فیلتر هپا یکی از تجهیزات تصفیه هوا و از تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی است.
مکانیزم عمل فیلترهای HEPA
استفاده از فیلترهای هپا یکی از پر طرفدارترین و موثرترین روش های تصفیه هوا است. HEPA مخفف عبارت High Efficiency Particulate Air به معنای حذف ذرات معلق هوا با راندمان بالا است. سیستم هایی که مجهز به فیلتر هپا هستند قادر به جذب 99.7% از ذرات معلق با اندازه بزرگتر از 0.03 میکرون می باشند. این درحالی است که زیان آور ترین ذرات معلق که ممکن است در هوای اطراف ما وجود داشته باشد از 0.03 میکرون بزرگتر هستند و توسط فیلترهای هپا به شکل موثری حذف می شوند.
فیلترهای هپا با قدرت و دقت بالایی که در جذب آلاینده های معلق هوا دارد ، هوای اطراف را تصفیه کرده و هوایی پاک و مطبوع برای تنفس مهیا می کند. ذرات آزبست ، باکتری ها و ذرات گرد و غبار توسط فیلترهای هپا تصفیه شده و از هوای اطراف حذف می شوند.
هوای اطراف بعد از ورود به دستگاه تصفیه هوا از فیلتر هپا عبور کرده و وارد فضای اتاق می گردد و این گردش به طور مداوم ادامه دارد. به این ترتیب 99.7% از ذرات معلق موجود در هوا با عبور ازمنافذ بسیار ریز فیلتر هپا حذف می شوند. تکنولوژی هپا در سال 1940 ابداع شد و امروزه نیز در حال توسعه و پیشرفت است. استفاده از این تکنولوژی در دستگاههای تصفیه هوا باعث افزایش راندمان و کارایی این سیستم ها شده است.
علاوه بر این بسیاری از پزشکان و متخصصان برای کاهش علایم آسم و آلرژی استفاده از این فیلترها را توصیه میکنند. همچنین فیلترهای هپا یکی از از مهمترین تجهیزات مورد استفاده در اتاقهای عمل جهت استریل کردن هوای اتاق و حذف باکتری ها و ویروس ها است.
ساختار فیلترهای هپا
یک فیلتر کاغذ مانند با منافذ بسیار ریز را در نظر بگیرید که ذرات معلق بالاتر از 0.03 میکرون قادر به عبور از این منافذ نباشند. این تعریف ساده ای از فیلتر هپاست. اما اگر فقط یک ورق از این فیلتر را در دستگاه تصفیه هوا قرار دهیم ، به دلیل سطح تماس بسیار کم ، میزان هوای تصفیه شده بسیار ناچیز خواهد بود و علاوه براین ، منافذ خیلی زود به وسیله آلاینده های هوا مسدود می گردند و می بایست فیلتر را تعویض کنیم. حال اگر مساحت این ورق را دوبرابر کنیم ، طبیعی است که سطح تماس دوبرابر شده و میزان هوای تصفیه شده و همچنین عمر فیلتر نیز دوبرابر خواهد شد. اما افزایش مساحت فیلتر تا کجا امکانپذیر است؟ حالا تصور کنید که شروع به تا کردن این کاغذ فیلتر به شکل آکاردئونی کنیم. یعنی آن را به جلو و عقب تا کنیم طوری که سطح بسیار بزرگی از فیلتر را در فضای بسیار کوچکی قرار دهیم. به این ترتیب می توانیم مساحت بیشتری از ورقه ها را در یک فضای اندک جای دهیم. این همان روشی است که در طراحی فیلترهای هپا به کار رفته است و امروزه در برخی از سیستم های تصفیه هوا فیلترهایی به مساحت 40 متر مربع را به همین روش در سیستم جای می دهند. البته توجه داشته باشید که مواد به کار رفته در فیلتر های هپا نوعی فیبر کاغذ مانند از جنس پلیمر است.
بر خلاف تصور اولیه ، فیلترهای هپا مانند یک صافی عمل نمی کنند. فیلترهای هپا بیشتر به نوعی الیاف بسیار نازک که به شکلی نامنظم در هم تنیده شده اند شبیه هستند. هوای وارد شده به سیستم ، می بایست از هزاران پیچ و خم موجود در این الیاف راه خود را پیدا کند. هدف فیلتر هپا جذب ذرات بسیار ریز آلاینده است و طراحی آن به نوعی است که به سه روش به صورت همزمان ، از عبور آلاینده ها جلوگیری می کند:
1 – جلوگیری از عبور ذرات (interception)
ذرات کوچکتر از 100 نانومتر ، هنگام عبور جریان هوا از لابلای الیاف ، با برخورد به تقاطع الیاف ها به آن گیرکرده و می چسبند و سپس شعاع هوا با انعطاف و تغییر مسیر ، از فیلتر خارج می شود.
2 – گیرافتادن ذرات به علت تراکم بافت الیافی (Impact)
ذرات بزرگتر از 1 میکرون ، بعلت بافت بسیار متراکم فیلتر ، در آن جاگیر می شوند و جریان هوا با حرکت منحنی از راههای باز میان فیلتر عبور می کند. این مکانیزم با پخش شدن و از هم بازشدن الیاف ، کاهش میابد و با سرعت جریان هوا افزایش می یابد.
3 – انتشار و پراکندگی (Diffusion)
جهت حرکت ذرات ریز تر از 1/0میکرون ، بعلت برخورد با مولکولهای گازی به طور مداوم تغییر می کند و یک مسیر نامنظم و پر از انحنا را طی می کنند که باعث کاهش سرعت آنها شده و این تاخیر باعث بالا رفتن احتمال توقف و گیرکردن ذرات معلق در درون فیلتر می شود. این روش در جذب ذرات معلق با قطر کمتر از 1/0 میکرون ، بسیار موثر است. همانطور که گفته شد ، ذرات بزرگتر از 4/0 میکرون نیز با دو روش مسدود کردن و تراکم جذب می شوند. ذرات بین این دو اندازه (حدود 3/0 میکرون) بیشترین آمار جذب شوندگی در لابلای الیاف فیلتر را دارند که توسط هر سه عامل ذکر شده ، در فیلتر گیر می افتند.
به توجه به عملکرد فیلتر هپا در میابیم که این تکنولوژی قادر به حذف موثر بو و گازهای شیمیایی موجود در هوا نیست. چرا که گازهای شیمیایی و بخارات بد بو در فاز مولکولی هستند و مولکولها به راحتی از منافذ فیلتر هپا عبور می کنند. به همین دلیل تمامی سیستم های تصفیه هوای مجهز به فیلترهپا دارای فیلتر کربن فعال نیز هستند. مکانیزم عمل فیلترهای کربن فعال
