Aktivkulls innvirkning på luftrensningseffektivitet

Moderne systemer for rensning af luft er blevet stadig mere komplekse og effektive på grund af aktiveret kulstofs alsidighed i at filtrere selv de mest utrolige luftbårne forureninger, som overlever den første fase af filtrering. Mens HEPA-filtre er rettet mod partikler, arbejder aktiveret kul mod fjernelse og adsorption af gassformede forureninger, lugte og flygtige organiske stoffer, der forurener den indendørs/udendørs luft. I modsætning til resten af forureningerne har disse forureninger tendens til at være usynlige for det blotte øje, hvilket er grunden til, at luftrensere med aktiveret kulfiltre, HVAC-systemer og andre industrielle vaskere er så effektive til at forbedre rensningsydelsen. Denne artikel har til formål at beskrive de forskellige måder og omfanget, hvormed aktiveret kulfiltrering bidrager til rensning af luft samt de dokumenterede faktorer, der bekræfter dets effektivitet.

Adsorptionsmekanisme for gassformede forureninger

Den viktigste grunnen til at aktivert kull forbedrer luftrensereffektiviteten, mer enn noe annet, er dets unike `adsorpsjons`-evne på gassforurensninger. Under høytemperatur-aktiveringsprosesser utvikler aktivert kull en mikroskopisk ordning av porer, noe som fører til at overflaten til aktivert kull når opp til hundrevis av kvadratmeter per gram. Når kullagre brukes, ledes forurenset luft gjennom lagene, og gassfase-molekyler tiltrekkes til kullens porer gjennom biotransport. Denne prosessen brukes hovedsakelig for forurenset luft som inneholder flyktige organiske forbindelser (VOCs) som toluen i rengjøringsprodukter, formaldehyd i brensler og maling, og mer. Andre gassforurensninger som prosessen kan fjerne, er ammoniakk og svoveldioksid. Når luften er mettet, vil ikke kullstrukturen gjennomgå noen endringer og vil ikke etterlate noen biprodukter, siden det ikke vil finne sted noen kjemiske reaksjoner.

Målrettet fjerning av flyktige organiske forbindelser (VOCs)

Eksponering for VOC-er i luften har vist seg å irritere de luftveier og skape andre langsiktige komplikasjoner på grunn av disse stoffenes evne til å omgå vanlige filtre. Dette forbedrede problemet med VOC-filtrering løses av aktivert karbon som er kjent for å effektivt adsorbere VOC-er. Dette gjør det til et utmerket alternativ til luftfilter i nye bygg, trykkerier og andre VOC-rike miljøer. Luftfilter med aktivert karbon har vist seg å fjerne VOC-er av alle molekylvekter og polariteter på grunn av deres unike porøse struktur. For eksempel blir formaldehyd og xylen med molekylvekter på henholdsvis 30,03 g/mo og 106,16 g/mol fanget opp av mikroporer og mesoporer på < 2 og 2-50 nanometer henholdsvis. En slik pålitelig og rask adsorpsjon er grunnen til at luftfilter med aktivert karbon fungerer bedre enn luftfilter med normale mesopore filtre.

Eliminering av lukt og dårlige lukt

Ubehagelige, til og med plagsomme luktproblemer skyldes ofte gassformige forbindelser som hydrogen sulfid (lukt av råtne egg), mercaptan (lukt av avløp) og visse flyktige fettsyrer (lukter assosiert med matlaging), og utgjør et stort problem for luftkvaliteten både i private og kommersielle bygg, spesielt for matserveringssteder og avfallshåndteringsanlegg. Effektiviteten og komforten i forhold til luftkvalitet forbedres ved bruk av aktivert karbon, som betydelig renses og fjerner plagsomme, irriterende og til tider luktende forbindelser i luften. Luktskapende molekyler fanges og istedenfor å bare maskere dem, blir de nøytralisert, noe som skyldes aktivert karbons høye overflateareal og porøse mikrostruktur. I kjøkkenets luftrensere er matlukter og til og med matlagningsavgasser ofte tilstede. I hjem med kjæledyr fanges ammoniakk fra urin, hudpelletsrelaterte luktproblemer og til og med lukt av kjæledyrs urin. Funksjonen for luktfjerning gjør aktivert karbon til en viktig komponent i luftrensere. Dette skyldes hovedsakelig at det oppfyller behovet til brukerne som partikkel- og støvfilter ikke klarer å dekke.

Komplementær rolle med partikkelrensing

Partikkel filterne (som HEPA-filter) fungerer mer effektivt når de brukes sammen med aktive kullfilter som reduserer systemets arbeidsbelastning. HEPA-filter fanger luftbårne partikler som støv, pollen, sopp og dyrehudrester, og disse filterene HEPA-filter er fremdeles ikke i stand til å håndtere VOC-er og gasser. Det er her kombinasjonen av aktivt kull og HEPA-filter virker underverker, ettersom de vil fjerne både partikulære og gassformige forurensninger som kunne være spesielt nyttig for noen sin helse. Et eksempel på dette ville være konfigurasjonen av filterne som brukes i hjemlige rene luftepurer. Luft passerer først gjennom prefilteret som fanger opp større partikler, etterfulgt av et aktivt kullfilter som deretter blir adsorbert med karbonfilteret. Siste i rekka er HEPA-filteret som fanger opp fine partikler. Kombinasjonen av alle disse filterne skal være i stand til å fjerne de mest vanlige fauna forurensningene som en større klasse av et filter, som vil fungere mye mer effektivt enn ett enkelt filter.

Forbedring av HVAC-systemers yteevne

Bruk av aktivert karbon i airconditionanlegg optimaliserer betydelig deres luftrensingseffektivitet. Siden HVAC-enhetene består av filtre som fjerner flyktige organiske forbindelser (VOC), røyk og lukt fra luften, hindrer disse filterne sirkulasjon av forurensninger. Andre gasser som for eksempel korrosive gasser som raskt kan korrodere og skade spoler og vifter i airconditionanleggene, blir også absorbert, noe som fører til bedre energieffektivitet og lengre levetid for systemene.

Industrielle luftrensingsapplikasjoner

Aktivert karbon har vist seg å være nyttig i områder med kraftig luftforurensning. Et eksempel på dette er rensing. I kjemiske maleindustrier fylles aktivert karbon i luftvaskere. Det fjerner kjemiske damper, giftige gasser, flyktige organiske forbindelser og farlig industriell røyk. Det beskytter også arbeidstakere og miljøet.
I tillegg til damp og kjemiske utslipp, inneholder kjemisk avgass i kjemisk industri også skadelige stoffer som klor og hydrogenklorid. Aktivkullvaskere fjerner slike skadelige forbindelser og skaper utslipp som er trygge for miljøet. Disse systemene forbedrer også luftkvaliteten på arbeidsplassen. I mange land er det streng regulering for håndtering av store mengder forurenset luft. Betydelig forbedring av luftkvaliteten på arbeidsplassen øker samsvar med slike politikker.

Faktorer som påvirker aktivkulls effektivitet

Aktivert kull har faktorer som påvirker dets evne til å forbedre effektiviteten i rensing, som type kull som brukes, indre porer, kontakttid og luftfuktighet. Volumet av granulert aktivert kull som brukes i airconditionanlegg er GAC (granulert aktivert kull) på grunn av dets høye retenjonskapasitet og lange levetid. PAC (pulveraktivert kull) brukes i små luftrensere på grunn av dets raskere retenjonskapasitet. Funksjonen til porene er også viktig – kull som har en høyere andel mikroporer er bedre til å fange små VOC-er, mens flere mesoporer er bedre til å håndtere større molekyler. Kontakttid er også viktig – tid på luftstrømmen som går gjennom kullaget. Effektivitet forbedrer rensing ved lengre kontakttid, luften blir da mindre forurenset.

Overflødig fukt må fjernes for å øke effektiviteten, siden fuktigheten binder dampforurensningene. Tørkingsprosesser brukes i slike tilfeller fordi de kan øke retenjonseffektiviteten, og over dugpunktet er dampforholdet diffusjonsbegrenset.

Vedlikehold for opprettholdt effektivitet

For å opprettholde effektiviteten til en luftrenser, er det avgjørende med riktig vedlikehold av karbonkomponentene. Over tid blir karbonadsorberne forurenset og mister deretter sin evne til å adsorbere. Avhengig av forurensningskonsentrasjonen og luftstrømmens hastighet, er levetiden til en luftrenser omtrent 3 til 6 måneder. Industrielle/GAC-systemer derimot fungerer vanligvis i en betydelig lengre tidsperiode før rengjøring er nødvendig. Varmeregenerering er en kostnadseffektiv metode for å fornye brukt karbon, og kan være en lønnsom løsning for industrielle karbonbedr. For den gjennomsnittlige private brukeren, er det best å følge den anbefalte vedlikeholdsskjemaet for å opprettholde effektivitet. Filtre som er forurenset utover et visst punkt mister evnen til å beholde gasser og lukt.