De invloed van actieve kool op de efficiëntie van luchtreiniging

Moderne systemen voor het zuiveren van lucht zijn steeds complexer en efficiënter geworden door de veelzijdigheid van actieve kool bij het filteren van zelfs de meest ongrijpbare luchtverontreinigingen die de eerste fase van filtratie overleven. Terwijl HEPA-filters gericht zijn op fijnstof, werkt actieve kool aan de verwijdering en adsorptie van gasvormige verontreinigingen, geuren en vluchtige organische stoffen die de binnen-/buitenlucht besmetten. In tegenstelling tot de rest van de verontreinigingen zijn deze stoffen meestal onzichtbaar voor het blote oog, wat de reden is waarom luchtpurifiers met actieve kool, HVAC-systemen en andere industriële scrubbers zo effectief zijn in het versterken van de zuiveringsprestaties. Dit artikel heeft als doel de verschillende manieren en mate waarop actieve kool bijdraagt aan de zuivering van lucht en het bewezen vermogen van zijn effectiviteit uiteen te zetten.

Adsorptiemechanisme voor gasvormige verontreinigingen

De reden waarom actieve kool de efficiëntie van luchtreinigers verbetert, meer dan wat dan ook, is vanwege zijn unieke `adsorptie`-eigenschap op gasvormige verontreinigingen. Tijdens de activeringsprocessen bij hoge temperaturen ontwikkelt actieve kool een microscopische poreuze structuur, wat leidt tot een oppervlakte van honderden vierkante meters per gram. Wanneer koolbedden worden gebruikt, wordt verontreinigde lucht erdoorheen geleid en worden gasvormige moleculen aangetrokken naar de poriën van de kool door biotransfer. Dit proces wordt voornamelijk gebruikt voor verontreinigde lucht die vluchtige organische stoffen (VOC's) bevat, zoals tolueen in reinigingsproducten, formaldehyde in brandstoffen en verf, en meer. Andere gasvormige verontreinigingen die met dit proces kunnen worden verwijderd, zijn ammoniak en zwaveldioxide. Wanneer de lucht verzadigd is, ondergaat de koolstructuur geen veranderingen en ontstaan er geen bijproducten, omdat er geen chemische reacties plaatsvinden.

Doelgerichte verwijdering van vluchtige organische stoffen (VOC's)

Blootstelling aan vluchtige organische stoffen (VOS) in de lucht kan het ademhalingsstelsel irriteren en andere langdurige complicaties veroorzaken, omdat deze stoffen in staat zijn common filters te omzeilen. Dit verfijnd probleem van VOS-filtratie wordt opgelost door actieve kool, die bekend staat om zijn efficiënte adsorptie van VOS. Hierdoor is het een uitstekende alternatieve luchtfilteroplossing in nieuwbouwprojecten, printkantoren en andere VOS-rijke omgevingen. Luchtfilter met actieve kool is bewezen VOS van alle moleculaire groottes en polariteiten te verwijderen, dankzij de unieke poreuze structuur. Bijvoorbeeld formaldehyde en xyleen met moleculaire gewichten van respectievelijk 30,03 g/mol en 106,16 g/mol worden geabsorbeerd door microporiën en mesoporiën van < 2 en 2-50 nanometer. Deze betrouwbare en snelle adsorptie is de reden waarom luchtfilter met actieve kool beter presteert dan luchtfilter met normale mesoporeuze filters.

Eliminatie van geurtjes en onaangename luchtjes

Vuil en zelfs vervelende geuren worden vaak veroorzaakt door gassen zoals waterstofsulfide (de geur van rotte eieren), mercaptan (de geur van riool), en zelfs bepaalde vluchtige vetzuren (geuren die geassocieerd worden met bepaalde keukenluchtjes), en vormen een groot probleem voor de luchtkwaliteit in zowel woningen als commerciële ruimtes, met name voor voedselbedrijven en zelfs afvalbeheerinstallaties. De effectiviteit en het comfort van luchtkwaliteit verbeteren door gebruik van actieve kool, die de lucht aanzienlijk zuivert en zelfs vervelende, irritante en soms geurige stoffen verwijdert. De geur veroorzakende moleculen worden opgevangen en in plaats van enkel verhuld te worden, worden ze geneutraliseerd. Dit is het gevolg van het grote oppervlak en de poreuze microstructuur van de actieve kool. In keukenluchtververs, bijvoorbeeld, zijn geuren van koken en voedsel, en zelfs kookdampen vaak aanwezig. In huisjes met huisdieren wordt ammoniak uit urine, geuren door dander en zelfs urinegeuren opgevangen. De geurverwijderende eigenschap maakt actieve kool tot een essentieel onderdeel in luchtververs. Dit komt voornamelijk doordat het een functie vervult die partikelfilters niet kunnen bieden.

Aanvullende Rol met Particelfiltratie

Deze luchtfilterelementen (zoals HEPA-filters) werken efficiënter wanneer ze gecombineerd worden met actieve koolfilters, waardoor het werk van het systeem wordt vergemakkelijkt. HEPA-filters vangen luchtgedragen deeltjes zoals stof, stuifmeel, schimmelsporen en huisstofmijt, maar deze filters zijn niet in staat om VOC's en gassen effectief te verwijderen. Hier komt de combinatie van actieve kool en HEPA-filters goed van pas, aangezien ze zowel deeltjes als gasvormige verontreinigingen kunnen verwijderen, wat van groot belang kan zijn voor de gezondheid. Een voorbeeld hiervan is de opstelling van filters in woonruimte luchtreinigers. De lucht passeert eerst door het voorfilter dat grotere deeltjes opvangt, gevolgd door een actieve koolfilter die de geuren en gassen adsorbeert. Als laatste komt de HEPA-filter die de fijne deeltjes opvangt. De combinatie van al deze filters zou in staat moeten zijn om de meest voorkomende verontreinigingen effectief te verwijderen, wat veel beter werkt dan één enkel filter.

Verbetering van de prestaties van het HVAC-systeem

Het gebruik van actieve kool in airconditioningunits optimaliseert aanzienlijk hun luchtreinigende werking. Aangezien HVAC-units bestaan uit filters die vluchtige organische stoffen (VOS), rook en geuren uit de lucht verwijderen, voorkomen deze filters de circulatie van verontreinigingen. Andere gassen, zoals corrosieve gassen die de spoelen en ventilatoren van de airconditioningunits snel kunnen aantasten, worden eveneens geabsorbeerd, wat leidt tot een betere energie-efficiëntie en langere levensduur van het systeem.

Industriële toepassingen voor luchtreiniging

Actieve kool heeft zich bewezen nuttig in gebieden met zware luchtvervuiling. Een voorbeeld hiervan is de reiniging. In chemische schilderijbedrijven wordt actieve kool in luchtwassers gevuld. Het verwijdert chemische dampen, giftige gassen, vluchtige organische stoffen en gevaarlijke industriële rook. Het beschermt ook de werknemers en het milieu.
Behalve de dampen en chemische emissies bevat de chemische afvoer in de chemische industrie ook schadelijke stoffen zoals chloor en waterstofchloride. Actieve koolfilters verwijderen dergelijke schadelijke verbindingen en zorgen zo voor emissies die veilig zijn voor het milieu. Deze systemen verbeteren ook de luchtkwaliteit op de werkvloer. In veel landen zijn er strikte regelgevingen voor het omgaan met grote hoeveelheden verontreinigde lucht. Een aanzienlijke verbetering van de luchtkwaliteit op de werkvloer draagt bij aan de naleving van dergelijke beleidsmaatregelen.

Factoren die de efficiëntie van actieve kool beïnvloeden

Actieve kool heeft factoren die invloed hebben op het vermogen om de efficiëntie van zuivering te verbeteren, zoals het type gebruikte kool, de interne poriën, de contacttijd en de luchtvochtigheid. Het volume van de actieve koolkorrels dat wordt gebruikt in airco's is GAC, vanwege het hoge retentievermogen en de lange levensduur. PAC wordt gebruikt in kleine luchtreinigers vanwege het snellere retentievermogen. Ook de functie van de poriën is belangrijk: kool met een hoger percentage microporiën is beter in het opvangen van kleine vluchtige organische stoffen (VOS), terwijl meer mesoporiën beter is voor grotere moleculen. De contacttijd is ook belangrijk: de tijd waarin lucht door het koolbed stroomt. Efficiëntie verbetert de zuiveringscontacttijd, de lucht is minder.

Overschot aan vocht moet worden verwijderd om de efficiëntie te verhogen, omdat de vochtigheid de verontreinigende stoffen in dampen opneemt. Droogprocessen worden in dergelijke gevallen gebruikt omdat ze het retentievermogen kunnen verhogen en boven het dauwpunt is de dampverhouding diffusiebeperkt.

Onderhoud voor duurzame efficiëntie

Om de efficiëntie van een luchtreiniger te behouden, is juiste onderhoud van de koolstofcomponenten van groot belang. Na verloop van tijd raken de koolstofadsorptoren vervuild en verliezen zij hun vermogen om te adsorberen. Afhankelijk van de concentratie van verontreinigingen en de snelheid van de luchtstroom, bedraagt de levensduur van een luchtreiniger ongeveer 3 tot 6 maanden. Industriële/GAC-systemen functioneren daarentegen meestal gedurende een aanzienlijk langere periode totdat reiniging nodig is. Thermische reiniging is een goedkope methode om uitgeputte koolstof te regeneren, en dit kan voor een industriële koolstofbedgebruiker kostenefficiënt zijn. Voor de gemiddelde huishoudelijke gebruiker is het verstandig om zich aan het voorgeschreven schema te houden om de effectiviteit te behouden. Filters die boven een bepaald punt zijn vervuild, verliezen hun vermogen om gassen en geuren vast te houden.