Filter School
Module One

Школа фильтрации: Первый модуль

Серия «Школа фильтрации», проводимая компанией Camfil, позволяет вернуться на школьную скамью в течение следующих нескольких лет и изучить основы фильтрации, пройти дополнительное обучение или просто ознакомиться с последними достижениями в этой области. Или же, если фильтрация для вас сфера совершенно незнакомая, наши статьи позволят вам пройти «курс молодого бойца» по этой тематике. 

Вот уже много лет компания Camfil проводит собственные образовательные курсы (школы) по фильтрации для просвещения сотрудников и заказчиков об интереснейшем мире технологий фильтрации воздуха, а также о том, зачем нам нужны решения для очистки воздуха. Представленные в этой серии модули являются очень обобщенными по своей сути. Они направлены на изучение основ. Для простоты понимания предметы описываются простым языком.

Мы бы хотели, чтобы учебный класс был ближе к вам, прямо на нашем веб-сайте, где мы могли бы рассказывать о нашем бизнесе в рамках восьми отдельных модулей.

Взвешенные в воздухе загрязнения – почему нам нужен чистый воздух

Загрязняющие вещества, взвешенные в наружном воздухе или в воздухе помещений, могут иметь быть в форме твердых частиц – как твердые примеси, пыль или сажа – или в форме газов и паров. Другие взвешенные в воздухе загрязняющие вещества имеют жидкую форму – дымка, туман или капли. Ядерные аварии могут быть источником радиоактивного загрязнения.

Загрязнения могут быть природного происхождения или образовываться в результате деятельности человека. Их можно разделить на первичные и вторичные. Первичные загрязнения образуются в ходе технологического процесса или формируются в результате деятельности человека, например, окись углерода из выхлопов двигателей или диоксид серы от сжигания угля и нефти или оксиды азота в процессе высокотемпературного горения. Вторичные загрязнения не выпускаются напрямую, а формируются при реакции или взаимодействии друг с другом первичных загрязнений. В качестве примера можно привести приземной слой озона.

Загрязнение воздуха вызывает проблемы со здоровьем и причиняют существенный вред. По оценкам, только в Европе из-за загрязнения атмосферы затрачиваются сотни миллионов евро в год в связи с инфекциями глаз и дыхательными инфекциями, раком легких и сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также из-за общего вреда окружающей среде.

По оценкам, загрязнение атмосферы в Европе вызывает до 500 000 преждевременных смертей в год. В мировом масштабе цифры не менее тревожные: по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) более двух миллионов человек умирают преждевременно каждый год из-за воздействия загрязнения воздуха.

Источники взвешенных в воздухе частиц

Существует два основных источника твердых примесей в воздухе, которым мы дышим. Некоторые твердые примеси образуются естественным путем из морских брызг, песка пустынь, живой растительности, а также в результате лесных и луговых пожаров. Некоторые частицы являются важными, например взвешенная в воздухе пыльца или очень мелкие частицы пыли, на которых конденсируются водяные пары, образуя дождь. Также существуют антропогенные частицы (образующиеся в результате деятельности человека), источниками которых являются процессы сгорания и промышленные выбросы, содержащие неблагоприятные загрязнения и причиняющие вред окружающей среде.

Крупнейшим источником взвешенных частиц являются автомобили, дизельные двигатели которых выбрасывают значительные объемы твердых примесей. В 2012 году Международное агентство по изучению рака (МАИР) в составе ВОЗ классифицировало выхлопы дизельных двигателей как канцерогенные для людей. Ранее такие выхлопы оценивались как «вероятно канцерогенные».

Твердые примеси и другие взвешенные в воздухе загрязнения проникают в помещения через открытые окна и двери, а также через системы вентиляции, в которых нет эффективных фильтров. В помещении они смешиваются с коктейлем из других внутренних загрязнений, которые могут в нем находиться.

Вот почему воздух в наших помещениях может быть загрязнен намного серьезнее – в 50 раз сильнее, чем загрязнение воздуха на улице. Он является источником повышенных рисков для здоровья юных, престарелых и хронически больных людей, особенно в городах и районах с интенсивным дорожным движением. Фильтры для очистки воздуха внутри помещений – например, в коммерческих и общественных зданиях, а также на производственных предприятиях – являются крупнейшим направлением работы компании Camfil.

Размеры и состав частиц

Твердые частицы в атмосфере имеют очень разнообразный состав и размер. Они могут иметь размеры от нескольких нанометров (нм, одной миллиардной доли метра) до сотен микрометров (мкм, одной миллионной доли метра).

Частицы обычно делятся по размеру на два класса: мелкие частицы диаметром менее 2,5 мкм и крупные частицы диаметром больше 2,5 мкм. Крупные частицы возникают естественным путем, а вот источником мелких частиц является деятельность человека. Наконец, у нас есть частицы, которые чрезвычайно малы, например сверх мелкие частицы, размер которых составляет менее одной тысячной миллиметра (0,1 мкм). Размер наночастиц меньше 50 нм (иногда к их числу относят частицы размером 1-100 нм).

Измерение взвешенных в атмосфере частиц

Самым распространенным способом измерения и описания взвешенных в атмосфере частиц является определение их массы и разделение их на две фракции – PM10 (частицы меньше 10 мкм) и PM2,5 (частицы меньше 2,5 мкм). Эти фракции определяют предельные значения для определения качества воздуха, но их недостаточно для описания того, какими фактически являются частицы, поскольку они не указывают их характеристики, фактический размер и (или) химический состав, а эти параметры имеют важнейшее значение для определения их воздействия на здоровье. Другой проблемой является то, что взвешенная в атмосфере пыль содержит большое число мелких частиц, у которых практически нет массы или объема. Измерение массы (веса) таких частиц может только ввести в заблуждение.

Вот почему все чаще применяется способ подсчета количества частиц в качестве дополнения к их массе (PM10, PM2,5). Для этого требуется счетчик частиц, электронный прибор, в котором воздух проходит через луч лазера. Когда частицы проходят через луч, счетчик измеряет их отражение. Чем больше частица, тем больше отражение. При этом счетчик подсчитывает количество частиц и измеряет их размер.

Другой способ измерения со держания частиц – использовать сканирующий электронный микроскоп. Частицы собираются на специальные заготовки для образцов для дальнейшего анализа. Анализ позволяет получить подробные сведения о количестве, размере и форме частиц. Отдельные частицы можно проанализировать с точки зрения различных элементов в их составе.

Метод с использованием сканирующего электронного микроскопа позволяет определять такие взвешенные в воздухе загрязнения, как споры плесени, пыль и биологические вещества, которые могут представлять риск для здоровья людей в домах и на рабочих местах. Данный метод обычно используется для улучшения качества воздуха в помещениях школ и больниц. При проведении стандартных измерений на месте частицы собираются как минимум в двух точках: из наружного воздуха и в воздуховоде вентиляции после воздушного фильтра. Сравнивая результаты из этих двух источников, можно определить эффективность фильтра. Измерения можно произвести в нескольких разных местах, чтобы определить источник проблем с качеством воздуха в помещении.

Почему нам нужен чистый воздух

Воздушные фильтры необходимы для обеспечения здоровой среды в помещениях. Воздушные фильтры защищают людей, технологические процессы и операции. Они защищают производимую продукцию и вентиляционные системы зданий. Иногда фильтрация воздуха также применяется для защиты окружающей среды.

Некоторые взвешенные в воздухе загрязнения поступают извне, другие же формируются в помещениях. Их источниками могут быть производственные процессы или выполняемая нами деятельность. В качестве примеров можно привести тепло, окись углерода и пыль.

Главная задача системы вентиляции заключается в удалении взвешенных в воздухе загрязнений для поддержания чистоты воздуха в помещениях. Воздух (вытяжной воздух) удаляется из комнат и фильтруется перед прохождением черед установку обработки воздуха, что позволяет защитить установку и ее внутренние компоненты. После установки обработки воздуха он выводится за пределы здания.

Наружный воздух поступает в здание и фильтруется перед прохождением через змеевик нагрева/охлаждения и установку обработки воздуха, после чего он подается в комнаты (приточный воздух). Приточный воздух также может быть подвергнут дополнительной фильтрации.

Очиститель воздуха можно использовать в дополнение к существующей системе вентиляции, чтобы еще больше улучшить качество воздуха в помещении. Например, на производственных предприятиях очистители воздуха (установленные на стены или потолки, либо отдельно стоящие) могут обеспечить сокращение затрат на энергию, повышение эффективности производства и формирование более здоровой рабочей среды, в которой будет меньше пыли и вредных твердых примесей. В домах и школах очистители воздуха сокращают количество взвешенных в воздухе твердых примесей и улучшают качество воздуха в помещениях.

Wrapping it all up
In summary, airborne pollutants cause billions in damage, no matter which currency you calculate it in. They have negative effects on our health and well-being. A growing number of studies confirm that particulates have serious health impacts. Reducing the number of airborne particulates reduces the health risks. Atmospheric dust contains a very large number of fine particles that are invisible to the naked eye. Air filters protect people, processes, manufactured goods, the building ventilation system and the outdoor environment.