Tác động của Than Hoạt Tính đến Hiệu Suất Làm Sạch Không Khí

Các hệ thống hiện đại để làm sạch không khí ngày càng trở nên phức tạp và hiệu quả hơn nhờ khả năng linh hoạt của than hoạt tính trong việc lọc cả những chất gây ô nhiễm lơ lửng khó loại bỏ nhất sau giai đoạn đầu tiên của quá trình lọc. Trong khi các bộ lọc HEPA tập trung vào các chất dạng hạt, thì than hoạt tính lại có tác dụng loại bỏ và hấp phụ các chất ô nhiễm dạng khí, mùi hôi và các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi làm nhiễm bẩn không khí trong nhà/ngoài trời. Không giống như các chất ô nhiễm khác, những chất này thường không nhìn thấy được bằng mắt thường, lý do vì sao các máy làm sạch không khí sử dụng than hoạt tính, hệ thống HVAC và các thiết bị công nghiệp khác lại có hiệu quả cao trong việc tăng cường hiệu suất làm sạch. Bài viết này nhằm mục đích phác thảo các phương pháp và mức độ mà than hoạt tính hỗ trợ trong việc làm sạch không khí cũng như chứng minh rõ hiệu quả của nó.

Cơ chế hấp phụ đối với các chất ô nhiễm dạng khí

Lý do chính khiến than hoạt tính cải thiện hiệu quả của máy lọc không khí, hơn bất kỳ yếu tố nào khác, là do khả năng `hấp phụ` độc đáo của nó đối với các chất ô nhiễm dạng khí. Trong quá trình hoạt hóa ở nhiệt độ cao, than hoạt tính phát triển cấu trúc vi mô của các lỗ xốp, dẫn đến diện tích bề mặt của than hoạt tính đạt tới hàng trăm mét vuông trên gam. Khi các lớp than hoạt tính được sử dụng, không khí bị ô nhiễm được dẫn qua các lớp này, và các phân tử ở pha khí sẽ bị hút vào các lỗ xốp của than thông qua quá trình biotranfer. Quá trình này chủ yếu được dùng để xử lý không khí bị ô nhiễm chứa các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) như toluene trong các sản phẩm làm sạch, formaldehyde trong nhiên liệu và sơn, và nhiều chất khác nữa. Các chất ô nhiễm dạng khí khác mà quá trình này có thể loại bỏ bao gồm amoniac và dioxide lưu huỳnh. Khi không khí đã bão hòa, cấu trúc của than sẽ không có bất kỳ thay đổi nào và cũng không tạo ra bất kỳ sản phẩm phụ nào vì không có phản ứng hóa học xảy ra.

Loại bỏ có mục tiêu các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs)

Tiếp xúc với các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) trong không khí có thể gây kích ứng hệ hô hấp và tạo ra các biến chứng lâu dài do khả năng của các chất này lướt qua các bộ lọc thông thường. Vấn đề lọc VOCs được cải thiện này được giải quyết bởi than hoạt tính, vốn được biết đến là có khả năng hấp phụ VOCs hiệu quả. Điều này khiến nó trở thành một lựa chọn tuyệt vời cho việc lọc không khí trong các công trình mới, văn phòng in ấn và các môi trường giàu VOCs khác. Các bộ lọc không khí bằng than hoạt tính đã được chứng minh là có thể loại bỏ các VOCs với mọi kích thước phân tử và độ phân cực nhờ cấu trúc lỗ xốp đặc trưng của chúng. Ví dụ, formaldehyde và xylene với trọng lượng phân tử lần lượt là 30,03 g/mol và 106,16 g/mol được các lỗ vi xốp và trung xốp có kích thước nhỏ hơn 2 nanomet và từ 2-50 nanomet lần lượt hấp thụ. Khả năng hấp phụ đáng tin cậy và nhanh chóng này là lý do tại sao các bộ lọc không khí chứa than hoạt tính hoạt động tốt hơn các bộ lọc không khí sử dụng các bộ lọc trung xốp thông thường.

Loại bỏ mùi hôi và mùi khó chịu

Những mùi hôi khó chịu, thậm chí gây phiền toái, thường do các hợp chất khí như hydrogen sulfide (gây mùi trứng thối), mercaptan (gây mùi cống rãnh), và cả một số axit béo dễ bay hơi (gây mùi liên quan đến nấu nướng), là vấn đề lớn đối với chất lượng không khí trong cả khu dân cư và thương mại, đặc biệt là các cơ sở kinh doanh thực phẩm và trung tâm quản lý rác thải. Hiệu quả và sự thoải mái về chất lượng không khí được cải thiện nhờ sử dụng than hoạt tính, có khả năng làm sạch đáng kể và thậm chí loại bỏ các hợp chất gây khó chịu, phiền toái, đôi khi có mùi hôi. Các phân tử gây mùi được giữ lại và thay vì chỉ che lấp mùi, chúng thực sự bị trung hòa nhờ vào diện tích bề mặt lớn và cấu trúc vi mô xốp của than hoạt tính. Trong các máy lọc không khí nhà bếp, ví dụ, mùi thức ăn và dầu mỡ khi nấu nướng thường xuất hiện. Trong các gia đình có nuôi thú cưng, amoniac từ nước tiểu, mùi liên quan đến tế bào da bong tróc (dander) và thậm chí nước tiểu thú cưng cũng được thu giữ. Tính năng khử mùi này khiến than hoạt tính trở thành thành phần thiết yếu trong máy lọc không khí. Điều này chủ yếu là vì than hoạt tính đáp ứng được nhu cầu mà các bộ lọc hạt thông thường không thể thực hiện được.

Vai Trò Bổ Sung Cùng Lọc Bụi

Các bộ lọc hạt (như bộ lọc HEPA) hoạt động hiệu quả hơn khi được sử dụng cùng với các bộ lọc than hoạt tính, giúp giảm bớt gánh nặng cho hệ thống. Bộ lọc HEPA có chức năng bắt giữ các hạt lơ lửng trong không khí như bụi, phấn hoa, bào tử nấm mốc và tế bào da chết của thú cưng. Tuy nhiên, các bộ lọc HEPA vẫn chưa thể xử lý hiệu quả các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) và khí gas. Đây chính là điểm mà sự kết hợp giữa than hoạt tính và bộ lọc HEPA phát huy tác dụng, vì chúng có khả năng loại bỏ cả chất ô nhiễm dạng hạt và dạng khí, điều này có thể rất hữu ích đối với sức khỏe con người. Một ví dụ cụ thể là cấu hình các bộ lọc được sử dụng trong máy lọc không khí gia dụng. Không khí đầu tiên đi qua bộ lọc thô (pre-filter) để bắt giữ các hạt lớn hơn, sau đó tiếp tục đi qua bộ lọc than hoạt tính để hấp phụ các chất khí. Cuối cùng là bộ lọc HEPA để bắt giữ các hạt mịn. Sự kết hợp của tất cả các bộ lọc này sẽ có khả năng loại bỏ hầu hết các chất ô nhiễm thông thường, tạo thành một hệ thống lọc hiệu quả cao, vượt trội hơn nhiều so với việc chỉ sử dụng một bộ lọc đơn lẻ.

Cải thiện hiệu suất hệ thống HVAC

Việc sử dụng than hoạt tính trong các thiết bị điều hòa không khí làm tăng đáng kể hiệu quả làm sạch không khí của chúng. Vì các thiết bị HVAC bao gồm các bộ lọc có khả năng loại bỏ các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs), khói và mùi hôi khỏi không khí, những bộ lọc này ngăn chặn việc tái tuần hoàn các chất gây ô nhiễm. Các loại khí khác như khí ăn mòn có thể nhanh chóng làm hỏng và ăn mòn các cuộn dây và quạt của thiết bị điều hòa cũng được hấp thụ, dẫn đến hiệu quả năng lượng cao hơn và tuổi thọ hệ thống kéo dài hơn.

Ứng dụng công nghiệp trong làm sạch không khí

Than hoạt tính đã chứng minh hiệu quả trong các khu vực bị ô nhiễm không khí nghiêm trọng. Một ví dụ là quá trình làm sạch không khí. Trong các ngành công nghiệp sơn hóa chất, người ta nhồi than hoạt tính vào các thiết bị rửa khí (air scrubbers). Nó giúp loại bỏ hơi hóa chất, khí độc, hợp chất hữu cơ bay hơi và khói công nghiệp nguy hiểm. Đồng thời bảo vệ sức khỏe cho công nhân và môi trường.
Ngoài các loại hơi và khí thải hóa học, khí thải hóa chất trong ngành công nghiệp hóa học còn chứa các chất có hại như clo và hydro clorua. Các hệ thống lọc than hoạt tính loại bỏ các hợp chất có hại này, tạo ra khí thải an toàn cho môi trường. Những hệ thống này cũng cải thiện chất lượng không khí tại nơi làm việc. Ở nhiều quốc gia, việc xử lý lượng lớn không khí bị nhiễm bẩn phải tuân theo các quy định nghiêm ngặt. Việc cải thiện đáng kể chất lượng không khí tại nơi làm việc giúp tăng mức độ tuân thủ các chính sách này.

Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Suất Của Than Hoạt Tính

Than hoạt tính có các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng cải thiện hiệu quả làm sạch như loại than sử dụng, lỗ xốp bên trong, thời gian tiếp xúc và độ ẩm trong không khí. Thể tích hạt than hoạt tính được sử dụng trong máy điều hòa là GAC do có khả năng giữ lại cao và tuổi thọ dài. PAC được sử dụng trong các máy lọc không khí nhỏ hơn do khả năng giữ lại nhanh hơn. Chức năng của các lỗ xốp cũng rất quan trọng - than có tỷ lệ vi xốp cao hơn sẽ tốt hơn trong việc bắt giữ các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOCs) nhỏ, trong khi nhiều trung bình xốp hơn sẽ tốt hơn với các phân tử lớn hơn. Thời gian tiếp xúc cũng rất quan trọng - thời gian tiếp xúc khi không khí di chuyển qua lớp than. Hiệu suất cải thiện hiệu quả làm sạch khi thời gian tiếp xúc dài hơn, không khí sạch hơn.

Lượng ẩm dư thừa cần được loại bỏ để tăng hiệu suất vì độ ẩm sẽ hấp thụ các chất ô nhiễm dạng hơi. Các quá trình sấy khô được sử dụng trong những trường hợp này vì chúng có thể tăng hiệu quả giữ lại và trên điểm sương, tỷ lệ hơi sẽ bị giới hạn khuếch tán.

Bảo trì để Duy trì Hiệu suất

Để duy trì hiệu suất của máy lọc không khí, việc bảo dưỡng đúng cách các thành phần carbon là rất quan trọng. Theo thời gian, các bộ phận hấp phụ carbon bị nhiễm bẩn và sau đó mất khả năng hấp phụ. Tùy thuộc vào nồng độ chất ô nhiễm và tốc độ dòng khí, tuổi thọ của máy lọc không khí khoảng từ 3 đến 6 tháng. Ngược lại, các hệ thống công nghiệp/GAC có xu hướng hoạt động trong thời gian dài hơn đáng kể trước khi cần làm sạch. Phương pháp làm sạch bằng nhiệt là một cách tái tạo than hoạt tính đã qua sử dụng với chi phí thấp, và có thể là giải pháp hiệu quả về chi phí đối với người sử dụng giường carbon trong công nghiệp. Đối với người dùng hộ gia đình trung bình, tốt nhất là tuân thủ lịch trình quy định để duy trì hiệu quả. Bộ lọc bị nhiễm bẩn vượt quá một mức nhất định sẽ mất khả năng giữ lại khí và mùi hôi.