هواء عالي كفاءة الجسيمات

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
فلتر هيبّا مع وصف الوظائف

الهواء عالي كفاءة الجسيمات (هيبّا)[1] ويعرف أيضًا باسم امتصاص الجسيمات عالي الكفاءة[2] هو معيار كفاءة لمصفاة الهواء.[3]

يجب على المصافي (أو المرشحات) التي تحقق معيار هيبّا أن تصل إلى مستويات محددة من الكفاءة. تتطلب المعايير الشائعة أن تزيل مصفاة هيبّا -من الهواء الذي يمر عبرها- على الأقل 99.95% (المعيار الأوروبي)[4] أو 99.97% (الجمعية الأمريكية لمهندسي الميكانيك، ووزارة الطاقة الأمريكية)[5][6] من الجسيمات التي يساوي قطرها 0.3 ميكرومترًا؛[7] مع زيادة فعالية التصفية لكل من أقطار الجسيمات الأكبر والأصغر من 0.3 ميكرومتر.

بدأ تداول مرشحات هيبا تجاريًّا في خمسينيات القرن العشرين، وأصبح المصطلح الأصلي علامةً تجاريةً ليصبح لاحقًا مصطلحًا عامًّا يصف المرشحات عالية الكفاءة.[8] تستخدم مرشحات هيبا في التطبيقات التي تتطلب التحكم بالتلوث، كصناعة سواقات الأقراص، والأجهزة الطبية، وأنصاف النواقل، والمنتجات النووية والغذائية والدوائية، وكذلك في المشافي[9] والبيوت والمركبات.

آلية العمل[عدل]

تتألف مرشحات (مصافي) هيبا من طبقة من الألياف المرتبة عشوائيًّا.[10] تتألف الألياف عادةً من اللدائن المدعمة بألياف زجاجية (فايبرغلاس) وتمتلك أقطارًا بين 0.5 و2.0 ميكرومترًا. العوامل الرئيسية المؤثرة على عملها هي قطر الألياف، وسماكة المرشح، والسرعة الوجهية. فراغ الهواء بين ألياف مرشحات هيبا يكون عادةً أكبر بكثير من 0.3 ميكرومترًا. الافتراض الشائع بأن المرشح يتصرف كغربال تمر عبره الجسيمات الأصغر من الفتحة الأكبر هو افتراض خاطئ وغير عملي. على عكس مرشحات الأغشية ذات حجم النتوءات هذا، حيث لا يمكن للجسيمات بعرض أكبر فتحة أو مسافة بين الألياف أن تمر على الإطلاق، فإن مرشحات هيبا مصممة لاستهداف ملوثات وجسيمات أصغر بكثير. تحتجز هذه الجسيمات (تعلق في ليف) عن طريق مزيج من هذه الآليات الثلاث التالية:

الانتشار[عدل]

آلية تعزيز تنتج عن اصطدام الجسيمات الأصغر مع جزيئات الغاز، وخاصة تلك الجسيمات الأصغر من 0.1 ميكرومتر، والتي تعاق حركتها بالتالي وتتأخر في طريقها عبر المرشح، هذا السلوك مشابه للحركة البراونية ويرفع احتمالية إيقاف الجسيم إما عن طريق الاعتراض أو الانحشار؛ تصبح هذه الآلية هي المسيطرة عند تدني تدفق الهواء.

الاعتراض[عدل]

تصبح الجسيمات التي تجري في خط من الجريان في تيار الهواء على قرب نصف قطر من ليف ما فتلتصق به.

الانحشار[عدل]

لا تستطيع الجسيمات الأكبر تفادي الألياف باتباع الحدود المنحنية لتيار الهواء وتجبر على الانغراز في إحدى تلك الألياف بشكل مباشر؛ يزداد هذا الأثر مع انخفاض انفصال الألياف وزيادة سرعة تدفق الهواء.

يسيطر الانتشار في الجسيمات دون قطر 0.3 ميكرومتر، في حين يسيطر الاعتراض والانحشار فوق 0.4 ميكرومتر.[11] فيما بينهما، قرب حجم الجسيمات الأكثر اختراقًا 0.21 ميكرومتر، كل من الانتشار والاعتراض غير فعالين بالمقارنة.[12] لأن هذه هي النقطة الأضعف في أداء المرشح؛ تستخدم مواصفات هيبّا اعتراض الجسيمات قرب هذا الحجم (0.3 ميكرومتر) لتصنيف المرشح.[11] على كل فإنه من الممكن للجسيمات الأصغر من حجم الجسيمات الأكثر اختراقًا ألا تمتلك كفاءة تصفية أكبر من حجم الجسيمات الأكثر اختراقًا؛ يرجع ذلك إلى حقيقة أن هذه الجسيمات تتصرف كمواقع بذرية لتكاثف وتشكل الجسيمات قرب حجم الجسيمات الأكثر اختراقًا.[12]

ترشيح الغازات[عدل]

تُصمم مرشحات هيبّا لإعاقة كل الجسيمات الدقيقة بكفاءة، ولكنها لا ترشح جزيئات الغازات والروائح. تدعو الظروف التي تتطلب ترشيح المركبات العضوية المتطايرة، والأبخرة الكيميائية، ودخان السجائر، وروائح الحيوانات الأليفة و/أو الريح الناتجة عن الهضم لاستخدام كربون نشط (فحم نشط) أو نوع آخر من المرشحات بدلًا من أو إضافةً إلى مرشح هيبّا.[13] تعرف مرشحات أقمشة ألياف الكربون -التي يدعى أنها أكثر فعالية بمرات من شكل الكربون النشط الحبيبي في امتصاص الملوثات الغازية- باسم مرشحات هيغا (امتصاص عالي الكفاءة للغازات) وقد طورت في الأصل من قبل الجيش البريطاني كوسيلة دفاع ضد الحرب الكيماوية.[14][15]

مرشح أولي ومرشح هيبّا[عدل]

يمكن استخدام مرشح هيبّا إلى جوار مرشح أولي قبله (عادةً كربون نشط) لزيادة عمر الاستخدام لمرشح هيبّا الأكثر تكلفة.[16] في هذه الحالة، تتكون أول مرحلة من عملية الترشيح من مرشح أولي يزيل معظم الغبار والشعر وملوثات بّي إم 10 وحبات الطلع من الهواء. يأتي مرشح هيبّا عالي الجودة في المرحلة الثانية، ليصفي الهواء من الجسيمات الأدق التي تهرب من المرشح الأولي.

انظر أيضًا[عدل]

مراجع[عدل]

  1. ^ HEPA Company glossary of terms نسخة محفوظة 20 أبريل 2020 على موقع واي باك مشين.
  2. ^ Originally 'High Efficiency Particulate Arrestment - see thefreedictionary.com نسخة محفوظة 20 أبريل 2020 على موقع واي باك مشين.
  3. ^ "Efficiency of the HEPA air filter: HEPA filter quality and bypassing". www.air-purifier-power.com. مؤرشف من الأصل في 20 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 05 يونيو 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. ^ European Standard EN 1822-1:2009, "High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA)", 2009
  5. ^ American Society of Mechanical Engineers, ASME AG-1a–2004, "Addenda to ASME AG-1–2003 Code on Nuclear Air and Gas Treatment", 2004
  6. ^ Barnette, Sonya. "Specification for HEPA Filters Used by DOE Contractors — DOE Technical Standards Program". www.standards.doe.gov (باللغة الإنجليزية). مؤرشف من الأصل في 20 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 05 يونيو 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ Guidance for Filtration and Air-Cleaning Systems to Protect Building Environments from Airborne Chemical, Biological, or Radiological Attacks (PDF). Cincinnati, OH: المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية. April 2003. صفحات 8–12. doi:10.26616/NIOSHPUB2003136. مؤرشف (PDF) من الأصل في 10 فبراير 2020. اطلع عليه بتاريخ February 9, 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  8. ^ Gantz, Carroll (2012-09-21). The Vacuum Cleaner: A History (باللغة الإنجليزية). McFarland. صفحة 128. ISBN 9780786493210. مؤرشف من الأصل في 18 مايو 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  9. ^ "About HEPA". hepa.com. مؤرشف من الأصل في 20 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 05 يونيو 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  10. ^ Gupta (2007). Modern Trends in Planning and Designing of Hospitals: Principles and Practice. Jaypee Brothers Medical Publishers (P) Ltd. صفحة 199. ISBN 978-8180619120. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  11. أ ب Woodford, Chris. "HEPA Filters". Explain That Stuff. مؤرشف من الأصل في 20 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 30 يوليو 2016. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  12. أ ب Roza, R. A. (1982-12-01), Particle size for greatest penetration of HEPA filters - and their true efficiency, California: Lawrence Livermore National Laboratory, OSTI 6241348, 6241348 الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); الوسيط |separator= تم تجاهله (مساعدة)CS1 maint: ref=harv (link)
  13. ^ Khan, Faisal I; Kr. Ghoshal, Aloke (November 2000). "Removal of Volatile Organic Compounds from polluted air" (PDF). Journal of Loss Prevention in the Process Industries. 13 (6): 527–545. doi:10.1016/S0950-4230(00)00007-3. مؤرشف من الأصل (PDF) في 15 فبراير 2017. اطلع عليه بتاريخ 30 يوليو 2016. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  14. ^ Glover, N. J. (2002). "Countering chemical and biological terrorism". Civil Engineering. 72 (5): 62. ProQuest 228557557. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة); templatestyles stripmarker في |المعرف= على وضع 1 (مساعدة)
  15. ^ "Air Purifier Acronyms – Stripping Out The Tech Jargon". AirEnhancing. مؤرشف من الأصل في 20 أبريل 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  16. ^ "Air Purifier Pre-Filter Replacement: The Prefilter Experiments". www.air-purifier-power.com. مؤرشف من الأصل في 20 أبريل 2020. اطلع عليه بتاريخ 05 يونيو 2019. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)