Filter von Luftreinigern, deren Typen und Funktionsweise

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Arten von Filterelementen, ihre Eigenschaften und ihre Zuordnung. Finden Sie die Antwort auf die Frage, warum Sie eine Kombination aus verschiedenen Filterelementen verwenden müssen, um die Luft qualitativ zu reinigen und wie sie funktionieren.

Der erste Filter in Filtersystemen verwendet einen groben Filter, der auch als Vorfilter bezeichnet wird. Er wurde entwickelt, um große Verunreinigungen und Partikel zu filtern, die die feineren Filter schnell verschmutzen oder außer Betrieb setzen können. Die Struktur des Filters ist ein Rahmen, der mit einem porösen Element mit einer relativ großen Porengröße gefüllt ist, die Haare, Staub, große Partikel zurückhalten können. Einige Filtermaterialien sind in Richtung saubere Luft komprimiert und füllt die gesamte Tiefe des Faserstreifens, um Staub zu absorbieren.

Die nächste Stufe der Filtration ist in der Regel die HEPA — Filtration mit Filtern, von der englischen Abkürzung High Efficiency Particulate Air oder High Efficiency Particulate Arrestance-hocheffiziente partikelretention.  HEPA-Filter ist eine Art Hochleistungsluftfilter, deren Hauptziel es ist, Feinstaub aus der Luft zu entfernen, einschließlich PM2. 5 und PM10 (mit einem Durchmesser von weniger als 2,5 bzw.)

Filter dieser Art begannen in den 40er Jahren in den USA, während der Entwicklung eines Atomprojekts, verwendet zu werden. Sie wurden verwendet, um radioaktive Partikel in Unternehmen der Kernindustrie einzufangen.

Der Filter besteht aus einem langen Blatt aus Fasermaterial (Faserdurchmesser 0,65–6,5 Mikron, der Abstand zwischen Ihnen 10-40 Mikron), gefaltetes Akkordeon, sowie einem Gehäuse mit Elementen, die das Blatt in einem gefalteten Zustand halten.

Die Effizienz der HEPA-Filter wird gemessen an der Anzahl der Partikel bis zu 0,06 Mikron pro Liter Luft, die ausgestoßen werden wieder am Mittwoch nach dem Filter. Filterklassen: HEPA 10 (50000), HEPA 11 (5000), HEPA 12 (500), HEPA 13 (50), HEPA 14 (5).

HEPA-Filter werden durch ein komplexes Fasersystem gebildet. Fiberglas-Fasern mit einem Durchmesser von 0,5 bis 2 µm werden normalerweise verwendet. Die Hauptfaktoren, die die Arbeit beeinflussen, der Durchmesser der Faser und die Dicke des Filters. Der Luftraum zwischen den HEPA-Filterfasern ist deutlich größer als 0,3 µm. 

Die Vorstellungen, dass der Filter wie ein Sieb wirkt, bei dem Partikel kleiner als die größten Löcher durch den Filter gelangen können, sind für HEPA-Filter falsch. Der Siebeffekt gilt auch für HEPA-Filter, spielt jedoch eine negative Rolle, was zu vorzeitiger Verschmutzung, verringerter Filtrationsrate und sogar zum Ausfall des Filters führt. Trotz der extremen Unerwünschtheit dieses Effekts ist es fast unmöglich, es loszuwerden. 

Das Prinzip der HEPA-Filtrationsfilter - die Filter sind für die Filtration von kleinen Partikeln ausgelegt. Diese Partikel werden von den Fasern mit Hilfe der folgenden Mechanismen gefangen:

1. Der Eingriffseffekt (interception) tritt auf, wenn die Luftstromleitung in der Nähe (in der Reihenfolge der Dicke der Faser oder näher) zur Filterfaser verläuft. Die Partikel haften an den Fasern.

2. Die Wirkung der Trägheit (impact) manifestiert sich für große Partikel. Aufgrund der großen Trägheit können Partikel mit großem Durchmesser die Fasern nicht umkreisen, indem Sie einer gekrümmten Flugbahn im Luftstrom folgen und in einem von Ihnen verweilen. Deshalb setzen Sie die geradlinige Bewegung bis zur unmittelbaren Kollision mit dem Hindernis fort. Dieser Effekt nimmt mit abnehmendem Raum zwischen den Fasern und zunehmender Luftströmungsgeschwindigkeit zu.

3. Der Diffusionseffekt ist eine Kollision der kleinsten Schmutzpartikel mit einem Durchmesser von weniger als 0,1 µm mit den Gaspartikeln, gefolgt von einer Verlangsamung der ersten beim Durchlaufen des Filters. Solche Teilchen beginnen, Bewegungen zu den Seiten der Luftströmungslinien für Entfernungen zu machen, die Ihren Durchmesser überschreiten. Dieses Verhalten ist wie die Brownsche Bewegung und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass das Teilchen schließlich unter dem Einfluss eines der oben genannten Mechanismen stoppt. Bei niedrigen Luftströmungsgeschwindigkeiten wird dieser Mechanismus dominant. 

Der Diffusionsmechanismus ist bei der Filtration von Partikeln mit Durchmessern kleiner als 0,1 µm vorherrschend. Verzahnung und Trägheit herrschen bei Partikeln über 0,4 µm im Durchmesser vor. Partikel in der Größenordnung von 0,2-0,3 µm werden nicht so effektiv gefiltert, Sie werden Most Penetrating Particle Size (MPPS) genannt. Die Filterklasse wird durch MPPS definiert.

 Zur Entfernung von Ozon aus der Luft und einer Vielzahl von schädlichen flüchtigen organischen Verbindungen wie Benzin, Formaldehyd, Toluol, sowie zur Entfernung von Allergenen, Pollen, Tabakrauch werden Kohlefilter verwendet. 

Im Inneren des Kohlefilters zur Reinigung der Luft gibt es eine große Anzahl von kleinen Pellets von Aktivkohle. Kohle ist ein natürliches Sorbens. Die Oberfläche der Kohle ist uneben, porös. Nach der Aktivierung, bei der die Holzkohle auf sehr hohe Temperaturen erhitzt wird, hat die Kohle eine noch porösere Struktur, die Ihre Oberfläche erhöht, da jede Pore die Filtrationsfläche erhöht. Ein Gramm Aktivkohle hat eine Fläche von etwa 500 m2 oder 1/10 der Fläche eines Fußballfeldes. In den Poren der Kohle wirkt eine intermolekulare Anziehung, welche Dank der Aktivkohle absorbiert und schädliche Substanzen entfernt.  

Es ist wichtig, dass neben Kohle-Filtern, Luftreiniger mit mechanischen Filtern (Vorfilter — staubabsorbierende) ausgestattet sind. Wenn der Vorfilter die Makropartikel nicht effektiv genug zurückhält, sammeln Sie sich in den Mikroporen des Kohlefilters an. Folglich führt dies zu einer vorzeitigen Sättigung der Aktivkohle und zum Verschleiß des Filters.

Zeolithfilter sind wie Kohle-Adsorptionsfilter, die schädliche Gasverbindungen und Gerüche entfernen. Zeolith ist ein spezielles poröses Mineral, das eine große Anzahl von Hohlräumen und verzweigten Kanälen enthält, die bis zur Hälfte seines Volumens ausmachen. Diese Struktur ermöglicht es dem Zeolith, Moleküle verschiedener flüchtiger Verbindungen effektiv zu absorbieren. Im Gegensatz zu Kohlefiltern können einige der Zeolithfilter mit Wasser gewaschen werden, so dass solche Filter wiederverwendbar sind. 

Manchmal wird ein Katalysator, der unter dem Einfluss von ultraviolettem Licht zur Zersetzung von schädlichen Substanzen in die einfachsten sicheren Verbindungen beiträgt (auf dem gleichen Prinzip funktioniert auch ein photokatalytischer Filter), auf die Oberfläche von Zeolith und Kohle aufgebracht. Um den Filter mit dem Katalysator wiederherzustellen, genügt es, ihn für mehrere Stunden unter die Sonnenstrahlen zu stellen.

Ein kalter katalytischer Filter beschleunigt die Zersetzung von Schadstoffen in leicht absorbierbare Komponenten durch Oxidation von schädlichen Verbindungen und Substanzen. Dieser arbeitet als Katalysator ohne äußere Einwirkung. Als Katalysator in Luftreinigungssystemen wird normalerweise Titanoxid TiO2 verwendet. Ein kalter katalytischer Filter filtert Verbindungen wie Formaldehyd, Ammoniak, Benzol, flüchtige organische Substanzen, Schwefelwasserstoff und andere schädliche Gase und zersetzt Sie in Wasser und Kohlendioxid.

Der photokatalytische Filter unterscheidet sich von dem kalten katalytischen Filter durch die Anwesenheit einer UV-Lampe, unter deren Einfluss der Photokatalysevorgang stattfindet. Photokatalyse-Beschleunigung der chemischen Reaktion aufgrund der gemeinsamen Wirkung des Katalysators und der Bestrahlung mit Licht. Ein natürliches Phänomen der Photokatalyse ist die Photosynthese, in der Chlorophyll als Photokatalysator fungiert. In einem photokatalytischen Filter wird Titanoxid TiO2 als Photokatalysator verwendet, der auf die Oberfläche des atmungsaktiven Katalysatorträgers aufgetragen wird.

 Ultraviolette Strahlung arbeitet im bezonalen Bereich des ultravioletten-A (320-400 Nm). Unter dem Einfluss von UV-Strahlung emittiert Titanoxid chemisch-aktive Verbindungen von Sauerstoff und Hydroxylgruppen, die die Luft von den kleinsten und gefährlichsten Verunreinigungen reinigen können. Die auf der Filteroberfläche produzierten Oxidationsmittel wirken auf molekularer Ebene - Sie reagieren chemisch mit toxischen Substanzen und zersetzen Sie in einfachere Harmlose Elemente-Kohlendioxid und Wasser.

Einer der wichtigsten Vorteile des photokatalytischen Filters ist die Zerstörung von pathogenen Bakterien und Viren (Grippe, Tuberkulose, Schimmel, etc.) und nicht Ihre Akkumulation.

Manchmal gibt es einen Filter mit dem Namen Formaldehydfilter. Ein solcher Filter ist ein zusammengesetzter Filter, der in der Regel aus einem Kohle-und Zeolithfilter besteht, der in einem Gehäuse kombiniert ist.

Das Prinzip des UV-Filters basiert auf der ultravioletten Strahlung der Quarzlampe, die schädlich auf krankheitserregende Mikroorganismen wirkt. Ultraviolette Strahlung ist elektromagnetische Strahlung, die den Spektralbereich zwischen sichtbarer und Röntgenstrahlung einnimmt. Die Wellenlängen der ultravioletten Strahlung liegen im Bereich von 10 bis 400 Nm. Bakterizide UV-Strahlung bei Wellenlängen von 205-315 Nm verursacht Veränderungen in der DNA von Mikroorganismen und führt zu einer Verlangsamung Ihrer Vermehrung und des Aussterbens.

Der Luftbefeuchter treibt die Luft durch einen feuchten Filter (Feuchtigkeitspatrone), wodurch die Luft leicht gekühlt wird (die Wärme für die Verdunstung des Wassers wird aus der Luft entnommen) und befeuchtet wird.

Die Leistung solcher Befeuchter hängt stark von der relativen Luftfeuchtigkeit (je höher Sie ist, desto niedriger ist die Verdunstungsintensität) und der Temperatur (je höher die Temperatur, desto intensiver ist die Befeuchtung) ab. Somit wird die relative Luftfeuchtigkeit automatisch auf einem optimalen Niveau gehalten.

Das Waschen der Luft unterscheidet sich von der Befeuchtung durch das Vorhandensein einer sich langsam um die horizontale Achse drehenden Trommel aus hydrophilen Scheiben. Unterhalb der Drehachse der Scheiben in Wasser eingetaucht und nass und oben durch den Luftstrom durch einen Ventilator, und vertrocknen, befeuchtend Luft. Wenn sich Staubpartikel im Luftstrom befinden, haften Sie mit einiger Wahrscheinlichkeit an der nassen Oberfläche der Scheibe und werden abgewaschen, wenn ein Segment der Scheibe in das Wasser des Arbeitsvolumens des Befeuchters eingetaucht wird. Somit ist der Luftstrom, der aus dem Luftbefeuchter Austritt, sauberer und feuchter als der Einströmende.

Der elektrostatische Filter ist für die Reinigung der Luft von den darin enthaltenen Fremdpartikeln, hauptsächlich Staub und Aerosole, vorgesehen. Elektrostatische Filter können die Luft effektiv von Feinstaub (Größe von 0,01 µm), einschließlich Ruß und Tabakrauch reinigen. Manchmal wird diese Art von Filter als Plasmaionisator bezeichnet.

In der Regel ist es strukturell eine Reihe von Metallplatten, zwischen denen Metallfäden gespannt sind. Zwischen den Fäden und den Platten entsteht eine Potentialdifferenz von mehreren Kilovolt. Die Potentialdifferenz führt zur Bildung eines starken elektrischen Feldes zwischen den Fäden und den Platten. Dabei entsteht auf der Oberfläche der Fäden eine koronare Entladung, die in Kombination mit dem elektrischen Feld Ionenstrom von den Fäden zu den Platten liefert. Die verschmutzte Luft wird in den Raum zwischen den Platten zugeführt, der Staub aus der verschmutzten Luft durch den Filter erhält eine elektrische Ladung (ionisiert) unter dem Einfluss des Ionenstroms, Wonach unter dem Einfluss des elektrischen Feldes zu den Platten angezogen und setzt sich auf Sie.

Der Ionische Luftreiniger oder Ionisator ist eine Vorrichtung zur Bildung von Ionen aus neutralen Atomen oder Molekülen. Werden verwendet, um die Luft zu reinigen und bakterielle Aktivität zu unterdrücken. 

Ionisatoren arbeiten von einer Quelle der ionisierenden Strahlung oder bei einer hohen Spannung (mehrere tausend Volt) mit einer koronalen Entladung an den Elektroden. 

In Luftreinigern werden Hochspannungs-Ionisatoren verwendet. Diese Art von Ionisatoren sind mit spitzen Elektroden ausgestattet, die durch elektrische Entladung und elektrostatische Emission Ionen in unmittelbarer Nähe der Elektroden bilden.  Idealerweise sollte im Ionisator eine sogenannte Stille oder «dunkle» Entladung stattfinden, bei der die Nadeln nicht Leuchten. Wenn jedoch die Spannung steigt, geht die» dunkle «Entladung manchmal in die» Krone " über - mit dem glühen der Nadelspitze. Die Anzahl der dabei gebildeten Elektronen und Ionen nimmt in diesem Fall zu

Staub, Ruß, Rauch, Pollen von Pflanzen, Bakterien, Allergene und alle Feststoffe der Luft unter dem Einfluss der Luft Ionisator geladen und angezogen, um die pluselektrode oder pluselektrode als die Wände, Decke, Boden, wo Sie sich niederlassen, was zweifellos besser ist als das Einatmen von gefährlichen Verunreinigungen.

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