Filtry węglowe

By in
Filtry węglowe

Filtry węglowe są niezbędnym elementem systemu filtracyjnego w każdym oczyszczaczu powietrza. Podstawowym komponentem tych filtrów jest węgiel aktywny.

Węgiel aktywny występuje w filtrze pod postacią drobnych cząstek węgla, zwykle w formie granulatu (tzw. plastry miodu jak np. w tym filtrze FZ-A61DFR do Sharp KC-A60EUW). W niektórych modelach filtrów stosuje się maty nawęglane lub filtry zintegrowane (tak zwane nawęglane filtry HEPA. W tym przypadku węgiej aktywny znajduje się w specjalnej tkaninie filtracyjnej) (jak w tym filtrze FZ-Y30SFE do Sharp KC-930EUW). Sam węgiel aktywny to substancja składająca się z węgla pierwiastkowego w formie bezpostaciowej (sadza) lub w postaci drobnokrystalicznego grafitu (poza węglem zawiera także popiół).

Bez względu na formę węgiel aktywny został przetworzony tak by zapewnić możliwie największą porowatość. W istocie, węgiel aktywny jest substancją o niezwykle dużej powierzchni w stosunku do wagi. Na zaledwie jeden gram tej substancji przypada ponad 500 metrów kwadratowych powierzchni (więcej niż powierzchnia boiska do koszykówki!), a nawet ponad 2000 m2 (pięć boisk do koszykówki!). Tak duża powierzchnia pozwala filtrom węglowym powstrzymywać znacznie więcej zanieczyszczeń i allergenów niż zwykłemu węglowi.

Olbrzymia powierzchnia właściwa węgla aktywnego wynika z wewnętrznej struktury porowatej, która została zachowana z pierwotnego budulca organicznego, a rozubudowanej w wyniku poddania jej działaniu bardzo wysokich temperatur przy ograniczonym dostępie powietrza. Większość porów istniejących w strukturze węgla aktywnego to mocno adsorbujące mikropory oraz odgrywające rolę tunelów transportowych mezopory. Dodatkowo węgiel aktywny jest często modyfikowany (np. przez usunięcie popiołu lub impregnację związkami chemicznymi), by jeszcze bardziej zwiększyć jego wydajność.

Filtry węglowe wychwytują z przepływającego powietrza zanieczyszczenia poprzez proces adsorpcji. Między innymi właśnie dzięki dużej porowatości i powierzchni organiczne związki chemiczne znajdujące się w powietrzu „przyklejają” się do powierzchni węgla aktywnego. W szczególności filtr węglowy jest skuteczny w zwalczaniu:

– gazów

– przykrych zapachów

– oparów

– zarodków pleśni

– dymu papierosowego

– sierści

– powszechnych chemikaliów stosowanych w gospodarstwie domowym

– benzenów i lotnych związków organicznych

Niezwykłe właściwości adsorpcyjne węgla aktywnego można wykorzystać optymalnie wtedy, gdy są do siebie wzajemnie dopasowane: węgiel aktywowany, impregnat i substancja (gaz), która ma być zaadsorbowana. Niektórych rodzajów gazów, jak: N2, O2, CO2, filtr węglowy nie może adsorbować, ponieważ występują one powszechnie w powietrzu i węgiel aktywowany już po utworzeniu nasiąka ich molekułami.

Zasadniczo filtry węglowe oczyszczają powietrze ze związków organicznych. Związki te potocznie nazywane są LZO (Lotne Związki Organiczne) lub VOC (ang. Volatile Organic Compounds). Zjawisko sorpcji jakie zachodzi w takim przypadku nosi nazwę adsorpcji fizycznej – fizykosporpcji

W celu zastosowania węgla aktywnego do oczyszczania powietrza ze związków nieorganicznych w filtrze węglowym stosuje się węgiel aktywny impregnowany. Sorpcja na takim węglu, poddanym wcześniejszej impregnacji, nazywa się adsorpcją chemiczną czyli chemisorpcją.

Pierwszy raz filtr węglowy znalazł zastosowanie w wojskowości jako obrona przed bronią gazową. Początkowo filtr funkjonował pod skrótem HEGA (ang. High Efficiency Gas Absorption) od wysoko wydajnej adsorbpcji gazu.

W eksploatacji filtra węglowego warto pamiętać o filtrze wstępnym (większość oczyszczaczy wyposażona jest w taki). Filtry wstępne pomagają uniknąć zapchania filtra węglowego pyłem, sierścią, czy kurzem i dzięki temu wydłużają jego żywotność.

Filtry węglowe przyniosą szczególne korzyści alergikom (bo wychwytują związki organiczne) oraz biernym palaczom (bo neutralizują dym papierosowy). Ponadto filtr węglowy pełni w oczyszczaczu także wstępną barierę przed filtrem HEPA dzięki czemu, ten drugi może służyć dłużej i wydajniej. 

Filtry węglowe należy wymieniać regularnie, zwykle co kilka – kilkanaście miesięcy w zależności od modelu, intensywności eksploatacji oraz jakości powietrza.