فيلتر تصفيه هواي هپا :
(hepa)High efficiency particulate air یک فیلتر هواست که مورد تأیید بسیاری از سازمانها مانند سازمان انرژی ایالات متحده می باشد .
عملکرد:
فیلتر هپا متشکل از الیافی است که به طور تصادفی درهم بافته شده اند . این الیاف از جنس فایبر گلاس و در ابعاد 5/0 تا 2/0 میکرومتر هستند . آنچه در شناسایی این فیلتر مهم است ابعاد الیاف ، ضخامت فیلتر و سرعت face است فضای خالی بین الیاف 3.0 میکرو متر است . این دیدگاه عام که فیلتر هپا hepa مثل یک صافی عمل می کند و ذرات کوچکتر از محفظه های موجود عبور می کند کاملا اشتباه است ، زیرا فیلتر هپا توانایی گرفتن ذرات بسیار کوچکتر را هم دارد . اساس عملکرد این فیلتر به دام انداختن ذرات است ، به این طریق که ذرات به الیاف می چسبند .
حائل شدن : وقتی ذرات با اندازه ای برابر شعاع الیاف موجود در فیلتر وارد فیلتر می شوند به الیاف می چسبند و از عبور آنها جلوگیری می شود .
گیر کردن : گاهی ذرات بزرگتر نمی توانند از فیلتر عبور کنند و در فضای حد فاصل الیاف گیر می کنند در صورتیکه حد فاصل بین الیاف کم باشد و سرعت عبور هوا از فیلتر زیاد باشد این اتفاق باعث گیر افتادن تعداد ذرات بیشتری می شود .
برخورد: ذرات کوچکتر از 0/1 میکرومتر که در هنگام عبور از فیلتر در اثر برخورد با الیافها متوقف می شوند و یا با تأخیر از فیلتر عبور می کنند در اثر ازدیاد آنی ذرات و با توجه به حرکت براونی که در فیلتر رخ می دهد از عبور ذرات جلوگیری می شود . این حالت در صورتی که سرعت عبور هوا از فیلتر کم باشد بیشتر اتفاق می افتد .
اثر برخورد برای ذرات کوچکتر از 0/1 میکرومتر مانع از عبور آنها از فیلتر می شود . اثر گیر افتادگی و حائل شدن برای ذرات 0/4 میکرومتر مانع از عبور آنها از فیلتر می شود .
مشخصات :
فیلتر هپا hepa از عبور % 99/97 ذرات که از طریق هوا قابل انتقال هستند با اندازه متوسط 0/3 میکرومتر جلوگیری می کند . فیلتر هپا در دهه 1940 طراحی و در پروژه Manhaataan به منظور جلوگیری از انتشار ذرات آلاینده و رادیو اکتیو که از طریق هوا قابل انتقال بودند مورد استفاده قرار گرفت همچنین توانایی مقاومت در برابر 300 پاسکال فشار هوا را داراست .
در دهه 1950 با یک نام تجاری ثبت به عنوان یک فیلتر با راندمان بسیار بالا وارد بازار شد . با گذشت دهه های متوالی تقاضاهای بیشتری برای این محصول در زمینه های مختلف صنعتی شده است مثل علوم فضایی ، دارویی ، بیمارستانی ، پزشکی ، مراقبتهای بالینی ، سوخته های هسته ای ، انرژی هسته ای ، قطعات الکترونیکی ، کامپیوتر و .......
کاربردهای پزشکی :
فیلترهای هپا به همراه اشعه فرابنفش در از بین بردن باکتری ها و ارگانیسمهایی که از طریق هوا قابل انتقال هستند مفید هستند . به این طریق که باکتری ها و ویروسهای به دام افتاده از طریق هپا با استفاده از اشعه ماوراء بنفش نابود و ضدعفونی می شوند . فیلترهای هپا با راندمان %99/995 هم وجود دارند که در جلوگیری از انتقال بیماری هایی که از طریق هوا منتقل می شوند بسیار مفید هستند .
دستگاههای تصفیه هوا :
در بسیاری از تصفیه کننده های هوا از فیلتر هپا استفاده شده است که برای مبتلایان به آسم و آلرژیهای تنفسی بسیار کارآمد می باشد ، زیرا فیلتر هپا توانایی به دام انداختن ذراتی مثل گرده گیاهان ، گردو غبار ، مو و کرک حیوانات خانگی را که از عوامل اصلی آلرژیهای تنفسی و آسم هستند را دارا است . بنا بر این هوایی که به دستگاه وارد می شود پس از خروج از دستگاه به دلیل عبور از فیلتر هپا عاری از هرگونه ذرات حساسیت زا خواهد بود .
مدلهای جدید فیلترهای هپا دارای مزیت قابل شتشو بودن هستند که این قابلیت باعث گران تر بودن آنها نسبت به فیلترهای هپای قدیمی تر است . MERV یک استاندارد برای اندازه گیری توانایی و راندمان فیلتر است . گستردگی MERV از 1 تا 20 است و نشان دهنده از بین بردن ذرات از 0/1 تا 0/3 میکرومتر می باشد . فیلتر با MERV بالاتر نه تنها توانایی از بین بردن تعداد بیشتری از ذرات را دارد بلکه توانایی آن را دارد که ذراتی با اندازه های خیلی ریز را از بین ببرد .
امروزه بسیاری از اتومبیل های شخصی دارای فیلتر هپا برای تصفیه هوای داخل اتومبیل هستند.
استفاده در هواپیما :
خطوط هوایی پیشرفته با استفاده از فیلتر هپا سعی در از بین بردن ذرات بیماریزای قابل انتقال از طریق هوای گردشی داخل هواپیما را دارند .
آزمایشها و مطالعاتی که بر روی 92 هواپیما انجام شده است نشان دهنده آن است که میزان باکتریها و قارچهای موجود در کابین هواپیما مشابه باکتریها و قارچهایی است که در خانه وجود دارد .
این سطح آلودگی میکروبی در حالی است که هوای داخلی کابین هر ساعت 10 تا 15 بار با استفاده از فیلترهایی با توانایی فیلتراسیون خیلی بالا انجام می شود . فیلترهایی که در این هواپیما استفاده می شود مشابه فیلترهای هپایی است که در بخش پیوند اعضا در بیمارستانها استفاده می شود در حالیکه فیلتراسیون ساختمانهای مسکونی به هیچ وجه توانایی از بین بردن آلودگی های ویروسی و میکروبی را دارا نمی باشند .
فيلتر تصفيه هواي دی اکسید تیتانیوم ( Tio2 )
(Tio2 ) اکسید فلز تیتانیوم است که به طور طبیعی در بعضی از صخره های آتشفشانی اسیدی و صخره های دگردیس یافته و همچنین در صخره های رسوبی و ماسه های ساحلی در شنهای معدنی سنگین هم یافت می شود .
دی اکسید تیتانیوم (Tio2 ) در انواع رنگها ، جوهر پرینت ، پلاستیک ، کاغذ ، الیاف مصنوعی ، لاستیک ، مداد رنگی ، سرامیک ، قطعات الکترونیکی که در زمینه مواد غذایی و لوازم آرایشی کاربرد دارند .
موارد استفاده دی اکسید تیتانیوم :
رنگدانه ها – دی اکسید تیتانیوم دارای درخشندگی و انکسار زیاد n=2.7 است و در صورتیکه از آن به عنوان یک لایه نازک استفاده شود به دلیل ضریب شکست و رنگ خاصی که داراست می تواند به عنوان یک لایه اپتیکی با بازتابی خیلی خوب در آینه های دی الکتریک و سنگهای تزئینی مثل “Mydtic Fire topaz “ مورد استفاده قرار گیرد .
در شکل پودری این ماده باعث درخشندگی می شود که در تولید محصولاتی مثل رنگ ، پلاستیک ، کاغذ ، جوهر ، مواد غذایی ، مواد دارویی ( قرص ها و کپسولها و خمیر دندان ) استفاده می شود .
از دی اکسید تیتانیوم برای سفیدتر کردن خامه شیر ، علامت گذاری خط های سفید در زمین تنیس و کریکت و همچنین به دلیل جذب اشعه UV در ساخت ضد آفتاب و محصولات آرایشی که دارای رنگدانه می باشد استفاده می شود .
اکسیداسیون فتو کاتالیتیک یک تکنولوژی جدید و موفق برای کاهش (VOC ) ترکیبات ارگانیک فرار در فضای داخلی ساختمان و محل کار و سکونت است . در این روش ماده کاتالیست ( عامل اصلی فعل و انفعال ) که همان دی اکسید تیتانیوم است در معرض اشعه فرابنفش قرار می گیرد تا رادیکالهای هیدروکسیل ( HO) اولیه ساخته شوند .
این رادیکالهای هیدروکسیل به شدت واکنش پذیر هستند و می توانند ترکیبات ارگانیک فرار (VOC) موجود در محیط را اکسید و یا باعث از هم گسستن ساختار آنها شوند .
از نظر تنوری همه ترکیبات ارگانیک فرار (VOC) در اثر گسستن ساختارشان به آب و دی اکسید کربن تبدیل می شوند . گرچه در بسیاری از موارد برای اینکه واکنش به صورت کامل انجام شود باید مراحل زیادی را انجام داد که منجر به تولید مواد پایدار جانی و واکنشهای پیچیده می گردد .
بر اساس تحقیقات به عمل آمده ، هوای داخلی ساختمان دارای 20 ترکیب ارگانیک فرار با تراکم زیاد و 50 ترکیب ارگانیک فرار با تراکم کم و مقادیر زیادی ترکیبات ارگانیک فرار با تراکم بسیار کم است . که بسیاری از این ترکیبات اثرات سوء بر روی سلامتی فردی دارند و بسیاری دیگر از این ترکیبات که در واکنش با گونه هایی که در اتمسفر وجود دارند مثل ازن آلاینده های جدید را تولید می کنند .
یک ترکیب ارگانیک فرار که عامل ایجاد سرطان است بنزن نام دارد که در تنباکو استفاده می شود و با کم کردن مصرف تنباکو می توان میزان آن را در هوا کاهش داد . البته این ماده در گازهای ناشی از وسائل نقلیه نیز وجود دارد که می تواند از طریق پنجره ها به هوای داخل ساختمان نفوذ کند . فرمالدهید که سرطان زا و عامل ایجاد و تشدید بیماری آسم است گازی است که از لوازم چربی داخل ساختمان متصاعد می شود بنابر این عدم استفاده از لوازم چوبی ساختمان می تواند به کاهش این گاز کمک کند . البته فرمالدهید از واکنش ازن با ذرات دیگری هم که در هوای محیط وجود دارند تولید می شود . بسیاری از فیلترها توانایی فیلتراسیون ذرات را دارند و نه گازهای فراری مانند (VOC) و از این رو فیلترهای (Tio2 ) به عنوان تکنولوژی موثر بر از بین بردن این ترکیبات خطرناک بسیار مفید است .
( Tio2) غیر سمی و از نظر شیمیایی پایدار است و اثر فتوکاتالیتیکی را هم داراست . مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که (Tio2) با توجه به خصوصیات منحصر به فردی که دارد کاراترین فتو کاتالیتیک است .
فعالیت در دمای پایین :
در دمای اتاق (Tio2) توانایی اکسید کردن آلاینده های ارگانیک موجود در آب هوا و خاک و تبدیل آنها به دی اکسید کربن بی ضرر ، آب و اسیدهای معدنی ساده را دارد . این فرایند با اکسیداسیون تحت کاتالیزور متفاوت است زیرا در آن فرایند دما باید حداقل صدها درجه سیلیسیوس باشد .
تأثیر بر روی طیف وسیعی از آلاینده های ارگانیک فرار ( VOC) :
ثابت شده است که (Tio2) بر روی انواع متنوعی از ترکیبات ارگانیک از هیدرو کربن تا اسید کربکسیلیک موثر است . تاکنون 114 نوع آلاینده توسط سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا معرفی و منتشر شده اند که با استفاده از (Tio2 ) می توان با همه این آلاینده ها مقابله کرد .
توانایی اکسیداسیون بالا :
حتی ترکیبات ارگانیکی که به سختی توسط ازن اکسید می شوند مانند تری فلوئومتان ، کربن تترا کلرید و هگزا کلروبنزن می توانند در اکسیداسیون فوتوکاتالیتیک (Tio2) شرکت کنند . چنین واکنشی امکانپذیر است زیرا توانایی اکسیداسیون (Tio2) بسیار بیشتر از ازن ، اسید هیپوکلروس و ترکیبات پتاسیم است .
کارکرد دائم :
با توجه به اینکه (Tio2) تحت تأثیر تابش UV خودش را دی اکسید می کند ولی با همان توانایی اکسیداسیون بالا باقی می ماند . بنابراین بدون نیاز به تعویض ، دائما قابل استفاده است . به منظور فعال کردن (Tio2) ، اشعه UVA و UVC مورد نیاز هستند .
یون منفی :
یونهای منفی از طریق جذب آلاینده های هوا ، باعث بزرگتر و در نتیجه سنگینتر شدن این آلاینده ها شده پایین می افتند و دیگر قادر به باقی ماندن در سطوح بالای هوا نیستند . بنابراین احتمال اینکه از طریق تنفس وارد بدن انسان شوند کم می شود .تولید دائم یون منفی توسط دستگاههای تصفیه کننده هوا باعث از بین رفتن آلاینده های موجود در هوا می شود و از ورود آنها به ریه و دستگاه تنفسی شما در هنگام دم جلوگیری می کند و در نتیجه بهترین روش برای پیشگیری از ابتلا به بیماریهای تنفسی است .
بدون شک منزل ، محل کار و تقریبا هر جایی که وارد آن می شویم با هوای مسموم آلوده شده است و دستگاههای تصفیه هوا با دارا بودن انواع فیلترها به منظور بهبود کیفیت هوای تنفسی مفید می باشند .
یون منفی O3
تکنولوژی دیگری است که البته عملکرد آن مثل فیلتراسیون هوا نمی باشد .
اول تصفیه کننده هوای ازن / یونیزاسیون که طی دو مرحله هوا را تمیز می کند .
1- ازن هوارا از طریق اکسیداسیون تصفیه می کند . و در طبیعت به صورت گاز است و به طور طبیعی در اثر برخورد آذرخش با مولکول اکسیژن موجود در هوا ساخته می شود و مولکول O2 تبدیل به O3 می شود که همان ازن است . بوی طراوت و تمیزی هوا پس از رعد و برق به علت افزایش مقدار ازن موجود در هواست .ازن به درون ساختار سلولی بوها ، باکتریها و قارچها نفوذ کرده و باعث از هم گسستن دیواره سلولی آنها می شود و در نتیجه مقدار آلاینده ها و بوها به شدت کاهش می یابد .
2- یونیزاسیون که ذرات هوای مجاور دستگاه تصفیه هوا را دارای یون منفی میکند باعث می شود این یونها به ذرات قابل انتقال از طریق هوا بچسبند و احتمال اینکه از طریق تنفس وارد دستگاه تنفسی شوند را کاهش می دهد . مانند دود سیگار ، گردو غبار، گرده گیاهان ، مو و کرک حیوانات خانگی و ... این نوع تصفیه کننده ها 5 تا 7 فوت فضای مقابلشان را پوشش می دهند.دوم تصفیه کننده هوای یونیزاسیون رادیویی است که تکنولوژی استفاده شده در این دستگاها جدیدتر است و در آن از یک موج رادیویی ایمن برای یونیزه کردن هوا استفاده می شود و توانایی پوشش دادن 50 فوت در همه جهات را دارا می باشد . با یونیزاسیون رادویی می توان هوای اتاقهای بیشتری را یونیزه کرد به طوریکه یک دستگاه که از این روش استفاده می کند می تواند برای کل فضای خانه مورد استفاده قرار گیرد . چنین دستگاههای تصفیه کننده ای به خصوص برای از بین بردن دود سیگار و بوها کاربرد دارند و بنابراین برای سیگارهای توصیه می شود . توجه داشته باشید که وقتی از چنین دست دستگاهایی استفاده می کنید در مورد تنظیم میزان ازن دقت کنید زیرا مقدار زیادی ازن باعث سوزش مجاری تنفسی می شود . به خصوص در مورد افرادی که به آسم و بیماریهای ریوی مبتلا هستند .
به خاطر داشته باشید که تصفیه کننده های هپا بهترین دستگاههایی هستند که برای از بین بردن آلرژیهای تنفسی و گازهای شیمیایی و بوها از محیط زندگی شما تصفیه می شوند . تصفیه کننده های هواي هپا که شامل لامپ UV هستند بهترین گزینه برای از بین بردن و کنترل باکتریها و ویروسها و قارچها موجود در محل سکونت شما می باشد و دستگاههای تصفیه هوا که علاوه بر آن دارای ازن آیونایزر هم هستند برای از بین بردن سریع دود سیگار و بوها از محیط اطراف شما به کار برده می شود . در خانواده هایی که افراد سیگاری و افراد مبتلا به آلرژی در آن هستند توصیه می شود که در هنگام کشیدن سیگار از دستگاههای تصفیه هوای ازن آیونایزر و در اتاق خوابها از دستگاههای تصفیه هوای هپا استفاده کنند.
گزارشهای مشتریان در زمان استفاده از دستگاههای تصفیه هوا ، حاکی از خواب عمیق و در پی آن سر حالی به هنگام بیدار شدن است در حالیکه علائم الرژی و آسم کمتری گزارش گردیده است .
چگونگی عملکرد UV :
اشعه میکروب کش ماوراء بنفش به ویژه در طول موج UVC؛ صدها سال است که در از بین بردن میکروارگانیسمهای مضر کاربرد دارد در چنین فرایندی مواد در تابش نور قرار می گیرند و این باعث به وجود آمدن تغییرات با واکنشهای شیمیایی در آن می شود . در این فرایند موتونهای طیف ماوراء بنفش باعث برانگیخته یا شکافته شدن میکرو ارگانیسمها می شود . این میکروارگانسیمها در معرض تابش قرار گرفته و منجر به استریلیزه و ضدعفونی شدن میگردد .
بسیاری از ترکیبات ارگانیکی شامل ترکیباتی از هیدروژن و کربن هستند . ترکیبات سمی معملولادارای هیدروکربن می باشند . آلاینده های بیولوژیکی که دارای پایه کربنی هستند مانند باکتریها ، ویروسها ، و قارچها تحت تاثیر تابش ماوراءبنفش از بین می روند . تمام آلاینده هایی که در خانه و محل کار و تمام محیطهای بسته وجود دارند از این نوع ترکیبات ارگانیکی هستند .
اشعه UV تاثیر فراوانی در نابود کردن آلاینده های ارگانیکی دارد ، ولی زمانی موثر خواهد بود که طول موج تابش و شدت تابش مناسب باشد . طول موج 254nm به عنوان استاندارد جهت میکروب کشی UV در تظر گرفته شده است .