بررسی انواع ذرات معلق در هوا و نقش فیلتر های مختلف در حذف آنها
مقدمه
آلودگی هوا یکی از چالش‌های بزرگ بهداشت عمومی و محیط زیست است که ناشی از ذرات معلق، باکتری‌ها، ویروس‌ها و آلاینده‌های شیمیایی است. به‌منظور کاهش اثرات مضر و حذف ذرات معلق در هوا، از فناوری‌های متعددی مانند فیلتر های HEPA، نور UV، یونیزه کننده ها و پلاسمای سرد استفاده می‌شود. این مقاله به بررسی انواع ذرات در هوای آلوده و عملکرد فیلترهای مختلف در حذف آنها می‌پردازد.
۱. ویروس‌ها و روش‌های حذف آنها
ویروس‌ها: تهدیدی جدی برای سلامتی
ویروس‌ها، از جمله کرونا ویروس و HIV، با اندازه‌های بسیار کوچک، قابلیت انتقال سریع در هوا را دارند و به تجهیزات تخصصی برای حذف نیاز دارند.
فناوری یو وی
- اثربخشی در حذف ویروس‌ها: نور UV قادر است ویروس‌هایی مانند کرونا ویروس را با اثربخشی ۹۹.۹٪ در ۲ دقیقه حذف کند. همچنین، ویروس HIV بین ۲۰ تا ۴۰٪ در مدت زمان مشخصی غیرفعال می‌شود.
فیلتر هپا
- اثربخشی: فیلترهای HEPA می‌توانند ذرات ویروسی بسیار کوچک را حذف کنند. برای مثال، SARS-CoV-2 با راندمان ۸۵.۳۸٪ در ۵ دقیقه، ۹۶.۰۳٪ در ۱۰ دقیقه و ۹۹.۹۷٪ در ۳۵ دقیقه حذف می‌شود.
یونیزه کننده ها
- اثربخشی: ویروس آنفلوآنزا بیش از ۹۹٪ حذف می‌شود و کرونا ویروس نیز بین ۲۰٪ تا ۸۰٪ کاهش می‌یابد.
پلاسما سرد
- اثربخشی: ویروس SARS-CoV-2 در زمان‌های کوتاهی همچون ۷۴ ثانیه با راندمان ۹۴٪ حذف می‌شود. ویروس HIV نیز با راندمان ۷۳.۲٪ در مدت زمان کوتاهی غیرفعال می‌شود.
۲. باکتری‌ها و عملکرد فیلترها
باکتری‌ها: عوامل بیماری‌زا
باکتری‌ها از جمله عوامل آلوده‌کننده هوا هستند که می‌توانند باعث بیماری‌های جدی شوند.
فناوری UV
- اثربخشی: نور UV قادر است ۱۰۰٪ باکتری‌ها را در مدت زمان ۳۰ دقیقه غیرفعال کند.
فیلتر هپا
- حذف ذرات باکتریایی: این فیلترها قادر به حذف ذرات با قطر ۰.۳ میکرون با راندمان ۹۹.۹۷٪ هستند.
یونیزه کننده ها
- اثربخشی: باکتری‌های مقاوم به دارو و گونه‌های مختلف باکتریایی، مانند Clostridioides difficile و باکتری‌های مقاوم به چند دارو، بین ۹۴٪ تا ۹۸٪ کاهش می‌یابند.
فناوری پلاسمای سرد
- اثربخشی: باکتری‌ها با راندمان ۹۴٪ در شرایط پلاسمای سرد از بین می‌روند.
۳. هاگ‌ها و قارچ‌ها
هاگ‌ها و مقاومت آنها در هوا
هاگ‌ها و قارچ‌ها از جمله ذرات مقاوم در هوا هستند که نیاز به روش‌های قدرتمند برای حذف دارند.
فناوری یو وی
- اثربخشی: نور UV می‌تواند قارچ‌ها را با راندمان ۳۲.۴۷٪ کاهش دهد.
فیلتر هپا
- حذف هاگ‌ها: اطلاعات دقیقی در این جدول ارائه نشده است، اما فیلتر هپا به‌طور کلی در حذف ذرات بزرگتر مانند هاگ‌ها بسیار موثر است.
یونیزه‌کننده‌ها
- اثربخشی: قارچ‌ها با این فناوری به میزان قابل توجهی کاهش می‌یابند.
پلاسما سرد
- اثربخشی: هاگ‌های Bacillus subtilis با راندمان ۹۹.۹۹٪ در ۱۰ دقیقه غیرفعال می‌شوند.
۴. ذرات PM و آلاینده‌های شیمیایی
PM2.5 و PM10
ذرات معلق PM2.5 و PM10 از آلاینده‌های خطرناک هوا هستند که به‌راحتی وارد سیستم تنفسی می‌شوند.
فناوری UV
- اثربخشی: داده‌ای در جدول ذکر نشده است.
سیستم‌های UV با تابش نور فرابنفش بر میکروب‌ها و ویروس‌ها، ساختار DNA یا RNA آنها را تخریب کرده و باعث غیرفعال‌سازی آنها می‌شوند. این روش برای استریل‌سازی هوا در بیمارستان‌ها و آزمایشگاه‌ها پرکاربرد است.
فیلتر تصفیه هوا HEPA
- اثربخشی: فیلتر HEPA با راندمان ۳۷.۳۵٪ PM2.5 و ۵۲.۳۵٪ PM10 را حذف می‌کند.
فیلترهای HEPA (High-Efficiency Particulate Air) قادر به حذف ۹۹.۹۷٪ از ذرات بزرگتر از ۰.۳ میکرون هستند. این فیلترها از سه مکانیزم اصلی استفاده می‌کنند:
- جذب (Interception): ذرات بزرگ به‌دلیل برخورد با فیبرهای فیلتر گیر می‌کنند.
- برخورد (Impaction): ذرات متوسط به فیبرها برخورد کرده و به دام می‌افتند.
- پراکندگی (Diffusion): ذرات کوچک‌تر به‌دلیل حرکت براونی با فیبرها برخورد کرده و گیر می‌افتند.
این مکانیزم‌ها باعث می‌شوند فیلترهای هپا برای حذف ذرات معلق، آلرژن‌ها، و حتی میکروب‌ها مؤثر باشند. برخی از دستگاه‌های تصفیه هوا از فیلترهای کربن فعال به‌همراه HEPA برای حذف بوها و گازهای مضر نیز استفاده می‌کنند.
یونیزه کننده ها و پلاسما سرد
- اثربخشی: این فناوری‌ها برای حذف PM موثر هستند، اما درصد خاصی در جدول ارائه نشده است.
یونیزه کننده ها با ایجاد یون‌های منفی باعث می‌شوند ذرات معلق به‌هم چسبیده و از هوای آلوده خارج شوند. این فناوری برای کاهش ذرات معلق مؤثر است اما در برخی موارد ممکن است اوزون تولید کند که برای سلامتی زیان‌آور است.
آلاینده‌های شیمیایی (NOx و SOx)
- فناوری UV و HEPA: اطلاعات خاصی ارائه نشده، اما یونیزه‌کننده‌ها می‌توانند بیش از ۹۶٪ از NOx و SOx را حذف کنند.
- پلاسمای سرد: راندمان حذف NOx و SOx به ترتیب ۷۲.۶٪ و ۸۰.۶۷٪ است.
پلاسما سرد با تولید یون‌های فعال می‌تواند میکروب‌ها و ذرات آلاینده در آلودگی هوا را تجزیه کند و برای استریل‌سازی و حذف بوهای نامطبوع مؤثر است.
این مقالات را هم مطالعه نمایید:
فیلتراسیون هوای آلوده با فناوری پلاسمای سرد
جمع بندی
استفاده از فناوری‌های مدرن مانند UV، هپا ، یونیزه کننده ها و پلاسمای سرد نقش موثری در بهبود کیفیت هوای محیط‌های داخلی دارد. انتخاب بهترین فناوری بستگی به نوع آلاینده‌های موجود دارد و ترکیب این روش‌ها می‌تواند عملکرد بهینه‌تری ارائه دهد.
با توجه به افزایش نگرانی‌ها درباره آلودگی هوا ، توجه به فناوری های تصفیه هوا و نقش آنها در سلامتی افراد ضروری است.