Węgiel aktywny i jego rola w filtracji powietrza

Ludzie używają węgla drzewnego do filtracji wody i powietrza od tysięcy lat, aby oczyścić te elementy ze szkodliwych składników. Ma on jednak wiele innych zalet filtracyjnych, w tym wysoką zdolność do filtrowania zanieczyszczeń z powietrza. Czym jest węgiel aktywny i jak działa? Czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej.

Co to jest węgiel drzewny lub węgiel?

Terminy te są wymienne i odnoszą się do pozostałości po niepełnym spalaniu. Podczas spalania drewna łatwo palny materiał wewnątrz drewna spala się, a jeśli nie ma wystarczającej ilości tlenu lub ciepła, pozostaje czarny węgiel. To jest to, co wszyscy znamy jako węgiel drzewny lub ^węgiel1. 

Historia filtracji węglem aktywnym dla wody i powietrza

Historia mówi nam, że filtracja węglowa została prawdopodobnie po raz pierwszy wykorzystana do celów filtracyjnych przez starożytnych Egipcjan. Stosowali ją jako metodę usuwania zapachów spowodowanych infekcją w placówkach medycznych. Później, wXVI-XVIII wieku, żeglarze przechowywali wodę pitną w beczkach, które były zwęglone od wewnątrz, aby utrzymać ją w czystości i chronić przed zanieczyszczeniami.

Inny przykład historycznego zastosowania węgla miał miejsce podczas I wojny światowej: maski przeciwgazowe były wyłożone węglowymi filtrami powietrza, aby uniknąć wdychania przez żołnierzy śmiercionośnych gazów używanych przez siły przeciwnika. Po odkryciu, że filtry te były używane tylko przez niektóre, ale nie wszystkie toksyny, proces aktywacji został zastosowany i wykorzystany podczas II wojny światowej, co ostatecznie doprowadziło do opracowania nowoczesnych filtrów z węglem aktywnym do powietrza i ^wody1.. 

Obecnie filtry z węglem aktywnym są powszechnie stosowane w filtrach wody z kranu, filtrach papierosów, akwariach, schronach przeciwatomowych i oczywiście filtrach powietrza (by wymienić tylko kilka).

ZOBACZ NASZE PRODUKTY

Co to jest węgiel aktywny i jak działa?

Definicja

Węgiel aktywny to węgiel, który został przetworzony w celu uzyskania porów o małej objętości, które są wykorzystywane do usuwania zanieczyszczeń z cieczy i wychwytywania zanieczyszczeń z powietrza.

Celem aktywacji węgla jest zwiększenie jego powierzchni, poprawiając w ten sposób jego właściwości filtracyjne i zdolność do wychwytywania cząsteczek gazu. Proces ten odbywa się fizycznie lub chemicznie, często poprzez wtryskiwanie gorącego powietrza, dwutlenku węgla lub pary wodnej. Ponieważ węgiel jest materiałem węglowym o już porowatej strukturze, aktywacja tworzy siatkę maleńkich porów wewnątrz węgla, a rezultatem jest węgiel aktywny, który zawiera setki metrów kwadratowych wewnętrznej powierzchni na^gram1! Średnica porów zależy od temperatury i wilgotności otoczenia, a także od użytego materiału.

Znaczenie łupin orzecha kokosowego

Do produkcji węgla aktywnego można wykorzystać wiele rodzajów naturalnych materiałów (biomasy). Materiały te obejmują zarówno łupiny kawy, słomę ryżową lub pszenną, jak i kolby kukurydzy. Najbardziej wydajną formą biomasy wykorzystywanej do produkcji węgla aktywnego do filtracji węglowej są łupiny orzecha kokosowego. Łupiny orzecha kokosowego tworzą pory o wielkości < 2 nanometrów, czyli mikropory. Drewno tworzy pory większe niż 50 nanometrów. Chociaż pory zawsze będą miały różne rozmiary, w oczyszczaniu powietrza idealne są pory o wielkości 1-2^nanometrów2.

W niektórych częściach świata odpady ze skorup orzechów kokosowych są bardzo drogie. Wykorzystanie łupin orzecha kokosowego do celów filtracyjnych jest zatem wykorzystaniem ogólnie marnowanego materiału do stworzenia produktu o wysokiej^wartości3..

Ze względu na optymalny rozkład porów, rozmiar, powierzchnię i objętość, badanie z 2022 r. wykazało, że łupiny orzecha kokosowego są doskonałym materiałem do filtracji węgla w powietrzu i wodzie. Wytwarzają one również mniej pyłu i drobnych cząstek podczas przetwarzania w porównaniu z drewnem lub^węglem3..

Jak to działa

Wykorzystując proces zwany adsorpcją (uwaga: nie absorpcją). W procesie adsorpcji unoszące się w powietrzu cząsteczki zanieczyszczeń są przyciągane, a następnie przywierają do zewnętrznej strony cząsteczki węgla. Ponieważ węgiel został aktywowany, zwiększenie powierzchni tworzy więcej miejsca, do którego zanieczyszczenia mogą przylgnąć, znanego również jako "złoże", poprzez adsorpcję. Większa ilość porów o małej objętości umożliwia węglowi aktywnemu przeprowadzanie większej liczby reakcji chemicznych i wychwytywanie większej ilości zanieczyszczeń.

• Jaka jest różnica między "adsorpcją" a "absorpcją"? W przypadku "adsorpcji" jony lub cząsteczki przywierają do adsorbentu (w tym przypadku do cząsteczek węgla). W przypadku "absorpcji" jony lub cząsteczki wnikają do wnętrza^absorbentu4.

Z czasem złoże zostaje nasycone organicznymi substancjami chemicznymi (gazami i zanieczyszczeniami gazowymi), co uniemożliwia wychwytywanie większej ilości zanieczyszczeń i czyni je nieskutecznym. Nie zawsze można stwierdzić, kiedy filtr z węglem aktywnym jest nasycony; czasami będzie wydzielać zapach, a czasami nie. Dlatego tak ważna jest regularna wymiana filtrów z węglem aktywnym zgodnie z instrukcjami producenta.

Jakie są zalety filtra z węglem aktywnym?

Węgiel aktywny może być szczególnie pomocny w filtrowaniu zarówno lotnych związków organicznych (LZO), jak i zapachów w celu poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach..

Lotne związki organiczne (LZO)

LZO są formą gazowego zanieczyszczenia chemicznego uwalnianego do powietrza zazwyczaj w sposób antropogeniczny. Produkty codziennego użytku, takie jak farby, rozpuszczalniki, nowe meble, majsterkowanie i dym papierosowy emitują znaczne ilości szkodliwych lotnych związków organicznych i toksycznych gazów. Zapachy i spraye do dezynfekcji również zawierają gazowe LZO, podobnie jak słynny zapach nowego samochodu. Poziomy LZO są średnio od 2 do 5 razy wyższe w pomieszczeniach niż na zewnątrz (ale czasami nawet do 100 razy wyższe!).

Niektóre LZO są znanymi czynnikami rakotwórczymi i znajdują się w produktach codziennego użytku. Trzy rakotwórcze LZO występujące w codziennym życiu to formaldehyd, benzen i toluen.

• Formaldehyd, gaz, znajduje się w dymie papierosowym , dymie z pożarów i emisjach z pojazdów. Jednak znajduje się on również w nowych meblach: nowe meble mogą emitować formaldehyd nawet przez dwa lata! Rakotwórcze działanie formaldehydu jest przedmiotem intensywnych badań od ponad 30 lat. Narażenie na formaldehyd jest znane ze swojego zagrożenia dla^ludzi5.
• Benzen jest lotną substancją chemiczną wykorzystywaną w procesach przemysłowych do produkcji farb, benzyny, detergentów, pestycydów, barwników i innych. Badania naukowe na zwierzętach doświadczalnych zdecydowanie wskazują, że benzen jest "eksperymentalnym czynnikiem^{rakotwórczym} "6. .
• Toluen jest produktem ubocznym ropy naftowej, zwykle dodawanym do benzyny i paliwa samochodowego. Jest również stosowany jako rozpuszczalnik w produktach kosmetycznych i do majsterkowania, takich jak lakiery do paznokci, farby i kleje. Wykazano, że jest rakotwórczy u zwierząt^{doświadczalnych6}.

Nieprzyjemne zapachy

Zapachy wpływają na jakość powietrza w pomieszczeniach i jakość życia. Nieprzyjemne zapachy uwalniane do powietrza są również skutecznie usuwane przez filtry powietrza z węglem aktywnym. Warto zauważyć, że wiele oczyszczaczy powietrza, które usuwają unoszące się w powietrzu cząsteczki zanieczyszczeń, nie zwalcza nieprzyjemnych zapachów. Dlatego ważne jest, aby urządzenie zawierało filtr z węglem aktywnym podczas zwalczania nieprzyjemnych zapachów w pomieszczeniach. Niektóre zapachy, które są usuwane dzięki węglowi aktywnemu, to zapachy kuchenne, zapachy zwierząt domowych, zapachy spowodowane przez pleśń oraz zapachy i zapachy spowodowane przez dym papierosowy i tytoniowy.

Dym tytoniowy

Dym tytoniowy zawiera imponującą ilość substancji chemicznych - ponad 7000! W badaniu z 2022 roku zidentyfikowano 97 różnych lotnych związków organicznych, które są uwalniane przez podgrzewane wyroby tytoniowe. Żywności i Leków (FDA) zidentyfikowała 93 z tych LZO jako szkodliwe i potencjalnie szkodliwe dla zdrowia (w tym formaldehyd i benzen)7. Chociaż produkują mniej niż tradycyjne papierosy, e-papierosy również wytwarzają LZO, a badanie zidentyfikowało 18 LZO w aerozolach z vaping 8. Oczyszczacz powietrza wyposażony w filtr powietrza z węglem aktywnym jako część procesu filtracji pomaga zwalczać bierne i wtórne palenie papierosów.

Jak wybrać oczyszczacz powietrza z filtrem z węglem aktywnym?

(Artykuł jest kontynuowany poniżej)

[PRODUKTY]

Istnieje wiele czynników, które należy wziąć pod uwagę podczas poszukiwania oczyszczacza powietrza. Oto kilka z nich:

Upewnij się, że w filtrze powietrza z węglem aktywnym znajduje się wystarczająca ilość węgla

Niektóre filtry węglowe wykorzystują tylko śladowe ilości węgla aktywnego. Zazwyczaj im więcej węgla jest używane, tym więcej dostępnych jest miejsc, do których mogą przywierać zanieczyszczenia i tym skuteczniejszy jest filtr z węglem aktywnym. Eoleaf stosuje następujące ilości węgla w naszych filtrach z węglem aktywnym:

• AltaPur 700: 1280 gramów
• TeraPur 600: 640 gramów
• NeoPur 400: 400 gramów
• PurCar: 30 gramów

Wydajność

Przed dokonaniem zakupu należyzweryfikować "szybkość dostarczania czystego powietrza" (CADR) i "wymianę powietrza na godzinę" (ACH) urządzenia . Współczynnik CADR urządzenia informuje o ilości czystego powietrza rozpraszanego w ciągu godziny i pozwala określić, jaka ilość powietrza, a tym samym jaka wielkość pomieszczenia, może być skutecznie oczyszczana przez urządzenie w celu poprawy jakości powietrza. Im wyższy wskaźnik CADR, tym lepiej!

• ACH to częstotliwość wymiany oczyszczonego powietrza w pomieszczeniu w ciągu godziny. Centrum Kontroli Chorób (CDC) zaleca minimalną wartość ACH wynoszącą 5 (co oznacza, że powietrze jest wymieniane 5 razy na godzinę).

Wielkość pomieszczenia

Jak duże jest pomieszczenie, którego powietrze chcesz filtrować? Oczyszczacze powietrza są zaprojektowane do filtrowania powietrza w pomieszczeniach o maksymalnej wielkości, więc upewnij się, że Twoje urządzenie jest odpowiednio dobrane do Twojego domu i przestrzeni.

Technologie filtracji

W Eoleaf zalecamy zainwestowanie w oczyszczacz powietrza, który zawiera więcej niż jedną technologię filtracji. Kupując oczyszczacz powietrza, aby uzyskać optymalne korzyści zdrowotne, dlaczego nie zainwestować w urządzenie, które jest w stanie usunąć wszystkie rodzaje cząstek zanieczyszczeń powietrza znajdujących się w pomieszczeniach? Dlatego nasze urządzenia oferują 8różnych technologii w jednym urządzeniu, w tym filtr z węglem aktywnym i filtr HEPA. Nasze urządzenia zwalczają zarazki (wirusy i bakterie), alergeny (kurz i roztocza, sierść zwierząt i łupież, pyłki oraz pleśń i jej zarodniki), a także drobne cząsteczki zanieczyszczeń (PM10, PM2.5, PM0.1.).

• Warto zauważyć, że certyfikowane filtry HEPA gwarantują filtrację 99,97% cząstek zanieczyszczeń powietrza znajdujących się w pomieszczeniach do wielkości 0,01 mikrona. Filtry HEPA opisane jako "typu HEPA", choć tańsze, nie przechodzą takich samych testów zewnętrznych jak certyfikowane filtry HEPA i nie można zagwarantować, że filtrują taką samą ilość zanieczyszczeń. Filtry HEPA są uważane za złoty standard filtracji i mają kluczowe znaczenie dla usuwania unoszących się w powietrzu drobnych cząstek zanieczyszczeń z powietrza do oddychania.

Budżet

Zakup oczyszczacza powietrza do domu lub biura to inwestycja w krótko- i długoterminowe zdrowie. Dlatego ważne jest, aby w pełni zrozumieć, co pociąga za sobą budżet oczyszczacza powietrza. Budżet oczyszczacza powietrza składa się z trzech części: 1) początkowy koszt urządzenia, 2) koszty konserwacji, takie jak wymiana filtrów, oraz 3) koszty energii związane z użytkowaniem urządzenia. Poszukaj urządzenia, które zawiera wiele technologii filtracji, takiego, które wymaga rzadkiej wymiany filtrów (wysokiej jakości urządzenia Eoleaf wymagają jedynie corocznej wymiany filtrów, mniej niż standard branżowy) i takiego, które jest energooszczędne.

Wyposaż swój dom i biuro w oczyszczacz powietrza Eoleaf

Ciężko pracujemy, aby zapewnić, że oferujemy tylko najbardziej zaawansowane technologie na dzisiejszym rynku, dzięki czemu możesz korzystać z najlepszych dostępnych urządzeń filtrujących. Zacznij oddychać czystszym powietrzem dzięki oczyszczaczowi powietrza Eoleaf.

Aby uzyskać więcej informacji na temat wyboru oczyszczacza powietrza, zapoznaj się z naszym szczegółowym przewodnikiem zakupu . Zachęcamy również doskontaktowania się z naszym zespołem ekspertów ds. oczyszczania powietrza w przypadku jakichkolwiek pytań.

Często zadawane pytania

Jak często należy wymieniać filtry z węglem aktywnym w oczyszczaczach powietrza?

Ta odpowiedź zależy od modelu oczyszczacza powietrza. Zawsze zaleca się przestrzeganie zaleceń producenta dotyczących wymiany filtrów. Filtr z węglem aktywnym Eoleaf znajduje się w naszych blokach filtrów, które zawierają 8 różnych technologii filtracji. Dzięki temu wymiana filtra jest łatwa: wystarczy wymienić cały blok raz w roku.

Jakie czynniki wpływają na żywotność filtra z węglem aktywnym?

Ogólnie rzecz biorąc, żywotność filtrów zależy od kilku różnych czynników, z których niektóre obejmują użytkowanie, temperaturę i wilgotność. Im częściej oczyszczacz powietrza jest używany, tym szybciej zużywa się jego filtr. Drastyczne zmiany temperatury i wilgotności również skracają żywotność filtra i najlepiej ich unikać.

Jak filtry z węglem aktywnym wypadają w porównaniu z innymi technologiami filtracji powietrza, takimi jak filtry HEPA?

Filtry z węglem aktywnym są jedną z podstawowych technologii, które powinny znajdować się we wszystkich wysokiej jakości oczyszczaczach powietrza. Węgiel aktywny jest jedną z najskuteczniejszych metod usuwania zanieczyszczeń chemicznych (takich jak lotne związki organiczne) i nieprzyjemnych zapachów z powietrza w pomieszczeniach. Z drugiej strony filtry HEPA są również istotną technologią filtracji powietrza i są ukierunkowane na alergeny i zanieczyszczenia drobnymi cząsteczkami (PM10, PM2.5 i PM0.1). Żaden z tych filtrów nie wykonuje funkcji drugiego, więc zakup urządzenia wyposażonego w oba jest wysoce zalecany w celu dokładnej filtracji powietrza.

Czy filtry z węglem aktywnym mogą być używane zarówno w domowych, jak i komercyjnych systemach filtracji powietrza?

Tak! Najważniejszą kwestią, o której należy pamiętać, jest upewnienie się, że urządzenie jest odpowiednio dobrane do przestrzeni. Eoleaf sprzedaje urządzenia dostosowane do pomieszczeń o różnej wielkości, od kawalerek (dla których idealny jest NeoPur 400 ) po większe przestrzenie komercyjne (dla których najlepiej nadaje się AltaPur 700 ).

Czy stosowanie filtrów powietrza z węglem aktywnym wiąże się z jakimkolwiek ryzykiem dla zdrowia?

Stosowanie filtrów powietrza z węglem aktywnym jest całkowicie bezpiecznym sposobem zwalczania zanieczyszczeń chemicznych (LZO) i nieprzyjemnych zapachów w pomieszczeniach. Jedyne zagrożenia dla zdrowia związane z używaniem oczyszczacza powietrza wynikają z niewłaściwej pielęgnacji i konserwacji. Korzystanie z urządzenia, które nie było regularnie wymieniane, może powodować uwalnianie zanieczyszczeń z powrotem do powietrza w pomieszczeniu, powodując potencjalne zagrożenie dla zdrowia. Dlatego Eoleaf nie może wystarczająco podkreślić, jak ważna jest coroczna wymiana filtrów.

Jak mogę zmaksymalizować żywotność filtra z węglem aktywnym w moim systemie oczyszczania powietrza?

Najlepszym sposobem na wydłużenie żywotności filtrów jest dbanie o nie! Kilka sposobów na to to regularna wymiana filtrów oraz unikanie zmian temperatury i wysokiego poziomu wilgotności. Ponadto zakup wysokiej jakości urządzenia, które jest trwałe, to świetny sposób na zapewnienie, że otrzymujesz również wysokiej jakości filtry.

Odniesienia

¹ Myers, P. D. (2018, 31 stycznia). Filtry powietrza z węglem aktywnym: Jak działają? Blog Molekule. Retrieved February 17, 2023, from https://molekule.com/blog/activated-carbon-air-filter/ 

² National Research Council (US) Safe Drinking Water Committee. Woda pitna i zdrowie: Tom 2. Waszyngton (DC): National Academies Press (USA); 1980. IV, An Evaluation of Activated Carbon for Drinking Water Treatment. Dostępne na stronie: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK234593/ 

³ Sujiono, E. H., Zabrian, D., Zurnansyah, Mulyati, Zharvan, V., Samnur, & Humairah, N. A. (2022). Wytwarzanie i charakterystyka węgla aktywnego z łupin orzecha kokosowego przy użyciu zmiennej aktywacji chemicznej do oczyszczania ścieków. Results in Chemistry, 4, 100291. doi:10.1016/j.rechem.2022.100291

⁴ Maximoff, S. N., Mittal, R., Kaushik, A., & Dhau, J. S. (2022). Ocena wydajności sorbentów z węglem aktywnym do oczyszczania powietrza w pomieszczeniach podczas normalnych i gwałtownych pożarów. Chemosphere, 304, 135314. doi:10.1016/j.chemosphere.2022.135314

⁵ Swenberg JA, Moeller BC, Lu K, Rager JE, Fry RC, Starr TB. Badania nad rakotwórczością formaldehydu: 30 lat badań nad sposobem działania, epidemiologią i oceną ryzyka zachorowania na raka. Toxicol Pathol. 2013 Feb;41(2):181-9. doi: 10.1177/0192623312466459. Epub 2012 Nov 16. PMID: 23160431; PMCID: PMC3893912.

⁶ McMichael AJ. Carcinogenicity of benzene, toluene and xylene: epidemiological and experimental evidence. IARC Sci Publ. 1988;(85):3-18. PMID: 3053447.

⁷ Lim, D.-H., Son, Y.-S., Kim, Y.-H., Kukkar, D., & Kim, K.-H. (2022). Lotne związki organiczne uwalniane w głównym dymie papierosów z kapsułkami smakowymi. Environmental Research, 209, 112866. doi:10.1016/j.envres.2022.112866

⁸ Lu F, Yu M, Chen C, Liu L, Zhao P, Shen B, Sun R. The Emission of VOCs and CO from Heated Tobacco Products, Electronic Cigarettes, and Conventional Cigarettes, and Their Health Risk. Toxics. 2021 Dec 28;10(1):8. doi: 10.3390/toxics10010008. PMID: 35051050; PMCID: PMC8781168.