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

فیلتر هپا (HEPA) در تجهیزات و دستگاه‌هایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که با مکش یا دمش هوا سروکار دارند. از لوازم‌خانگی که این فیلتر در آن‌ها استفاده شده است می‌توان 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 آن‌ها تولید می‌شود. 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 فشرده‌ی پلیمری خاصی تشکیل شده است که دارای منافذ ریزی درون خود هستند. این ساختار باعث می‌شود تا جریان هوا از این منافذ عبور کند اما ذرات بزرگ‌تر از 0.03 میکرون در فیلتر باقی می‌مانند.

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

این فیلتر برای دستگاه‌های تصفیه هوا به شکل صفحه‌ای و مستطیلی عرضه می‌شود. در برخی از مدل‌ها با کاربردهای دیگر ممکن است به شکل استوانه‌ای و دایره‌ای نیز مورد استفاده قرار گیرد.

مدل‌های پرکاربرد فیلتر هپا قابل شستشو نیستند اما می‌توان با استفاده از تکاندن فیلتر و یا عبور جریان هوای قوی، بخشی از آن را پاک‌سازی کرد. با این حال برای دستگاه‌های تصفیه هوا، خرید فیلتر جدید پس از پایان عمر فیلتر قبلی توصیه می‌شود.

فیلتر هپا انواع مختلفی دارد. رده‌های مختلف این فیلتر، ذرات با قطرهای متفاوتی را تصفیه می‌کنند. اما معیار رده‌بندی فیلتر HEPA براساس میزان فیلتر ذرات با قطر 0.3 میکرون است. برای مثال پایین‌ترین رده‌ی فیلتر هپا یعنی HEPA10 یا H10 تا 85% ذرات معلق را از هوا تصفیه می‌کند. رده‌های فیلتر هپا براساس میزان فیلتراسیون آن‌ها تعیین می‌شود. جدول زیر، رده‌های مختلف این فیلتر را نشان می‌دهد.

فیلتر هپا چگونه کار می‌کند؟

در دستگاه‌های تصفیه هوا با استفاده از یک فن، هوا به درون دستگاه کشیده می‌شود و در مسیر خود از فیلترهای مختلفی از جمله فیلتر هپا رد می‌شود. روزنه‌های موجود در این فیلتر فضایی در حدود 0.3 میکرون دارند که باعث می‌شود جریان هوا از فیلتر رد شود اما ذرات بزرگ‌تر از آن فضا در فیلتر باقی بمانند. این ذرات شامل آلاینده‌های هوا و گردوغبار می‌شوند. فیلتر این ذرات با سه روش به صورت همزمان انجام می‌پذیرد:

مسدود کردن

ذرات با قطر 100 نانومتر که در هوا وجود دارند در فیلتر باقی می‌مانند و جریان هوا از فیلتر عبور می‌کند.

گیر افتادن

از آنجا که بافت فیلتر هپا متراکم است، ذرات بزرگ‌تر از 1 میکرون در الیاف متراکم فیلتر گیر می‌افتند اما جریان هوا عبور می‌کند.

انتشار و پراکندگی

ذرات کوچک‌تر از 0.1 میکرون به‌طور مداوم تغییر جهت می‌دهند و در یک مسیر نامنظم حرکت می‌کنند. این نوع حرکت باعث می‌شود تا سرعت انتشار آن‌ها کاهش پیدا کرده و احتمال گیر افتادنشان در فیلتر هپا افزایش یابد.

برطبق این موارد می‌توان دریافت که فیلترهای هپا تنها قادر به تصفیه ذرات معلق هستند و نمی‌توانند بوهای ناخوشایند، فرمالدهید و ترکیبات آلی فرّار را تصفیه کنند. به همین دلیل از فیلتر کربن اکتیو نیز در دستگاه‌های تصفیه هوا استفاده می‌شود.

ذرات معلق (Particulate Matter (PM چه هستند؟

ذرات معلق یا ذرات آلوده به مخلوطی از ذرات جامد و قطره‌های مایع گفته می‌شود که در هوا وجود دارند. برخی از ذرات مانند گردوغبار، خاک، خاکستر و دود به قدری بزرگ و رنگی هستند که بتوان آن‌ها را با چشم غیرمسلح مشاهده کرد. اما سایر این ذرات به قدری کوچک هستند که فقط با میکروسکوپ می‌توان آن‌ها را دید.

ذرات آلوده دارای دو نوع هستند:

10 PM: ذرات قابل تنفس با قطر 10 میکرومتر و کوچک‌تر.

2.5 PM: ذرات ریز که به راحتی تنفس می‌شوند. قطرشان معمولا 2.5 میکرومتر یا کوچک‌تر است. برای آن‌که 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 آن‌ها به طور مستقیم از منبع منتشر می‌شوند. مانند ساختمان‌های در حال ساخت‌وساز، جاده‌ها، دودکش‌ها و آتش‌سوزی‌ها.

بیشتر ذرات موجود در اتمسفر، نتیجه واکنش‌های پیچیده شیمیایی مانند دی‌اکسید گوگرد و اکسیدهای نیتروژن هستند که توسط نیروگاه‌ها، صنایع و خودروها تولید و منتشر می‌شوند.

ذرات معلق چه مضراتی دارند؟

ذرات معلق شامل ذرات جامد و قطرات مایعی هستند که به راحتی وارد دستگاه تنفسی انسان می‌شوند و می‌توانندآسیب‌هایی جدی را به سلامتی بدن وارد کنند. ذرات با قطر کوچک‌تر از 10 میکرومتر بزرگ‌ترین مشکل هستند. چرا که می‌توانند 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 می‌شوند.

چگونه می‌توان 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. استفاده‌ی کارخانه‌ها و صنایع تولیدکننده‌ی این ذرات از فیلترهای مناسب، تولید خودروهای سازگار با محیط‌زیست، تولید و عرضه بنزین‌های مناسب و با اکتان بالا از جمله مسائلی است که باید جهت پیشگیری از آلودگی هوا انجام گیرد.

بیشتر بخوانید: چگونه می‌توان از خود در برابر آلودگی هوا محافظت کرد؟

اما یکی از روش‌های موثر برای از بین بردن ذرات معلق عامل آلودگی هوا استفاده از دستگاه تصفیه هوای مناسب است. این دستگاه‌ها با برخورداری از فیلترهای هپا و کربن اکتیو تا 99.97% آلودگی‌های موجود در هوا را از بین می‌برند.

همان‌طور که گفته شد، فیلتر هپا ذرات معلق تا قطر 2.5 میکرومتر را تصفیه می‌کند. اما فرمالدهید، بوهای نامطبوع و ترکیبات آلی فرّار (VOCها) از این فیلتر رد می‌شوند. بنابراین از فیلتر کربن اکتیو نیز در دستگاه تصفیه‌کننده هوا استفاده می‌شود.

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 شاتل‌های فضایی ناسا نیز به کار گرفته می‌شود. فیلترهای دستگاه تصفیه هوای ایرتاچ می توانند تا 99.97% آلاینده‌های مختلف هوا را از بین ببرند و هوای پاک را در فضای خانه و اتاق جایگزین هوای آلوده کنند.