Все права защищены © 2024 ATMEEX
Информация на сайте
не является публичной офертой
Политика конфиденциальности
Информация на сайте
не является публичной офертой
Политика конфиденциальности
Угольный фильтр для очистки воздуха: принцип работы и эффективность
Время прочтения: 12 минут
15.01.2024
15.01.2024
Угольный фильтр — одно из эффективных средств очистки воздуха от вредных газов и неприятных запахов. Он широко применяется в промышленном и бытовом вентиляционно-климатическом оборудовании.
В этой статье подробно рассмотрим принцип работы воздушного угольного фильтра и его эффективность в борьбе с различными загрязнениями.
В этой статье подробно рассмотрим принцип работы воздушного угольного фильтра и его эффективность в борьбе с различными загрязнениями.
Содержание
Адсорбционные свойства угля
Материал, который служит основой для изготовления воздушных угольных фильтров, — природный уголь. Для понимания принципа работы такого фильтра важны свойства исходного материала: процесс очищения воздуха от загрязнений становится возможным благодаря структуре и адсорбционным свойствам угля.
Структура угля сложная. Природный материал образуется из органических растительных остатков: древесины, торфа, углеводородных отложений и других органических веществ. Таким образом, уголь состоит из множества мелких частиц — гранул. Каждая гранула состоит из углеродных атомов, связанных между собой в трёхмерную сетку. Эта сетка образует неровную поверхность угля — его пористую структуру.
Изображение активированного угля, полученное с помощью сканера электронного микроскопа. Источник: портал researchgate.net.
Поры — это маленькие отверстия или каналы в структуре угля. Их размер и форма зависят от различных факторов: типа исходного материала и условий термического разложения в процессе формирования угля.
Поры образуются в результате химических и физических процессов, которые происходят во время формирования угля
Именно эта пористая структура делает уголь адсорбентом — эффективным веществом для удаления различных загрязняющих веществ.
Адсорбция — процесс, при котором вещества из окружающей среды притягиваются и задерживаются на поверхности другого вещества.
1
Микропоры. Это самые маленькие поры в структуре угля, которые имеют диаметр менее 2 нанометров. Их размер сравним с размером молекул, и они способны задерживать молекулы газов и жидкостей.
2
Мезопоры. Это поры среднего размера с диаметром от 2 до 50 нанометров. Они могут задерживать более крупные молекулы и имеют большую вместимость.
3
Макропоры. Это самые большие поры с диаметром более 50 нанометров. Они обеспечивают хорошую проницаемость и позволяют веществам легко проникать внутрь угля.
Чем больше пор в угле, тем большее количество вещества он может поглотить и обработать. Структуру и пористость угля изменяют методом активации: он позволяет увеличивать размер и количество пор в угле, что влияет на его адсорбционные свойства.
Свойства угля как материала, обеспечивающего очищение от загрязнений, обусловлены его пористой структурой. Большая площадь поверхности и разнообразие пор делают уголь эффективным в адсорбции — поглощении различных веществ. Причём чем больше пор в структуре угля, тем лучше его адсорбционные свойства.
Как угольный фильтр чистит воздух: принцип работы
Угольный фильтр состоит из двух основных компонентов: каркаса и наполнителя.
Угольный фильтр в приточном воздухоочистителе AIRNANNY A7
1
Угольный материал. Основной компонент угольного фильтра — активированный уголь. Это специально обработанный уголь, который имеет большую удельную поверхность благодаря увеличенному количеству пор. Активированный уголь получается путём обработки обычного угля высокими температурами и паром, что создаёт большое количество микро- и мезопор.
2
Каркас. Угольный материал помещается в каркас, который обеспечивает его стабильность. Каркас обычно изготавливается из металла или пластика. Вокруг угольного материала также может быть расположен фильтрационный материал, который помогает удерживать пыль и другие крупные загрязнения, чтобы они не попадали в поры угля и не забивали их.
В фильтре уголь может быть расположен в сотах: закреплён на стенках ячеек с помощью клея, что обеспечивает равномерность его распределения.
Соты угольного фильтра, установленного в приточном воздухоочистителе AIRNANNY A7.
Соты угольного фильтра, установленного в приточном воздухоочистителе AIRNANNY A7.
Принцип работы угольного фильтра для очистки воздуха основан на природных адсорбционных свойствах угля — удерживании вредных веществ на его поверхности и поглощении запахов.
При прохождении воздуха через угольный фильтр загрязнения удаляются благодаря физическим и химическим процессам.
- Физическое поглощение. Поры угля действуют как механические ловушки, задерживая частицы газов и предотвращая их попадание в воздушный поток.
- Химическое поглощение. Активированный уголь взаимодействует с веществами на химическом уровне, благодаря этому при контакте с углём газы, пары и запахи удаляются из воздуха. Этот процесс называется химической адсорбцией, или хемосорбцией.
Хемосорбция — это процесс поглощения газов или паров химическими веществами. В ходе хемосорбции происходит химическое взаимодействие между газами и поверхностными активными центрами хемосорбента.
Процесс хемосорбции обычно включает 4 этапа.
1
Диффузия. Газы или пары проникают через поверхностный слой к хемосорбенту. Этот шаг зависит от концентрации газов и паров в окружающей среде и их растворимости в хемосорбенте.
2
Адсорбция. Когда газы или пары достигают поверхности хемосорбента, происходит их физическое и химическое взаимодействие с активными центрами хемосорбента. В результате газы или пары адсорбируются на поверхности хемосорбента.
3
Образование хемосорбционного слоя. Газы или пары продолжают адсорбироваться на поверхности хемосорбента, что приводит к образованию слоя адсорбированных молекул. Этот слой может быть монослоем или многослойным, в зависимости от свойств хемосорбента и концентрации газов или паров.
4
Насыщение. После достижения определённой концентрации газов или паров в хемосорбционном слое происходит насыщение хемосорбента. Насыщение означает, что все доступные активные центры хемосорбента заняты адсорбированными молекулами, и процесс хемосорбции прекращается.
Физические и химические процессы, протекающие в наполнителе угольного фильтра, работают вместе и обеспечивают тем самым эффективную очистку воздуха от загрязнений: опасных газов, паров, неприятных запахов. Комбинация этих процессов делает угольные фильтры необходимым инструментом для улучшения качества воздуха.
Хотите узнать, как очистить воздух в квартире от вредных газов и неприятных запахов? Получите консультацию прямо сейчас!
Получите консультацию прямо сейчас!
Оставьте заявку, мы перезвоним и расскажем, как очистить воздух в помещении от загрязнений и как в этом поможет приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY с угольным фильтром, а также подберём модель для решения ваших задач.
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности
От каких загрязнений избавляет воздушный угольный фильтр
Основное отличие угольного фильтра от других эффективных фильтров для очистки воздуха — в способности удалять вредные газы. Приводим неполный список наиболее опасных соединений, с которыми справляется воздушный угольный фильтр.
- Диоксид серы (SO₂) — один из основных компонентов промышленных выбросов и автомобильных выхлопных газов. Это вредный газ, вызывающий раздражение слизистых оболочек и проблемы с дыханием.
- Оксиды азота (NOx). Оксид азота (NO) и диоксид азота (NO₂) в большом количестве содержатся в выбросах автотранспорта и промышленных предприятий. Эти газы также негативно влияют на качество воздуха и вызывают проблемы с дыхательной системой.
- Формальдегид. Источники этого загрязнителя — дым табака, строительные материалы, мебель, бытовая химия. Это канцерогенное вещество, вызывающее раздражение глаз и дыхательных путей.
- Бензол и толуол присутствуют в испаряющихся органических растворителях, красках, клеях и других промышленных продуктах. Эти токсичные вещества вызывают головные боли, головокружение и раздражение слизистых оболочек.
- Аммиак может присутствовать в воздухе из-за использования удобрений и деятельности животноводческой промышленности. Это также раздражающий газ, который вызывает проблемы с дыханием и слезоточивость глаз.
Благодаря своей высокой адсорбционной способности угольные фильтры очищают воздух от широкого спектра загрязнений и удаляют различные запахи: от табака, приготовления пищи, запахи домашних животных и любые другие неприятные запахи.
Хотите узнать, как эффективно очищать воздух в квартире от опасных газов и неприятных запахов? Получите консультацию прямо сейчас!
Получите консультацию прямо сейчас!
Оставьте заявку, мы перезвоним и расскажем, как очистить воздух в помещении от загрязнений и как в этом поможет приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY с многоступенчатой системой фильтрации, а также подберём модель для решения ваших задач.
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности
Насколько эффективен воздушный угольный фильтр
Эффективность воздушных угольных фильтров зависит от нескольких факторов: типа угля и его качества, размера, конструкции фильтра, плотности наполнителя, размера пор угля.
Удельная поверхность угля может колебаться в пределах 500–2000 квадратных метров на 1 грамм. Такие высокие значения достигаются благодаря большому количеству пор: при вычислении общей площади поверхности угля учитывается площадь каждой микроскопической полости в материале.
Исходя из данных, приведённых выше, в среднем 1 грамм угля имеет удельную площадь 1250 квадратных метров. Сложно поверить, но если площадь стандартного футбольного поля — 7140 квадратных метров, то всего 5–6 граммов угля могут иметь площадь поверхности, сравнимую с таким футбольным полем.
Исходя из данных, приведённых выше, в среднем 1 грамм угля имеет удельную площадь 1250 квадратных метров. Сложно поверить, но если площадь стандартного футбольного поля — 7140 квадратных метров, то всего 5–6 граммов угля могут иметь площадь поверхности, сравнимую с таким футбольным полем.
Взаимодействие веществ — в данном случае загрязнителей и угольного адсорбента — носит поверхностный характер, именно поэтому показатель удельной поверхности — важный фактор эффективности такого взаимодействия
- Чем больше площадь поверхности угля и чем больше поры, тем больше загрязнений может задерживать и удалять из воздуха фильтр.
- Эффективность угольного фильтра также зависит от времени контакта воздуха с углём: чем длительнее этот период, тем больше загрязнений может задержать угольный фильтр.
Исследование эффективности воздушного угольного фильтра
В разных странах регулярно проводятся исследования эффективности угольных фильтров. Группа испанских учёных во главе с Э. Гальего подтвердили, что фильтры с активированным углём в очистителях воздуха снижают содержание некоторых летучих органических соединений, включая спирт и эфир. С. Н. Максимов и другие исследователи из США изучили способность фильтров с активированным углём адсорбировать летучие органические соединения и токсичные газы, образующиеся во время пожаров.
В работе группы корейских исследователей, которую возглавил Сон Ын Ким, описана общая эффективность работы различных фильтров (HEPA, фотокаталитических, угольных) для снижения уровня загрязнений внутри помещений. Учёные пришли к выводу, что угольный фильтр продемонстрировал самую высокую эффективность по всем параметрам, протестированным в эксперименте.
Значительная часть исследований проводится в лабораториях или методом имитации условий. Например, в одном из таких исследований определение эффективности угольного фильтра проводилось с помощью дизельного автопогрузчика: в помещении имитировали воздух, приближённый по своему составу к воздуху на Московской кольцевой автомобильной дороге (МКАД). Результаты этого исследования представлены в таблице ниже.
Чтобы увидеть все данные таблицы, листайте вправо →
В среднем угольный фильтр способен очистить воздух на 80%–95%. Однако в отдельных случаях эффективность очистки может достигать 100%, например применительно к формальдегиду.
Истощение адсорбента и вероятность повторного загрязнения
Существует потенциальная обеспокоенность тем, что адсорбированные в фильтре загрязняющие вещества могут высвобождаться и повторно попадать в помещения. Это связано с обратимостью физического процесса адсорбции.
Однако напомним, что в угольном фильтре происходит не только физическая адсорбция, но и химическая. Процесс хемосорбции, в отличие от физической адсорбции, может быть как обратимым, так и необратимым.
- В случае обратимой хемосорбции адсорбированные молекулы могут быть высвобождены из хемосорбента при изменении условий, например при изменении температуры или давления.
- В случае необратимой хемосорбции адсорбированные молекулы остаются связанными с хемосорбентом навсегда и не могут быть высвобождены.
Следует помнить, что со временем уголь теряет свою адсорбционную способность: адсорбент истощается, то есть все поры заполняются загрязнителями. В результате эффективность очищения воздуха снижается. Именно поэтому угольные фильтры в приборах и оборудовании нужно обновлять. Регулярность замены зависит от интенсивности их использования. В среднем рекомендуется это делать не реже 1 раза в год.
Хотите узнать, как очистить воздух в квартире от вредных газов и неприятных запахов? Получите консультацию прямо сейчас!
В каких устройствах применяются воздушные угольные фильтры
Угольные фильтры широко используют в системах вентиляции и кондиционирования для очистки воздуха в помещениях. Они также являются неотъемлемой частью инженерных систем на предприятиях, где требуется очистка воздуха от вредных выбросов. Кроме того, угольные фильтры используют в бытовых очистителях воздуха, кухонных вытяжках и пылесосах.
Системы вентиляции
Угольные фильтры широко применяют в системах вентиляции для очистки воздуха, который циркулирует внутри зданий. Они играют важную роль в удалении вредных газообразных примесей, летучих органических соединений, неприятных запахов, обеспечивая чистоту воздуха и здоровый микроклимат.
Вентиляционные системы с угольными фильтрами используют в офисах, больницах, магазинах, помещениях общепита и других коммерческих и общественных зданиях. Фильтры устанавливают в систему вентиляции в соответствии с проектной документацией, чтобы обеспечить эффективное прохождение воздуха через все фильтрующие элементы.
Использование угольных фильтров в системах вентиляции помогает предотвратить проникновение загрязнённого уличного воздуха внутрь зданий. Это в свою очередь способствует созданию здорового и комфортного микроклимата в помещениях.
Хотите узнать, как очистить воздух от вредных газов, неприятных запахов и улучшить микроклимат в квартире? Получите консультацию прямо сейчас!
Получите консультацию прямо сейчас!
Оставьте заявку, мы перезвоним и расскажем, как очистить воздух в помещении от загрязнений и как в этом поможет приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY с угольным фильтром, а также подберём модель для решения ваших задач.
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности
Кондиционеры
Некоторые модели кондиционеров оснащены угольными фильтрами для очистки воздуха. Производители подчёркивают, что такие кондиционеры помогают очищать воздух от вредных газов и запахов.
Однако стоит отметить, что эффективность таких приборов в очистке воздуха ограничена из-за небольшой площади фильтров. Поскольку фильтрующий материал покрывает лишь часть заборной сетки, через которую проходит воздух, то и обрабатывается лишь часть воздуха. Оставшийся воздух возвращается в помещение загрязнённым.
Угольный (слева) и катехиновый (справа) фильтры в кондиционере покрывают лишь часть сетки, через которую проходит поток воздуха
Использование кондиционеров с угольным фильтром для очистки воздуха неоправданно в связи с низкой эффективностью таких устройств. Улучшить качество воздуха в помещении можно только с помощью полноценного воздухоочистителя.
Хотите узнать, как эффективно очищать воздух в квартире от опасных газов и неприятных запахов? Получите консультацию прямо сейчас!
Бытовые воздухоочистители
Угольные фильтры используют в бытовых воздухоочистителях для улучшения микроклимата помещений. Такие приборы работают поэтапно, чтобы очистить воздух от различных загрязнений, вредных веществ, запахов.
Угольные фильтры применяют в воздухоочистителях в качестве дополнительной ступени очистки именно от газов и запахов. Для полноценной фильтрации воздуха от всех видов загрязнений в таких устройствах также должны быть предусмотрены и другие фильтры: фильтры тонкой очистки HEPA, фотокаталитические или электростатические фильтры.
С мельчайшими твёрдыми частицами лучше справляются HEPA-фильтры, так как они могут задерживать до 99,995% частиц размером от 0,1 до 0,3 микрона. Подробнее об этом виде воздушных фильтров — в статье «Что такое НЕРА-фильтр и его эффективность для очистки воздуха».
Для борьбы с вирусами и бактериями эффективны фотокаталитические и электростатические фильтры. Фотокаталитические фильтры разлагают органические загрязнения на безопасные соединения, подробно рассказываем об этом в статье «Фотокаталитический фильтр для очистки и обеззараживания воздуха».
Для борьбы с вирусами и бактериями эффективны фотокаталитические и электростатические фильтры. Фотокаталитические фильтры разлагают органические загрязнения на безопасные соединения, подробно рассказываем об этом в статье «Фотокаталитический фильтр для очистки и обеззараживания воздуха».
Важно отметить, что при использовании воздухоочистителей не рекомендуется проветривать помещение, так как грязный воздух с улицы будет постоянно поступать в комнату, и очиститель не успеет обработать весь входящий поток.
По рекомендации производителей воздухоочистителей, при включении таких приборов окна нужно плотно закрывать
При этом отказываться от проветривания нельзя, ведь в этом случае воздух быстро станет несвежим — лишённым кислорода и насыщенным углекислым газом, который мы выделяем в процессе дыхания. Избыток этого газа может оказывать негативное воздействие на организм человека, вызывая головокружение и слабость, ухудшение концентрации и памяти, бессонницу, повышая риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Подробнее об этом рассказываем в статье «Влияние углекислого газа на человека».
Воздухоочистители с угольным фильтром помогают очищать воздух от вредных газообразных веществ и запахов. Однако проветривание всё равно необходимо, чтобы обеспечить поступление свежего воздуха и удаление избытка углекислого газа. Наилучшего эффекта в очистке воздуха — избавления от мельчайших твёрдых частиц, органических загрязнителей, вредных газов и запахов — можно достичь при комбинации угольного фильтра с фильтром тончайшей очистки HEPA, фотокаталитическим или электростатическим фильтром.
Хотите узнать, как эффективно очистить воздух от вредных газов, неприятных запахов и улучшить микроклимат в квартире? Получите консультацию прямо сейчас!
Приточные воздухоочистители
Один из бытовых приборов с угольным фильтром, который позволяет подойти к вопросу улучшения микроклимата комплексно, — приточный воздухоочиститель AIRNANNY A7.
От обычных воздухоочистителей это устройство отличается тем, что обеспечивает не только фильтрацию воздуха, но и проветривание в автоматическом режиме. При этом весь объём приточного воздуха проходит очистку перед подачей в помещение: прибор сначала забирает воздух с улицы через воздуховод, затем пропускает его через каскад фильтров и только после этого очищенный и свежий воздух поступает в квартиру.
Принцип работы приточного воздухоочистителя AIRNANNY A7
В линейке представлены 4 модели приточных воздухоочистителей с угольным фильтром, которые отличаются комплектацией и набором функций.
- AIRNANNY A7 Simple оснащён трёхступенчатой системой очистки воздуха (префильтрр, фильтр F7, угольный фильтр) и подходит для базовой очистки воздуха от основных загрязнений, вредных газов и запахов с улицы.
- AIRNANNY A7 Flow оснащён трёхступенчатой системой очистки воздуха (префильтрр, высокоэффективный HEPA-фильтр, угольный фильтр) и подходит в том случае, если нужна тонкая очистка воздуха от мельчайших загрязнений, аллергенов, вредных газов и запахов с улицы.
- AIRNANNY A7 Start оснащён трёхступенчатой системой очистки воздуха (префильтрр, высокоэффективный HEPA-фильтр, угольный фильтр) и ультразвуковым увлажнителем. Модель подходит, если нужна не только тонкая очистка воздуха от мельчайших вредных частиц, запахов и газов, но и увлажнение воздуха.
- AIRNANNY A7 BabyCare оснащён трёхступенчатой системой очистки воздуха (префильтрр, высокоэффективный HEPA-фильтр, угольный фильтр), ультразвуковым увлажнителем и датчиками уровня углекислого газа и влажности. Модель подходит, если требуется нормализовать микроклимат по всем параметрам с возможностью настройки работы прибора в автоматическом режиме. Устройство подбирает производительность работы с учётом уровня углекислого газа и влажности в помещении. Таким образом, воздух в квартире будет всегда свежим, чистым и достаточно увлажнённым.
Каскад фильтров приточных воздухоочистителей AIRNANNY A7 Flow, AIRNANNY A7 Start, AIRNANNY A7 BabyCare
Приточный воздухоочиститель AIRNANNY A7 с угольным фильтром помогает не только очистить воздух от вредных газов и запахов, но и решить проблему проветривания параллельно с фильтрацией воздуха. Прибор подаёт в квартиру очищенный от загрязнений воздух и предварительно подогревает его в холодное время года. Некоторые модели устройства оснащены также фильтром тонкой очистки и ультразвуковым увлажнителем — для улучшения микроклимата по всем основным параметрам.
Хотите узнать, как эффективно очистить воздух от вредных газов, неприятных запахов и улучшить микроклимат в квартире? Получите консультацию прямо сейчас!
Итоговые рекомендации
Угольный фильтр — средство очистки воздуха от различных загрязнений, эффективность которого в отношении летучих органических соединений может достигать 100%.
Принцип его работы основан на физическом и химическом поглощении — адсорбции молекул вредных веществ.
Угольные фильтры широко применяют в системах очистки промышленных выбросов, в системах вентиляции, воздухоочистителях и других устройствах для обеспечения чистого и здорового воздуха.
Особенность угольных фильтров состоит в том, что они устраняют вредные газы и неприятные запахи из воздуха — этого не могут обеспечить даже высокоэффективные фильтры тонкой очистки HEPA.
Максимальной защиты от загрязняющих веществ в воздухе можно достичь при использовании приборов, оснащённых каскадом фильтров. К ним относятся модели приточного воздухоочистителя AIRNANNY A7 с 3-ступенчатой системой очистки, включающей угольный фильтр. Такие устройства проветривают помещение в автоматическом режиме, предварительно очищают весь приточный воздух и помогают улучшить микроклимат.
Ответьте на 5 вопросов и узнайте, как наладить микроклимат у вас дома
- Статью подготовила редакционная команда ATMEEX
Хотите поблагодарить за статью? Поделитесь в социальных сетях!
А также оставьте комментарий, нам важно ваше мнение.
А также оставьте комментарий, нам важно ваше мнение.
Рекомендуем к прочтению
Комментарии
Хотите узнать, как эффективно очистить воздух от вредных газов, неприятных запахов и улучшить микроклимат в квартире?
Получите консультацию прямо сейчас!
Оставьте заявку, мы перезвоним и расскажем, как очистить воздух в квартире от загрязнений и как в этом поможет приточный комплекс ATMEEX AIRNANNY с многоступенчатой системой фильтрации, а также подберём модель для решения ваших задач
Нажимая на кнопку, вы даете согласие на обработку персональных данных и соглашаетесь с политикой конфиденциальности