względem usuwania zanieczyszczeń gazowych słabiej natomiast radzą sobie modele urządzeń z filtrami zintegrowanymi. Filtry takie posiadają przeważnie mniejszą ilość węgla aktywnego, co za tym idzie nie są w stanie pochłaniać tak dużej ilości zanieczyszczeń gazowych, jak urządzenia wyposażone w oddzielny filtr węglowy. Konstrukcja filtra zintegrowanego realizowana jest w postaci filtra HEPA, który dodatkowo nasączony jest pewną ilością węgla aktywnego.

Niektórzy producenci oczyszczaczy poszli o krok dalej i poszerzyli możliwości filtracji zanieczyszczeń gazowych także o związki nieorganiczne i metale ciężkie. W celu ich usunięcia stosowane są węgle impregnowane lub dodatkowe stopnie filtracji z wypełnieniem substancjami takimi jak zeolity (LIFAair) dobrze radzące sobie z metalami ciężkimi lub żele krzemionkowe (Sharp modele serii KC-G) usuwające z powietrza związki siarki oraz azotu.

Filtry węglowe w praktyce

Producenci oczyszczaczy powietrza deklarują różną żywotność filtrów węglowych. Zależy ona przede wszystkim od ilości zastosowanego węgla aktywnego, ale także od warunków, w jakich oczyszczacz był testowany i będzie użytkowany.

Jeśli oczyszczacz będzie używany w pomieszczeniu przeznaczonym dla palaczy lub jeśli mieszkamy blisko zakładów, których praca wiąże się z intensywnym wydzielaniem zapachów, z którymi oczyszczacz i filtr węglowy będą musiały radzić sobie przez cały rok, żywotność filtra zapewne będzie krótsza.

Niektórzy producenci w celu wydłużenia żywotności filtrów węglowych stosują filtry zmywalne. Główną wadą takiego rozwiązania jest to, że filtr taki należy bardzo dokładnie wysuszyć przed zainstalowaniem go z powrotem w urządzeniu. W przeciwnym wypadku może dojść do uszkodzenia nie tylko samego filtra, ale i całego oczyszczacza. Zawsze zatem należy przeczytać instrukcję obchodzenia się z filtrem węglowym w oczyszczaczu i stosować się do zaleceń producenta. Filtr węglowy myć tylko wtedy kiedy producent wyraźnie to zaleca i w sposób, jaki jest rekomendowany. Wiele modeli filtrów węglowych po umyciu lub niewłaściwej konserwacji może stracić swoje właściwości adsorpcyjne.

Filtry węglowe do oczyszczaczy powietrza w sklepie Homespot

Wszystkie filtry węglowe

Aneta

Koszyk

Twój koszyk jest pusty.

Dokonaj swoich pierwszych zakupów