Gdzie stosuje się filtry węglowe? Poznaj filtracje w oczyszczaczu powietrza

Czym są filtry węglowe?

O tym, że w Polsce jest zanieczyszczone powietrze, wie niemal każdy. Dym z kominów elektrowni, fabryk oraz rur wydechowych samochodów wprowadza do atmosfery mnóstwo szkodliwych substancji. Wiele z nich zanim opadnie na ziemię przedostaje się do naszych płuc. W mieszkaniu też powstają zanieczyszczenia. Roztocza, alergeny oraz opary, jakie generują się podczas smażenia i pieczenia mogą przyczynić się do powstania alergii i innych chorób dróg oddechowych. 

Rozwiązaniem, które pomaga w walce ze szkodliwymi związkami, są filtry węglowe. Gdzie stosuje się te elementy? Ich funkcjonalność jest tak szeroka, że używa się ich praktycznie w każdej branży – od motoryzacji i przemysłu po drobne sprzęty AGD.

Filtr węglowy jest to specjalnie przygotowany węgiel aktywny umieszczony w odpowiedniej obudowie. Ze względu na to, że element ten musi zachować pewien poziom przepuszczalności powietrza, bardzo ważny jest stopień granulacji węgla oraz wielkość i kształt użytych granulek. Nie bez znaczenia jest też konstrukcja obudowy filtra – powinna ona zapewnić optymalne rozłożenie cząstek węgla na jego powierzchni. Sprawi to, że powietrze będzie swobodnie przepływać przez duży obszar.

Węgiel aktywny w filtrach może występować w formie:

• granulatu zamkniętego w konstrukcji tzw. plastra miodu − gdzie stosuje się filtr węglowy tego rodzaju? Na przykład w odkurzaczach oraz oczyszczaczach powietrza;
• maty − w tym przypadku węgiel jest umieszczany na specjalnej tkaninie. Gdzie się stosuje filtry węglowe w tej formie? Najczęściej spotkasz je w okapach oraz butelkach filtrujących wodę;
• filtru zintegrowanego z innym zabezpieczeniem − jego przykładem jest filtr HEPA. Dwuetapowa filtracja gwarantuje kompleksowe oczyszczanie powietrza z zanieczyszczeń stałych i gazowych. Gdzie stosuje się filtry węglowe? Przykłady urządzeń z takimi elementami znajdziesz w profesjonalnych okapach kuchennych przeznaczonych dla gastronomii, klimatyzatorach oraz niektórych modelach oczyszczaczy powietrza.

Czym jest i jak działa węgiel aktywny?

Węgiel aktywny jest substancją, w której skład wchodzi głównie czysty pierwiastek – węgiel. Charakteryzuje się on niezwykle porowatą budową. Sprawia to, że może on osiągać ogromne powierzchnie, skutecznie blokując zanieczyszczenia powietrza i wody. Co ciekawe, 1 g węgla aktywnego po rozwinięciu może mieć powierzchnię 1500 m² albo nawet dwukrotnie większą.

Węgiel aktywowany uzyskuje się w procesie beztlenowego spalania w temp. ok. 900°C surowców o bardzo dużej zawartości węgla, np. węgla brunatnego, drewna, łupin kokosa, pestek, torfu albo ropy naftowej. Jednak porowatą budowę i właściwości adsorpcyjne węgiel uzyskuje dopiero po procesie aktywacji. Polega ona na poddaniu surowca działaniu wysokiego ciśnienia i gazu. W tym celu używa się pary wodnej, tlenu albo dwutlenku węgla. W ten sposób następuje zwiększenie liczby porów oraz ich pogłębienie. Dzielą się one na:

• mikropory – pokrywają większość powierzchni węgla i mają właściwości wysoce adsorbujące;
• makro- i mezopory − pełnią funkcję tuneli transportowych, umożliwiających pochłanianie niepożądanych substancji.

W celu zwiększenia wydajności oraz poszerzenia pochłaniania substancji nieorganicznych i metali ciężkich węgiel aktywny poddaje się modyfikacji. Jego powierzchnię pokrywa się m.in.:

• zeolitami, czyli minerałami glinokrzemianowymi, które charakteryzują się właściwościami detoksykującymi powietrze z metali ciężkich;
• żelami krzemionkowymi eliminującymi związki siarki oraz azotu.

Dopiero tak przygotowana substancja ma szansę znaleźć się wszędzie tam, gdzie stosuje się filtry węglowe.

Jak działają filtry węglowe?

Działanie filtra węglowego polega na zjawisku adsorpcji. Oznacza to, że cząstki, atomy lub jony są zatrzymywane na powierzchni substancji zwanej adsorbentem. Proces ten często jest mylony ze zjawiskiem absorpcji polegającej na wnikaniu cząstek, atomów lub jonów do wnętrza danej substancji.

Adsorpcja ma charakter chemiczny (chemisorpcja) lub fizyczny (fizysorpcja). Pierwszy rodzaj bazuje na zajściu reakcji chemicznej, w wyniku której powstają nowe trwałe związki chemiczne. Aby uzyskać ten typ adsorpcji, powierzchnię węgla aktywnego trzeba odpowiednio zaimpregnować. Gdzie się stosuje filtry węglowe wzmocnione w ten sposób? Najczęściej są wykorzystanie do oczyszczania powietrza ze związków nieorganicznych w klimatyzatorach domowych i przemysłowych.

Znacznie popularniejsze są filtry węglowe z rodzajem adsorpcji fizycznej. Proces opiera się na za gromadzeniu substancji na powierzchni węgla aktywnego wskutek działania sił przyciągania międzycząsteczkowego. Co istotne, proces ma charakter elektrostatyczny i dochodzi do niego wyłącznie, jeśli cząsteczki nie są trwale spolaryzowane. Jest to działanie dość szybkie i jednocześnie łatwe do odwrócenia w odpowiednich warunkach.

Gdzie stosuje się filtry węglowe tego typu? Są to rozwiązania implementowane m.in. w butelkach i dzbankach filtrujących, odkurzaczach, okapach, oczyszczaczach powietrza oraz maskach antysmogowych. 

W dużym uproszczeniu można powiedzieć, że filtr węglowy wychwytuje i przykleja do swojej powierzchni zanieczyszczenia znajdujące się w przepływającym przez niego powietrzu. Na wydajność filtra duży wpływ ma jego konstrukcja oraz zawartość węgla aktywnego. 

Do tej pory nie ma klasyfikacji określającej normy zawartości węgla oraz podpowiadającej, które rozwiązanie jest najefektywniejsze. Dlatego przyjmuje się, że im więcej węgla w filtrze, tym lepiej, ponieważ będzie działał dłużej. Podobne stwierdzenie zakłada się w przypadku grubości i wielkości filtra. Kiedy filtr jest gruby, to dłużej przez niego przepływa powietrze, a co za tym idzie − zwiększają się szanse na proces chemisorpcji i przyśpiesza się oczyszczanie powietrza z gazów. Natomiast im większą powierzchnię ma filtr, tym większa jest też adsorpcja zanieczyszczeń.

Warto wiedzieć, że najbardziej wydajne są filtry węglowe samodzielne. Modele zintegrowane np. z filtrem HEPA zwykle mają mniejszą zawartość węgla, co przekłada się na niższy poziom filtracji.

Jakie substancje zatrzymuje filtr węglowy?

Zasadniczo filtry węglowe zatrzymują lotne związki organiczne (LZO) oraz odory. LZO, inaczej nazywane VOC (z j. ang. Volatile Organic Compounds), to substancje organiczne szkodliwe dla zdrowia człowieka i środowiska. Związki te mogą mieć właściwości toksyczne, drażniące albo rakotwórcze. Część z nich występuje naturalnie w środowisku, jednak zdecydowana większość powstaje w wyniku działalności człowieka.

Źródłem LZO są m.in.:

• dym z rur wydechowych samochodów, 
• farby zrobione na bazie rozpuszczalników, 
• uszczelniacze, 
• kleje, tynki, masy gipsowe, 
• tusze do drukarek, 
• niektóre produkty czyszczące i nabłyszczające, 
• odświeżacze powietrza w aerozolu, 
• środki przeciw molom, 
• dym z papierosów, 
• a także smażenie potraw. 

Szkodliwe są również opary powstające w wyniku produkcji niektórych środków ochrony roślin i innych substancji chemicznych.

Jeśli przebywasz w miejscu, gdzie jest podwyższone stężenie LZO, narażasz się na ból głowy, nudności i poczucie notorycznego zmęczenia. W dłuższej perspektywie może wystąpić np. uszkodzenie układu nerwowego, obrzęki krtani, utrata przytomności oraz nowotwory. Dlatego bardzo istotne jest, aby przebywać w miejscach, gdzie stosuje się filtry węglowe – szczególnie jeśli na zewnątrz ogłoszono alert smogowy.

Odór, czyli nieprzyjemny zapach, również uważany jest za zanieczyszczenie powietrza. W tym przypadku związki organiczne wprawdzie są wyczuwalne przez ludzi nawet w niskim stężeniu, jednak z reguły nie są bardzo szkodliwe. Mogą jednak podrażniać błony śluzowe nosa, gardła czy oczu i wywołać katar, kaszel albo łzawienie. 

Źródłem nieprzyjemnego zapachu jest np.:

• gotowanie aromatycznych potraw (np. brokułów albo ryb), 
• oczyszczalnie ścieków, 
• składowisko odpadów, 
• hodowla zwierząt,
• albo niedrożna kanalizacja i wentylacja.

Żywotność filtrów węglowych

Żywotność poszczególnych modeli zależy od tego, gdzie stosuje się filtry węglowe. Przykładem jest okap kuchenny. Kiedy codziennie smażysz i gotujesz potrawy, filtr w tym urządzeniu powinieneś wymienić średnio co 3-4 miesiące. Przy mniej intensywnym korzystaniu z kuchenki możesz to zrobić raz na pół roku. Natomiast filtry węglowe w butelkach należy wymieniać po przelaniu określonej przez producenta ilości wody.

Zdarzają się też filtry węglowe zmywalne. Taki element po wymyciu należy dokładnie wysuszyć, aby nie spowodować zwarcia i uszkodzenia sprzętu.

Niektóre firmy produkujące odświeżacze powietrza rekomendują delikatne odkurzenie filtra raz na 3-4 miesiące, chociaż najczęściej zaleca się jego wymianę raz w roku. Pamiętaj, że jeśli nie wymienisz filtra, urządzenie może nie działać z pełną mocą. Poza tym powietrze z pewnością nie będzie do końca świeże i czyste. Warto też wspomnieć, że przy mocno zapchanym filtrze sprzęt będzie potrzebował większej mocy, aby przepuścić przez niego powietrze, co zdecydowanie wpłynie na wysokość rachunków za prąd.

Gdzie stosuje się filtry węglowe?

Węgiel aktywny znany jest od czasów starożytności – używano go w celach medycznych. Do dziś stosuje się go w postaci pastylek jako lek na problemy układu pokarmowego. Od kilku lat znajduje także zastosowanie w kosmetyce. Jego właściwości oczyszczające, wybielające i detoksykujące wykorzystuje się w paście do zębów, produktach myjących, maseczkach, kremach oraz peelingach. Nic dziwnego więc, że mają go również filtry węglowe. Gdzie się stosuje te elementy?

Pierwszy raz użyto ich w wojskowości jako barierę ochronną przed bronią gazową. Było to podczas I wojny światowej. Wtedy nazwano go HEGA (z j.ang. High Efficiency Gas Absorption) od wysoko wydajnej adsorpcji gazu. Obecnie funkcjonuje pod zwykłą nazwą filtr węglowy. A gdzie stosuje się filtry węglowe we współczesnym świecie? Oto przykłady sprzętów, w których je znajdziesz.

Odkurzacze

Jeszcze wiele lat temu odkurzacze posiadały wyłącznie worek, który był jedynym „filtrem”. Ciężkie zanieczyszczenia pozostawały w nim, a kurz wylatywał z powrotem do pomieszczenia. Niejednokrotnie po odkurzaniu trzeba było od nowa ścierać kurze z szafek. Najnowsze modele są już wyposażone nie tylko w filtry HEPA, ale i węglowe. Podwójna filtracja daje pewność, że prawie wszystkie alergeny, roztocza, sierść albo zarodniki pleśni zostaną skutecznie usunięte i pozostaną wewnątrz urządzenia, a na zewnątrz dodatkowo nie wydostaną się żadne nieprzyjemne zapachy.

Oczyszczacze powietrza i klimatyzatory

Filtry węglowe najczęściej są stosowane także w oczyszczaczach powietrza. Filtry tego rodzaju doskonale sprawdzają się w domach alergików, ponieważ zatrzymują wszelkie alergeny – od pyłków kwiatowych po opary z farb i klejów. Węgiel aktywny doskonale radzi sobie także ze smogiem, co jest istotne w mieszkaniach, których okna wychodzą na ruchliwą ulicę. Filtr stosuje się również w fabrykach i zakładach przemysłowych. Co ciekawe węgiel aktywowany znajduje się także w filtrach kabinowych używanych w samochodach. Dzięki temu do środka nie przedostają się zarodniki pleśni, grzyby ani nieprzyjemne zapachy.

{{"collection":{"neonet_product_ids":"344764,341974,354586","forceSaleble":true},"title":"tytul strony","type":"html","template":"special_gridstack_1"}}

Okapy

Przygotowywanie posiłków w domu jest przyjemne i tańsze niż stołowanie się w restauracjach. Wiąże się to jednak z zapachami roznoszącymi się po mieszkaniu. Dlatego nad każdą kuchenką powinien być zainstalowany okap. Urządzenie to ma za zadanie wciąganie szkodliwych oparów i nieprzyjemnych zapachów, a także wypuszczanie oczyszczonego powietrza. Za cały proces odpowiada właśnie filtr węglowy, który skutecznie pochłania intensywne aromaty.

Butelki i dzbanki filtrujące wodę

Oczyszczanie wody pitnej to kolejny obszar gdzie stosuje się filtry węglowe. Skutecznie pochłaniają one oprócz chemikaliów, herbicydy i pestycydy oraz większość nieorganicznych zanieczyszczeń. Węgiel aktywowany usuwa z wody chlor i jego pochodne, przywracając jej naturalny smak i zapach.

Kuwety dla kota

Każdy opiekun kota ma w domu kuwetę, czyli miejsce, gdzie kot załatwia swoje potrzeby fizjologiczne. Filtr do kuwety jest zrobiony z włókna poliestrowego pokrytego węglem aktywnym. Najczęściej ma formę maty, którą docina się i dopasowuje do rozmiarów oraz kształtów kuwety. W tym przypadku zadaniem filtra jest zatrzymanie odoru kocich odchodów i powstałych w wyniku naturalnych procesów metabolicznych w organizmie zwierzęcia związków chemicznych, tj. metanu, siarki oraz amoniaku.

Wiesz już, gdzie stosuje się filtr węglowy i dlaczego należy go używać!

Wbrew pozorom niewielki kawałek materiału, pokryty węglem aktywnym potrafi skutecznie oczyścić powietrze ze szkodliwych substancji i odorów. Wyposażone w nie oczyszczacze powietrza szybko i skutecznie usuwają zapach farby po malowaniu mieszkania albo dym z papierosów po wizycie znajomych. Natomiast węgiel aktywny w dzbanku do wody przywraca naturalny smak i aromat wody z kranu. Sprawdź ofertę sprzętów wykorzystujących filtr węglowy w sklepie Neonet!