Aktivkolens påverkan på luftrensningsverkningsgrad

Moderna system för rening av luft har blivit alltmer komplexa och effektiva på grund av aktivt kolens mångsidighet i filtrering av till och med de mest svårfångade luftburen föroreningarna som överlever den första filtreringsfasen. Medan HEPA-filter är inriktade på partikelfiltrering, arbetar aktivt kol mot borttagning och adsorption av gasformiga föroreningar, dår, och flyktiga organiska ämnen som förorenar inomhus-/utomhusluften. Till skillnad från övriga föroreningar tenderar dessa föroreningar att vara osynliga för blotta ögat, vilket är anledningen till att luftrenare med aktivt kol, HVAC-system och andra industriella rengöringsanläggningar är så effektiva i att förstärka reningseffekten. Denna artikel syftar till att skissera de olika metoderna och den omfattning inom vilken aktivt kol bidrar till rening av luft samt dess bevisade bestämnande roll för dess effektivitet.

Adsorptionsmekanism för gasformiga föroreningar

Anledningen till att aktivt kol förbättrar luftrensningskapaciteten mer än något annat är på grund av dess unika `adsorptions`förmåga på gasföroreningar. Under högtemperatursaktiveringsprocesserna utvecklar aktivt kol en mikroskopisk anordning av porer, vilket resulterar i att ytarean hos aktivt kol kan nå upp till hundratals kvadratmeter per gram. När kolbäddar används, leds förorenad luft genom bäddarna och gasformiga molekyler attraheras till kolens porer genom biotransfer. Denna process används främst för förorenad luft som innehåller VOC:er (flyktiga organiska föreningar) såsom t.ex. lösningsmedel, formaldehyd i bränslen och färg, och mycket mer. Andra gasföroreningar som kan tas bort med denna process är ammoniak och svaveldioxid. När luften är mättad sker inga ytterligare förändringar i kolstrukturen och det lämnar inga restprodukter eftersom inga kemiska reaktioner sker.

Riktad borttagning av flyktiga organiska föreningar (VOCs)

Exponering för VOC i luften har visat sig irritera andningssystemet och orsaka andra långsiktiga komplikationer på grund av dessa ämnens förmåga att passera förbi vanliga filter. Detta förfinade problem med VOC-filtrering löses av aktivt kol, som är känt för att effektivt adsorbera VOC. Detta gör det till ett utmärkt alternativ till luftfilter i nya byggnader, tryckerier och andra miljöer rika på VOC. Luftfilter med aktivt kol har visat sig kunna avlägsna VOC av alla molekylstorlekar och polariteter på grund av deras unika porösa struktur. Till exempel fångas formaldehyd och xylen, med molekylvikter på 30,03 g/mol respektive 106,16 g/mol, in av mikroporer och mesopor < 2 nanometer respektive 2-50 nanometer. En sådan pålitlig och snabb adsorption är anledningen till att luftfilter med aktivt kol fungerar bättre än luftfilter med normala mesopora filter.

Eliminering av dåliga lukt och obehagliga dofter

Obehagliga, till och med irriterande, luktningar orsakas ofta av gasformiga föreningar som vätesulfid (lukten av ruttna ägg), mercaptan (lukten av avlopp), och till och med vissa flyktiga fettsyror (lukter associerade med vissa matlagningssmörj), och utgör ett stort problem för luftkvaliteten i både bostads- och kommersiella miljöer, särskilt för livsmedelsföretag och avfallshantering. Effektiviteten och komforten i luftkvaliteten förbättras genom användning av aktivt kol, som betydligt rengör och till och med tar bort irriterande, påträngande och ibland luktande föreningar i luften. Luktande molekyler fångas upp och istället för att bara dölja dem neutraliseras de, vilket är resultatet av den höga ytoarea och porösa mikrostrukturen hos aktivt kol. I köksluftrenare, till exempel, förekommer ofta matlagnings- och matosmor samt till och med matångor. I hem med husdjur fångas ammoniak från urin, huddelaterade luktningar och till och med djururin upp. Funktionen för luktneutralisering gör aktivt kol till en avgörande komponent i luftrenare. Detta beror främst på att det uppfyller användarnas behov som partikelfilter inte klarar av.

Komplementär Roll med Partikelfiltrering

Partikelfilter (såsom HEPA-filter) fungerar mer effektivt när de används tillsammans med aktivkolfilter, vilket minskar systemets arbetsbelastning. HEPA-filter fångar upp luftburna partiklar såsom damm, pollen, mögelsporer och djurludd, men dessa filter kan fortfarande inte hantera VOC:er och gaser. Här visar kombinationen av aktivkol och HEPA-filter sin styrka, eftersom de kan ta bort både partikulära och gasformiga föroreningar, vilket kan vara särskilt nyttigt för någons hälsa. Ett exempel på detta är konfigurationen av filter som används i hemfilter. Luft passerar först genom förfilteret som fångar upp större partiklar, följt av ett aktivkolfilter som sedan adsorberar föroreningarna med kolfiltert. Sist i kön är HEPA-filtert som fångar upp fina partiklar. Kombinationen av alla dessa filter bör kunna ta bort de vanligaste biologiska föroreningarna som en större klass av filter, vilket kommer att fungera mycket effektivare än ett enskilt filter.

Förbättring av HVAC-systems prestanda

Användning av aktivt kol i luftkonditioneringssystem optimerar deras luftreningseffektivitet avsevärt. Eftersom HVAC-enheter består av filter som tar bort flyktiga organiska föreningar (VOC), rök och luktämnen från luften, förhindrar dessa filter att föroreningar cirkulerar igen. Andra gaser såsom frätande gaser som snabbt kan orsaka korrosion och skada spolar och fläktar i luftkonditioneringssystem absorberas också, vilket leder till bättre energieffektivitet och längre systemlevnad.

Industriella luftreningstillämpningar

Aktivt kol har visat sig vara användbart i områden med kraftig luftförorening. Ett exempel på detta är rening. I kemiska målerianläggningar fylls aktivt kol i lufttvättare. Det tar bort kemiska ångor, giftiga gaser, flyktiga organiska föreningar och farlig industriell rök. Det skyddar också arbetstagare och miljön.
Förutom ångor och kemiska emissioner innehåller kemisk avgas inom kemisk industri också skadliga ämnen som klor och väteklorid. Aktivkolfilter tar bort sådana skadliga föreningar och skapar emissioner som är säkra för miljön. Dessa system förbättrar också arbetsmiljön. I många länder finns det stränga regler för hantering av stora mängder förorenad luft. En betydande förbättring av luftkvaliteten i arbetsmiljön ökar efterlevnaden av sådana policys.

Faktorer som påverkar aktivkols effektivitet

Aktivt kol har faktorer som påverkar dess förmåga att förbättra reningseffektiviteten, såsom typ av kol som används, interna porer, kontaktid, och fukt i luften. Volymen av aktivt kol som används i luftkonditionering är GAC på grund av dess höga retenionskapacitet och lång livslängd. PAC används i små luftrenare på grund av dess snabbare retenionskapacitet. Porens funktion är också viktig – kol som har en högre andel mikroporer är bättre på att fånga små VOC-molekyler, medan fler mesoporerna är bättre för större molekyler. Kontaktid är också viktig – tidsbestämd luftflöde genom kolbädden. Effektivitet förbättrar reningens kontaktid, ju mindre luftflöde desto bättre.

Överskott av fukt måste tas bort för att öka effektiviteten eftersom fukten binder åt sig gasformiga föroreningar. Torkningsprocesser används i dessa fall eftersom de kan öka retenionseffektiviteten och att ångförhållandet ovanför daggpunkten är diffusionsbegränsat.

Underhåll för upprätthållen effektivitet

För att upprätthålla en luftrenares effektivitet är korrekt skötsel av kolkomponenterna avgörande. Med tiden blir koladsorberna förorenade och förlorar därmed sin förmåga att adsorbera. Beroende på föroreningskoncentrationen och luftflödets hastighet är en luftrenares livslängd cirka 3 till 6 månader. Industriella/GAC-system fungerar å andra sidan i betydligt längre tid innan rengöring krävs. Värmerengöring är en billig metod för att förnya använt kol, och kan vara en kostnadseffektiv metod för användare av industriella kolbäddar. För den genomsnittliga hushållsanvändaren är det bäst att följa den rekommenderade tidsplanen för att upprätthålla effektivitet. Filtrar som blivit förorenade bortom en viss nivå förlorar sin förmåga att hålla kvar gaser och lukt.