فیلتر هپا (HEPA) چیست و چگونه ذرات معلق را فیلتر می کند؟

فیلتر هپا (HEPA) چیست و چگونه ذرات معلق را فیلتر می کند؟
فیلتر هپا (HEPA) در تجهیزات و دستگاه هایی مورد استفاده قرار می گیرد که با مکش یا دمش هوا سروکار دارند. از لوازم خانگی که این فیلتر در آن ها استفاده شده است می توان به دستگاه تصفیه هوا و جاروبرقی اشاره کرد. همچنین فیلتر HEPA کاربردهای صنعتی، پزشکی و آزمایشگاهی نیز دارد. فیلتر هپا از الیاف فایبرگلاس، پوشال و حصیر و از هم فشرده شدن آن ها تولید می شود. قطر الیاف با توجه به کاربردشان از 0.5 تا 2 میکرون متفاوت است.

ساختار فیلتر هپا
فیلتر هپا (HEPA) که مخفف عبارت High Efficiency Particulate Air (حذف ذرات معلق هوا با کارایی بالا) است از الیاف به هم فشرده ی پلیمری خاصی تشکیل شده است که دارای منافذ ریزی درون خود هستند. این ساختار باعث می شود تا جریان هوا از این منافذ عبور کند اما ذرات بزرگ تر از 0.03 میکرون در فیلتر باقی می مانند.

برای افزایش کارایی و طول عمر فیلتر، آن را به صورت آکاردئونی تا می کنند. به این ترتیب حجم زیادی از فیلتر در یک بخش کوچک فشرده شود. در بعضی از دستگاه های تصفیه هوا ممکن است 40 متر از سطح فیلتر را در یک دستگاه 1 متری جا دهند.

این فیلتر برای دستگاه های تصفیه هوا به شکل صفحه ای و مستطیلی عرضه می شود. در برخی از مدل ها با کاربردهای دیگر ممکن است به شکل استوانه ای و دایره ای نیز مورد استفاده قرار گیرد.

مدل های پرکاربرد فیلتر هپا قابل شستشو نیستند اما می توان با استفاده از تکاندن فیلتر و یا عبور جریان هوای قوی، بخشی از آن را پاک سازی کرد. با این حال برای دستگاه های تصفیه هوا، خرید فیلتر جدید پس از پایان عمر فیلتر قبلی توصیه می شود.

فیلتر هپا انواع مختلفی دارد. رده های مختلف این فیلتر، ذرات با قطرهای متفاوتی را تصفیه می کنند. اما معیار رده بندی فیلتر HEPA براساس میزان فیلتر ذرات با قطر 0.3 میکرون است. برای مثال پایین ترین رده ی فیلتر هپا یعنی HEPA10 یا H10 تا 85% ذرات معلق را از هوا تصفیه می کند. رده های فیلتر هپا براساس میزان فیلتراسیون آن ها تعیین می شود. جدول زیر، رده های مختلف این فیلتر را نشان می دهد.

فیلتر هپا چگونه کار می کند؟
در دستگاه های تصفیه هوا با استفاده از یک فن، هوا به درون دستگاه کشیده می شود و در مسیر خود از فیلترهای مختلفی از جمله فیلتر هپا رد می شود. روزنه های موجود در این فیلتر فضایی در حدود 0.3 میکرون دارند که باعث می شود جریان هوا از فیلتر رد شود اما ذرات بزرگ تر از آن فضا در فیلتر باقی بمانند. این ذرات شامل آلاینده های هوا و گردوغبار می شوند. فیلتر این ذرات با سه روش به صورت همزمان انجام می پذیرد:

مسدود کردن
ذرات با قطر 100 نانومتر که در هوا وجود دارند در فیلتر باقی می مانند و جریان هوا از فیلتر عبور می کند.

گیر افتادن
از آنجا که بافت فیلتر هپا متراکم است، ذرات بزرگ تر از 1 میکرون در الیاف متراکم فیلتر گیر می افتند اما جریان هوا عبور می کند.

انتشار و پراکندگی
ذرات کوچک تر از 0.1 میکرون به طور مداوم تغییر جهت می دهند و در یک مسیر نامنظم حرکت می کنند. این نوع حرکت باعث می شود تا سرعت انتشار آن ها کاهش پیدا کرده و احتمال گیر افتادنشان در فیلتر هپا افزایش یابد.

برطبق این موارد می توان دریافت که فیلترهای هپا تنها قادر به تصفیه ذرات معلق هستند و نمی توانند بوهای ناخوشایند، فرمالدهید و ترکیبات آلی فرّار را تصفیه کنند. به همین دلیل از فیلتر کربن اکتیو نیز در دستگاه های تصفیه هوا استفاده می شود.

ذرات معلق (Particulate Matter (PM چه هستند؟
ذرات معلق یا ذرات آلوده به مخلوطی از ذرات جامد و قطره های مایع گفته می شود که در هوا وجود دارند. برخی از ذرات مانند گردوغبار، خاک، خاکستر و دود به قدری بزرگ و رنگی هستند که بتوان آن ها را با چشم غیرمسلح مشاهده کرد. اما سایر این ذرات به قدری کوچک هستند که فقط با میکروسکوپ می توان آن ها را دید.

ذرات آلوده دارای دو نوع هستند:

10 PM: ذرات قابل تنفس با قطر 10 میکرومتر و کوچک تر.

2.5 PM: ذرات ریز که به راحتی تنفس می شوند. قطرشان معمولا 2.5 میکرومتر یا کوچک تر است. برای آن که بدانید 2.5 میکرومتر چه ابعادی دارد، باید گفت که قطر موی انسان معمولا دارای قطر 70 میکرومتری است. این یعنی موی انسان حدودا قطری 30 برابر این ذرات دارد.

منابع ذرات معلق
این ذرات در ابعاد، اشکال و صدها نوع ماده شیمیایی مختلف وجود دارند. برخی از آن ها به طور مستقیم از منبع منتشر می شوند. مانند ساختمان های در حال ساخت وساز، جاده ها، دودکش ها و آتش سوزی ها.

بیشتر ذرات موجود در اتمسفر، نتیجه واکنش های پیچیده شیمیایی مانند دی اکسید گوگرد و اکسیدهای نیتروژن هستند که توسط نیروگاه ها، صنایع و خودروها تولید و منتشر می شوند.

ذرات معلق چه مضراتی دارند؟
ذرات معلق شامل ذرات جامد و قطرات مایعی هستند که به راحتی وارد دستگاه تنفسی انسان می شوند و می توانندآسیب هایی جدی را به سلامتی بدن وارد کنند. ذرات با قطر کوچک تر از 10 میکرومتر بزرگ ترین مشکل هستند. چرا که می توانند به راحتی وارد ریه شده و حتی ممکن است وارد جریان گردش خون نیز بشوند.

ذرات ریز 2.5 PM باعث کاهش دید و بروز مه دود در فضاهای شهری می شوند.

چگونه می توان با ذرات معلق مقابله کرد؟
بهترین راه برای مقابله با آلودگی ناشی از ذرات معلق آن است که از تولید و انتشار آن جلوگیری شود. استفاده ی کارخانه ها و صنایع تولیدکننده ی این ذرات از فیلترهای مناسب، تولید خودروهای سازگار با محیط زیست، تولید و عرضه بنزین های مناسب و با اکتان بالا از جمله مسائلی است که باید جهت پیشگیری از آلودگی هوا انجام گیرد.

 چگونه می توان از خود در برابر آلودگی هوا محافظت کرد؟

اما یکی از روش های موثر برای از بین بردن ذرات معلق عامل آلودگی هوا استفاده از دستگاه تصفیه هوای مناسب است. این دستگاه ها با برخورداری از فیلترهای هپا و کربن اکتیو تا 99.97% آلودگی های موجود در هوا را از بین می برند.

همان طور که گفته شد، فیلتر هپا ذرات معلق تا قطر 2.5 میکرومتر را تصفیه می کند. اما فرمالدهید، بوهای نامطبوع و ترکیبات آلی فرّار (VOCها) از این فیلتر رد می شوند. بنابراین از فیلتر کربن اکتیو نیز در دستگاه تصفیه کننده هوا استفاده می شود.

دستگاه تصفیه هوای هانیول مدل ایرتاچ از تکنولوژی انحصاری و مدرنی به نام HiSiv برای تولید فیلتر کربن اکتیو استفاده کرده است. این فیلتر در شاتل های فضایی ناسا نیز به کار گرفته می شود. فیلترهای دستگاه تصفیه هوای ایرتاچ می توانند تا 99.97% آلاینده های مختلف هوا را از بین ببرند و هوای پاک را در فضای خانه و اتاق جایگزین هوای آلوده کنند.