Diverse luchtreinigingsmethoden/filtertechnieken

Hieronder worden diverse luchtreinigingsmethoden beschreven. In de meeste luchtreinigers wordt een combinatie van verschillende methoden toegepast.

Vaak wordt een voorfilter toegepast om grotere stofdeeltjes en andere schadelijke stoffen, zoals haren en huidschilfers op te vangen. De voorfilter is meestal fijnmazig plastic ter bescherming van het snel vervuilen/verstoppen van dure filters die zich daar achter bevinden. Zo'n voorfilter kan je vrijwel altijd zelf schoonmaken met leidingwater.

Het meest bekende en meest effectieve systeem om vervuilingen uit de lucht te filteren is de luchtreiniger met HEPA filter. Een HEPA filter verwijdert minimaal 99.97% van fijnstofdeeltjes van 0.3 µm. Deze grootte van fijnstofdeeltjes staat bekend als de ‘Most Penetrating Particle Size’ (MPPS) ofwel de moeilijkst te filteren deeltjesgrootte. Grotere zowel als kleinere stofdeeltjes zijn eenvoudiger te filteren dan deze fijnstofdeeltjes. 

HEPA filters bestaan uit een mat met in willekeurige richting liggende vezels, de dichtheid en dikte van de vezels en de dikte van de mat zijn bepalend voor de effectiviteit van het filter. In tegenstelling tot wat men misschien zou denken werkt een HEPA filter niet als een zeef, de ruimte tussen de vezels in de filterdoeken is groter dan 0.3 micron. De stofdeeltjes worden in hoofdzaak op 3 wijzen uit de lucht gefilterd.

• Impact Een stofdeeltje is groter dan de ruimte tussen de vezels en wordt hierdoor (zeef) tegengehouden, stofdeeltjes vanaf een grootte van 10 micron worden hoofdzakelijk door dit effect gefilterd.
• Interceptie Een stofdeeltje volgt de luchtstroom door het filter en kan door zijn massatraagheid de richtingsveranderingen niet volgen en botst vervolgens tegen een vezel waaraan deze dan blijft plakken.
• Diffusie Door de moleculaire (Brownse) beweging van zeer kleine deeltjes wordt de afstand die de deeltjes door het filter afleggen dusdanig vergroot dat deze uiteindelijk door één van de bovenstaande effecten tegen de vezels botsen en uit de luchtstroom worden gefilterd. Stofdeeltjes van 0.1 micron en kleiner worden hoofdzakelijk door dit effect gefilterd.
  

Onderstaande grafiek geeft de effectiviteit aan van een HEPA filter voor diverse deeltjesgrootten. Wat opvalt is dat ultrafijnstof (<0,1µm) bijna volledig wordt verwijderd uit de lucht. De moeilijkst te filteren deeltjesgrootte blijkt 0,3µm te zijn en daarom wordt de effectiveit van een HEPA luchtfilter bepaald voor deeltjes van 0,3 µm, deze moet minimaal 99,97% zijn.

De stofdeeltjes van 0.3 micron worden hoofdzakelijk door het diffusie en interceptie effect gefilterd. Bij deeltjes kleiner dan 0.1 micron (o.a. virussen en dus ook het coronavirus!) is diffusie het voornaamste filtereffect, boven 0.4 zijn impact en interceptie het voornaamste filtereffect. Afhankelijk van de luchtvervuiling zal een HEPA filter eens per jaar of twee jaar vervangen moeten worden.

Een actieve koolstoffilter is een honingraatstructuur waarin honderden losse bolletjes actieve kool opgesloten zitten. Actieve kool is in staat verschillende schadelijke stoffen aan zich te binden. Het actief koolstoffilter filtert effectief gassen, chemicaliën, sigarettenrook, vluchtige organische stoffen (VOC) en geuren uit de binnenlucht. Een actief koolfilter moet afhankelijk van de vervuiling (geuren) eens per jaar of twee jaar vervangen worden.

Eén van de manieren om de lucht te ioniseren is om het apparaat elektronen de lucht in te laten 'sproeien' door een hoogspanning op een naald te zetten. De elektronen hechten zich aan zuurstof-moleculen. De geladen zuurstofmoleculen hechten zich aan stofdeeltjes in de lucht, waardoor deze een negatieve lading krijgen en aangetrokken worden door positief geladen oppervlakken. Deze oppervlakken kan men met een vochtige doek schoonmaken.

Bij eenvoudige ionisators slaat het negatief geladen vuil neer rond de uitblaasopening van het filter. Een beter uitgevoerde luchtreiniger zal een voorziening hebben om dit vuil zoveel mogelijk binnen de luchtreiniger op te vangen. (zie ook punt 6)

Negatieve ionen hebben een positief effect op de gezondheid.  (Goedkope) ionisatoren kunnen door te hoge spanning ozon (O3) produceren, hetgeen in hoge dosis schadelijk is voor de gezondheid.

Bij plasma cluster ionisatie worden de in de lucht aanwezige watermoleculen gesplitst in positief geladen waterstof ionen en negatief geladen zuurstof ionen.  Deze ionen heten ook wel cluster-ionen. Aan de clusterionen klampen zich de vuildeeltjes vast. De geladen waterstof en de zuurstof ionen onttrekken waterstof moleculen aan de vuildeeltjes, schadelijke vluchtige stoffen en aan de beschermwand van bacteriën en virussen. Zo worden deze onschadelijk gemaakt. Dit wordt ook wel actieve luchtreiniging genoemd. Wanneer de actieve waterstof- en zuurstof-ionen de waterstof moleculen onttrokken hebben, veranderen ze weer in watermoleculen. Plasma ionisatie heeft een antistatische werking zodat (fijn)stofdeeltjes zich niet aan de wanden of andere oppervlakten hechten maar in de lucht blijven zweven zodat ze door de luchtreiniger kunnen worden gefilterd, bijvoorbeeld door een HEPA of elektrostatisch filter.

Als in de luchtreiniger positieve en/of negatieve ionen gegenereerd door middel van een (plasma) ionisator dan wordt vaak een elektrostatisch filter toegepast. Bij een elektrostatisch filter worden de geladen stofdeeltjes als een magneet naar de collector getrokken. Meestal is dit een rooster met metalen platen dat je uit de luchtreiniger kan halen en onder de kraan kan afspoelen, maar het kan ook een geladen (HEPA) stoffilterdoek zijn, dat je jaarlijks moet vervangen. Op deze wijze worden deeltjes tot een diameter van 0,01 micron uit de lucht verwijderd.

Van al het licht heeft UV licht de hoogste frequentie, de kortste golflengte en bevat daardoor de hoogste hoeveelheid aan energie die door haar straling de buitenzijde membraam van het organisme doorboort en de DNA vernietigt. Het ultraviolette licht van de lamp (UV-C straling) doodt micro-organismen zoals: kiemen, virussen, schimmels (schimmelsporen) en bacteriën. Bovendien worden micro-organismen die zich in het apparaat verzameld hebben vernietigd. Daardoor wordt voorkomen dat deze zich vermeerderen en door de luchtstroom in de ruimte verdeelt worden. Een UV-lamp moet jaarlijks vervangen worden.

Fotokatalytische luchtreiniging werkt door UV licht op een katalytisch oppervlakte (TiO2) te schijnen, dit katalytische materiaal reageert op het UV licht door instabiele moleculen te produceren, deze verspreiden zich in de lucht en breken schadelijke stoffen af en doden micro-organismen (o.a. bacteriën en virussen) en allergenen en reduceren geuren. Meestal hoeft deze filter niet schoongemaakt te worden en gaat het even lang mee als de levensduur van de luchtreiniger.

Hierbij wordt de aangezogen lucht geïoniseerd, de deeltjes in de lucht krijgen hierdoor een statische lading, vervolgens wordt de lucht door bevochtigingsfilters geleid die bestaan uit een pakket draaiende schijven die in een bak water staan. Door de ionisatie hechten de stofdeeltjes zich aan de bevochtigingsschijven die vervolgens door het water weer gereinigd worden. De vervuilingen komen in het water terecht en het vocht wordt afgegeven aan de lucht. Hierdoor wordt de lucht dus zowel gefilterd als bevochtigd. Geuren en vluchtige stoffen worden niet gefilterd en de effectiviteit tegen kleine (stof)deeltjes (< 0,01 mm) is ongeveer een derde van die van een HEPA filter. Luchtwassers met een goed plasma-systeem kunnen wel effectief zijn tegen geuren en vluchtige stoffen.

HEPA filtert minimaal 99,97% van de deeltjes vanaf 0,3 µm.
ULPA filtert minimaal 99,99% van de deeltjes vanaf 0,12 µm.

Het nadeel van een ULPA filter is dat deze een veel dichtere structuur heeft dan een HEPA filter, waardoor de luchtstroom door de filter enorm beperkt wordt, waardoor de capaciteit van een ULPA filter veel lager is dan een HEPA filter en daardoor minder effectief is.

Er worden enorm veel luchtreinigers aangeboden op het internet, variërend van €200 tot meer dan €2.000. Het is als niet deskundige vrijwel onmogelijk om een goed onderbouwde keuze te maken. Het is verleidelijk om alles te geloven dat wordt beweerd. De ervaring leert dat je beter kunt kiezen voor betrouwbaarheid en kwaliteit dan de laagste prijs. Anderzijds is het ook niet gezegd dat de duurste de beste is. Het is daarom zeer aan te raden om de volgende filmpjes te bekijken over de werking van diverse filtertechnieken:

1: How Air Filtration Works on a Microscopic Scale
2: Filter Efficiency at Different Particle Sizes

THUISGEBRUIK:

Wij adviseren Blueair luchtreinigers voor thuisgebruik. Blueair luchtreinigers hebben een extra (electrostatisch) filtereffect toegevoegd aan hun luchtreinigers, de zogenaamde HEPASilent Technology: zij geven de stofdeeltjes een negatieve lading voordat ze door de True HEPA filter gaan, zodat de ultrafijnstof deeltjes door diffusie nog beter aan de vezels 'plakken'. Blueair heeft een groot assortiment aan luchtreinigers voor ruimten van 26 m2 tot 72 m2. Wij adviseren de modellen met ingebouwde stof- en geursensor (280i, 480i, 680i). De luchtreinigers zijn te koop via Airsain.

KANTOREN:

Wij adviseren de Airfixr luchtreiniger aan kantoren, scholen, kinderdagverblijven, zorgcentra, sportcentra, eigenlijk alle instellingen die binnenruimten hebben waar langdurig meerdere mensen verblijven en ventilatie én schone lucht van groot belang zijn. De Airfixr is een professionele luchtreiniger die gebruik maakt van diverse bewezen technologieën. Het apparaat zuivert en desinfecteert de lucht in een ruimte door gebruik te maken van een filter, UV-C licht, titaandioxide en ionisatie.

Airfixr luchtdesinfectie units verzekeren een betrouwbare luchtreiniging in alle ruimtes tot 150m3. Door meerdere apparaten in een ruimte te plaatsen kunnen ook grotere hoeveelheden m3 gefilterd worden. De Airfixr is uitermate geschikt voor professioneel gebruik en heeft een hoge prijs/kwaliteit opbrengst per m2. De unit maakt weinig geluid, is eenvoudig te installeren, klaar voor gebruik en gebruiksvriendelijk. Dit alles maakt dit apparaat aantrekkelijk voor talrijke toepassingen.De luchtreinigers zijn te koop via Airfixr.


BEDRIJVEN:

Wij adviseren de NJORD Clean Air luchtreinigers aan bedrijven die te maken hebben met luchtverontreinigingen voortkomend uit logistieke en industriële activiteiten. NJORD kent een programma industriële luchtreinigers die een betrouwbare luchtreiniging verzekeren in ruimtes > 400m3. NJORD Air Cleaners onderscheiden zich door: 

• filterprestaties (CADR)
• laag gewicht (ivm dakbelasting)
• beperkte afmetingen (ivm sprinklers)
• groot filteroppervlak
• eenvoud

NJORD Clean Air wordt in Nederland vertegenwoordigd door CleanAirNederland.com

Naast de effectiviteit van het filter is de capaciteit van de luchtreiniger belangrijk voor het uiteindelijk reinigende effect van de lucht in de ruimte waar de luchtreiniger wordt geplaatst. Het is belangrijk dat het toestel voldoende capaciteit (luchtverplaatsing) heeft om de totale hoeveelheid lucht in de ruimte (m3) meerdere keren per uur door het filter te leiden. Bij milde vervuiling is het aan te raden een luchtreiniger in te zetten waarvan de capaciteit twee keer zo groot is als de inhoud van de ruimte, bij gemiddelde vervuiling 3,5 keer zo groot als de ruimte en bij zware luchtvervuiling (zoals sigarettenrook) of als er zeer hoge eisen aan de luchtkwaliteit wordt gesteld zoals bij astma- of allergiepatiënten vijf keer zo groot als de ruimte.

Als je in meerdere ruimten de lucht wilt reinigen is het aan te raden om één luchtreiniger per ruimte te plaatsen. Dat werkt veel effectiever dan één luchtreiniger met een grote capaciteit die veel lawaai maakt.

Er zijn veel leveranciers van luchtreinigers die claimen dat hun luchtreinigers een HEPA filter hebben. Uit testen is vaak gebleken dat het goedkope Chinese filters betreft, die niet aan de effectiviteitsvereisten van HEPA voldoen. Een HEPA filter verwijdert minimaal 99.97% van fijnstofdeeltjes van 0,3 µm. Om zeker te zijn dat je een goede luchtreinger koopt kun je het beste kiezen voor een luchtreiniger die AHAM gecertificeerd is. AHAM (Association of American Home Appliance Manufacturers) hanteert de CADR (Clean Air Delivery Rate) standaard, waarbij de effectiviteit voor stof, rook en pollen wordt vastgesteld. Er zijn diverse leveranciers die onterecht claimen dat hun luchtreiniger AHAM gecertificeerd is. Je kunt het zelf eenvoudig checken via de volgende website: AHAM Verification Program for Portable Electric Room Air Cleaners

Interessante publicaties over de effectiviteit van luchtreinigers:

Air Purifier Comparison Chart / Buying Guide 2016 (YouTube)

Air Purifier Comparison Chart / Buying Guide 2016 (document)

1: How Air Filtration Works on a Microscopic Scale

2: Filter Efficiency at Different Particle Sizes

HEPA Filters and ULPA Filters Information

Facts About True HEPA Filtration

HEPA-Type Filter: The Great Pretender

15 Health Benefits of Air Purifiers, According to Science (+8 Tips for Choosing the Right Air Purifier)