Kesan Karbon Teraktif ke Atas Keberkesanan Pembersihan Udara

Sistem moden untuk memurnikan udara semakin kompleks dan cekap disebabkan oleh kebolehtelapan karbon aktif dalam menapis kontaminan udara yang sukar dikesan walaupun selepas fasa penapisan pertama. Manakala penapis HEPA lebih tertumpu kepada jirim berpartikel, karbon aktif berfungsi untuk menghilangkan dan menyerap pencemaran gas, bau-bauan dan bahan organik mudah meruap yang mencemari udara dalam/luar bangunan. Berbeza dengan kontaminan yang lain, pencemaran ini biasanya tidak kelihatan oleh mata kasar, justeru penapis udara karbon aktif, sistem HVAC dan alat pembersih industri lain begitu berkesan dalam meningkatkan prestasi pembersihan udara. Artikel ini bertujuan untuk menggariskan pelbagai cara dan tahap di mana karbon aktif membantu memurnikan udara serta keberkesanannya yang telah terbukti.

Mekanisme Penyerapan untuk Kontaminan Gas

Sebab utama karbon aktif meningkatkan kecekapan pembersih udara lebih daripada apa-apa bahan lain adalah disebabkan oleh keupayaan `penyerapan` uniknya terhadap pencemar gas. Semasa proses pengaktifan pada suhu tinggi, karbon aktif membangunkan susunan liang pada skala mikro, yang menyebabkan luas permukaan karbon aktif mencapai ratusan meter persegi setiap gram. Apabila katil karbon digunakan, udara tercemar dialirkan melalui katil tersebut, dan molekul fasa gas ditarik ke dalam liang karbon melalui biolelaran. Proses ini kebanyakannya digunakan untuk udara tercemar yang mengandungi sebatian organik mudah meruap (VOC) seperti toluena dalam produk pembersihan, formaldehid dalam bahan api dan cat, dan sebagainya. Pencemar gas lain yang boleh disingkirkan melalui proses ini termasuklah ammonia dan sulfur dioksida. Apabila udara menjadi tepu, struktur karbon tidak akan mengalami sebarang perubahan dan tiada sisa sampingan akan dihasilkan kerana tiada tindak balas kimia berlaku.

Penyingkiran Sebatian Organik Mudah Meruap (VOCs) Secara Tumpu

Pendedahan kepada VOCs di udara diketahui boleh mengganggu sistem pernafasan dan menyebabkan komplikasi jangka panjang disebabkan oleh keupayaan bahan-bahan ini untuk melepasi penapis biasa. Masalah penapisan VOCs yang halus ini diselesaikan oleh karbon aktif yang dikenali mampu menyerap VOCs secara berkesan. Ini menjadikannya sebagai alternatif penapis udara yang sangat baik dalam pembinaan baru, pejabat percetakan, dan persekitaran kaya VOCs yang lain. Penapis udara karbon aktif telah terbukti mampu menghilangkan VOCs dengan pelbagai saiz molekul dan kekutuban disebabkan oleh struktur berliang yang unik. Sebagai contoh, formaldehid dan xilena dengan berat molekul masing-masing 30.03 g/mol dan 106.16 g/mol ditangkap oleh liang mikro dan meso yang masing-masing kurang daripada 2 dan 2-50 nanometer. Penyerapan yang begitu boleh dipercayai dan cepat inilah yang menyebabkan penapis udara dengan karbon aktif berprestasi lebih baik berbanding penapis udara dengan penapis mesopori biasa.

Penghapusan Bau-bauan dan Bau Busuk

Bau yang tidak menyenangkan, bahkan mengganggu, sering disebabkan oleh sebatian gas seperti hidrogen sulfida (bau telur busuk), mercaptan (bau longkang), dan juga sebahagian asid lemak volatil tertentu (bau yang berkaitan dengan sesetengah bau masakan), dan menjadi masalah besar terhadap kualiti udara di persekitaran kediaman dan komersial, terutamanya bagi premis makanan dan juga kemudahan pengurusan sisa. Keberkesanan dan keselesaan kualiti udara dapat ditingkatkan dengan menggunakan karbon aktif, yang dapat memurnikan dan malah mengeluarkan sebatian yang mengganggu, menjengkelkan, dan kadangkala berbau dalam udara. Molekul yang menyebabkan bau tersebut akan ditangkap, dan bukannya sekadar menyembunyikan bau tersebut, sebaliknya ia deneutralkan, hasil daripada struktur mikro yang berpori dan keluasan permukaan tinggi pada karbon aktif. Dalam pembersih udara dapur, sebagai contoh, bau masakan dan makanan serta asap masakan sering hadir. Di rumah yang mesra haiwan peliharaan, ammonia daripada air kencing, bau yang berkaitan dengan sel kulit haiwan, dan malah air kencing haiwan peliharaan turut ditangkap. Ciri Pembebasan Bau menjadikan karbon aktif sebagai elemen penting dalam pembersih udara. Ini terutamanya kerana karbon aktif memenuhi keperluan pengguna yang gagal dipenuhi oleh penapis partikel.

Peranan Pelengkap dengan Penapisan Partikel

Penapis zarah (seperti penapis HEPA) berfungsi dengan lebih berkesan apabila digunakan bersama penapis karbon aktif yang mengurangkan beban kerja sistem. Penapis HEPA menangkap zarah udara seperti habuk, debunga, spora acuan, dan bulu haiwan peliharaan, dan penapis ini penapis HEPA masih tidak dapat menangani VOC dan gas. Di sinilah gabungan karbon aktif dan penapis HEPA bersinar, kerana mereka akan membuang kedua-dua bahan pencemar zarah dan gas yang boleh sangat berguna untuk kesihatan seseorang. Contoh ini adalah konfigurasi penapis yang digunakan dalam pembersih kediaman. Udara pertama melalui pra-penapis yang menangkap zarah yang lebih besar, yang diikuti oleh penapis karbon aktif yang kemudian diserap dengan penapis karbon. Yang terakhir adalah penapis HEPA yang menangkap zarah halus. Gabungan semua penapis ini harus dapat membuang pencemar fauna yang paling biasa sebagai kelas penapis yang lebih besar, yang akan berfungsi dengan lebih berkesan daripada penapis tunggal.

Peningkatan Prestasi Sistem HVAC

Menggunakan karbon aktif dalam unit penyaman udara secara ketara mengoptimumkan keberkesanan pembersihan udaranya. Oleh kerana unit HVAC terdiri daripada penapis yang mengekstrak sebatian organik mudah meruap (VOC), asap, dan bau dari udara, penapis ini menghalang pengedaran semula kontaminan. Gas lain seperti gas berasid yang mungkin dengan cepat mengakis dan merosakkan gegelung dan kipas unit penyaman udara juga diserap, seterusnya meningkatkan kecekapan tenaga dan jangka hayat sistem yang lebih panjang.

Aplikasi Pembersihan Udara Industri

Karbon aktif telah terbukti berguna di kawasan dengan pencemaran udara yang teruk. Salah satu contohnya ialah pembersihan udara. Dalam industri cat kimia, karbon aktif diisi ke dalam pembersih udara (air scrubbers). Ia membuang wap kimia, gas beracun, sebatian organik mudah meruap, dan asap industri berbahaya. Ia juga melindungi pekerja dan alam sekitar.
Selain daripada wap dan pelepasan kimia, ekzos kimia dalam industri kimia juga mengandungi bahan berbahaya seperti klorin dan hidrogen klorida. Pencuci arang aktif membuang sebatian berbahaya tersebut, menghasilkan pelepasan yang selamat untuk persekitaran. Sistem-sistem ini juga meningkatkan kualiti udara di tempat kerja. Di kebanyakan negara, terdapat peraturan ketat untuk mengendalikan jumlah udara tercemar yang besar. Peningkatan ketara dalam kualiti udara di tempat kerja meningkatkan kepatuhan terhadap dasar-dasar tersebut.

Faktor yang Mempengaruhi Keberkesanan Arang Aktif

Karbon aktif mempunyai faktor-faktor yang mempengaruhi keupayaannya untuk meningkatkan kecekapan dalam proses penurasan seperti jenis karbon yang digunakan, liang-liang dalaman, masa sentuhan, dan kelembapanan udara. Isi padu granul karbon aktif yang digunakan dalam pendingin hawa adalah GAC (Granular Activated Carbon) kerana kapasiti penahanan tinggi dan jangka hayat yang panjang. PAC (Powdered Activated Carbon) digunakan dalam pembersih udara kecil kerana kapasiti penahanannya yang lebih cepat. Fungsi liang-liang juga penting—karbon yang mempunyai peratusan mikroliang yang tinggi lebih baik dalam menangkap VOC (Sebatian Organik Terturun) kecil, manakala lebih banyak mesoliang lebih baik untuk molekul yang lebih besar. Masa sentuhan juga penting—masa aliran udara yang bersentuhan dengan lapisan karbon. Kecekapan meningkatkan masa sentuhan penurasan, udara menjadi lebih kurang lembap.

Lebihan kelembapanan perlu dikeluarkan untuk meningkatkan kecekapan kerana kelembapan menghalang pencemaran wap. Proses pengeringan digunakan dalam kes ini kerana ia boleh meningkatkan kecekapan penahanan dan pada titik lebuh atas, nisbah wap adalah terhad oleh resapan.

Penyelenggaraan untuk Kecekapan Berterusan

Bagi mengekalkan kecekapan pembersih udara, penyelenggaraan yang betul terhadap komponen karbon adalah penting. Seiring dengan masa, penyerap karbon akan tercemar dan seterusnya hilang keupayaannya untuk menyerap. Bergantung kepada kepekatan pencemaran dan kelajuan aliran udara, jangka hayat pembersih udara adalah lebih kurang 3 hingga 6 bulan. Sistem Industri/GAC pula biasanya berfungsi untuk tempoh yang jauh lebih panjang sehingga proses pembersihan diperlukan. Pembersihan haba adalah kaedah yang murah untuk memulihkan karbon yang telah digunakan, dan ia boleh menjadi kaedah yang berkesan dari segi kos bagi pengguna katil karbon industri. Bagi pengguna rumah biasa, adalah lebih baik mengikuti jadual yang ditetapkan bagi memastikan keberkesanan. Penapis yang tercemar melebihi tahap tertentu akan hilang keupayaan untuk menahan gas dan bau.