Aktif Karbon Filtre Nedir? Ne İşe Yarar?

Günümüzdeki havalandırma tesisatlarının ortak bileşenlerinden birisi de aktif karbon filtrelerdir. Havadaki kirleticileri ve kokuları gidererek temiz bir hava bırakan aktif karbon filtreler hakkında bilmeniz gereken tüm bilgileri bu yazımıza koymaya çalışıyoruz. Seymenler Mühendislik olarak havalandırma tesisatı uygulamalarımızda da tercih ettiğimiz aktif karbon filtreler hakkında kapsamlı yazımıza başlıyoruz…

Aktif karbon filtreler yukarıda girişini yaptığımız gibi havadaki kirleticileri ve kokuları filtreleyen sistemlerdir, peki tam olarak neyi filtreliyor, ne işe yarıyor, faydaları nelerdir ve de aktif karbon filtresi tam olarak nedir bunlara bir göz atalım.

Aktif Karbon Filtre Nedir?

Aktif karbon filtresi, genellikle toz blok veya granül formunda olan son derece gözenekli katı karbon parçasıdır. Aktif karbon filtrelerinin çok büyük bir yüzey alanı vardır – bu malzemenin tek bir gramının ortalama yüzey alanı 500 metrekaredir. Bu, aktif karbon filtresinin standart karbon filtrelerinden çok daha fazla kirleticiyi adsorbe etmesine (tutmasına) olanak tanır.

Adsorpsiyon, su veya havadaki organik bileşiklerin (filtrenin kullanımına bağlı olarak) karbon ortamıyla kimyasal reaksiyona girmesi ve ortamın yüzeyine bağlanmasıyla meydana gelir. Aktif karbonun gözenekliliği ne kadar yüksekse, o kadar fazla safsızlık tutabilir.

Aktif karbon, hindistan cevizi kabukları, kömür, odun vb.’den yapılan gözenekli bir malzemedir, gözenekli yapısı milyonlarca küçük gözenek ve tünel içerir. Hava geçerken, kirletici moleküller adsorpsiyon adı verilen bir işlemle bu girinti ve çıkıntılara yakalanır. Kirleticiler, moleküller arası kuvvetler aracılığıyla gözeneklerin yüzeyine yapışır. Aktif karbon filtrelerinin muazzam yüzey alanı (genellikle gram başına yüzlerce metrekare) kirleticilerin yapışabileceği kat kat daha fazla yer sağlar. Bu, filtrelerin havadan önemli miktarda kirleticiyi adsorbe etmesini sağlar.

Aktif karbon filtreleri gazları ve kokuları hapsetmede özellikle etkilidir. Kirletici moleküller, yüzeydeki çekici kuvvetler nedeniyle bir mıknatıs gibi gözeneklere çekilir. Aktif karbon, çok çeşitli gazları adsorbe edebilir ve bu da onu genel hava arıtımı için kullanışlı hale getirir.

Aktif Karbonun Yapısı ve Çalışma Prensibi

Aktif karbon, genellikle odun, kömür, hindistancevizi kabuğu gibi karbon içeriği yüksek materyallerin yüksek sıcaklıklarda işlenmesiyle elde edilir. Bu süreç, karbonun yüzeyinde çok sayıda mikroskobik gözenek oluşturarak devasa bir yüzey alanı yaratır. Aktif karbonun 1 gramı, yaklaşık olarak 500 ila 1500 metrekare yüzey alanına sahip olabilir. Bu geniş yüzey alanı, aktif karbonun adsorpsiyon yeteneğinin temelini oluşturur.

Adsorpsiyon, aktif karbonun yüzeyinde moleküllerin fiziksel veya kimyasal etkileşimlerle tutulması anlamına gelir. Havadaki gaz molekülleri veya kimyasallar aktif karbonun gözeneklerine çekilir ve burada tutulur. Bu süreç fiziksel olarak yüzeydeki Van der Waals kuvvetleri ile gerçekleşir. Böylece, havadaki istenmeyen bileşenler filtre edilerek temiz hava sağlanır.

Havada aktif karbon filtreleri şunları hedefler:

Uçucu organik bileşikler
Kimyasal buharlar
Alerjenler
Gazlar
Kokular

Havalandırma Sistemlerinde Kullanımı

Havalandırma sistemlerinde aktif karbon filtreler, genellikle kimyasal kirleticilerin ve kokuların giderilmesi gerektiğinde kullanılır. Örneğin, ticari mutfaklarda pişirme buharları ve kokuların dış ortama salınmadan önce filtre edilmesi amacıyla veya laboratuvar havalandırma sistemlerinde zararlı gazları filtrelemek için bu tür filtreler tercih edilir. Ayrıca, iç mekan hava kalitesini iyileştirmek amacıyla HVAC (Isıtma, Havalandırma ve Klima) sistemlerinde de yaygın olarak kullanılır.

Mühendislik Açıdan Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

Filtrasyon Kapasitesi: Aktif karbon filtrelerin filtrasyon kapasitesi sınırlıdır. Yüzeydeki gözenekler doygunluğa ulaştığında, filtrenin etkinliği azalır ve filtre değiştirilmelidir. Bu nedenle, filtre değişim sürelerinin izlenmesi kritik önem taşır.
Hava Direnci: Aktif karbon filtreler, gözenekli yapılarından dolayı hava akışına bir miktar direnç gösterir. Bu, havalandırma sistemlerinin tasarımında dikkate alınmalı ve fan kapasitesi buna göre ayarlanmalıdır.
Çevresel Etki: Aktif karbon filtrelerin doygun hale geldiğinde güvenli bir şekilde imha edilmesi veya yenilenmesi gerekir. Kullanılan filtreler, adsorbe ettiği kimyasallar nedeniyle tehlikeli atık kategorisine girebilir.

Aktif Karbon Filtrasyonunun Avantajları

Aktif karbon filtrasyonunun en büyük faydalarından bazıları şunlardır:

Doğal filtre ortamı: Aktif karbon, hindistan cevizi kabuğu ve ahşap gibi doğal malzemelerden yapılır ve başka hiçbir madde veya kimyasala ihtiyaç duyulmaz. Bu, havanın veya suyun tamamen güvenli ve doğal bir şekilde filtrelenebileceği anlamına gelir.
Bakımı kolay ve düşük maliyetlidir: Aktif karbon en uygun fiyatlı filtrasyon malzemelerinden biridir ve sınırlı bakım gerektirir. Aktif karbon filtre kapasitesine ulaştığında, filtrenin değiştirilmesi yeterlidir.
Kötü tat ve kokuları giderir: Hiçbir uygun fiyatlı filtrasyon tekniği havadaki ve içme suyundaki kötü tat ve kokuları gidermede aktif karbon kadar etkili değildir.
Bir dizi kirliliği giderir: Aktif karbon, tat ve kokunun yanı sıra, uygulamasına bağlı olarak diğer organik kimyasalları, kirleticileri, gazları ve mikroorganizmaları da etkili bir şekilde filtreler.

Aktif Karbon Filtrasyonunun Dezavantajları

Aktif karbon filtrasyonunun bazı dezavantajları şunlardır:

Tüm kirleticileri gideremez: Aktif karbon, belirli bir kirletici grubunu gidermede oldukça etkilidir, ancak havayı ve suyu tamamen arıtmak için kullanılamaz. Bazı kimyasallar ve kirleticiler karbon ortamına çekilmez, bu da başka filtrasyon tekniklerine ihtiyaç duyulabileceği anlamına gelir.
Kısa ömür: Aktif karbon filtrenin maksimum filtre kapasitesi vardır (ortam tamamen tıkanana kadar ortamda tutulabilen maksimum kirletici miktarı). Bu maksimum kapasiteye ulaşıldığında filtre çalışmayı durdurur ve değiştirilmesi gerekir. Aktif karbon filtrenin ortalama ömrü, filtrenin boyutuna ve arıtılmış havadaki veya sudaki kirleticilere bağlı olarak 2 ila 6 ay arasındadır.
Uzun temas süreleri gerektirir: Filtre ile hava veya su arasındaki temas süresi ne kadar uzun olursa, filtrasyon o kadar etkili olur. Bu, filtrasyon sonuçları için birkaç dakika beklemek anlamına gelebilir.
Bakteri barındırabilir: Aktif karbon virüsleri ve bakterileri temizlemek için kullanılamaz – ve aslında bu filtre tipinin bakteri barındırdığı bilinmektedir. Üreticiler, filtre ortamına gümüş gibi eser miktarda malzeme ekleyerek bakteri büyümesini önleyebilir.

Aktif Karbon Filtre Değişkenleri

Tüm aktif karbon filtreler standart karbon filtrelerden daha fazla kirliliği giderebilir ancak tüm aktif karbon filtreleri aynı şekilde tasarlanmamıştır.

Farklı aktif karbon filtreleri farklı miktarlarda aktif karbon içerir ve farklı yüzey alanlarına sahiptir. Bir filtre ne kadar fazla aktif karbon içerirse ve yüzey alanı ne kadar büyükse, o kadar fazla kirleticiyi giderebilir ve ömrü o kadar uzun olur.

Filtre gözeneklerinin boyutu adsorpsiyon oranını etkiler. Gözenekler ne kadar küçükse, adsorpsiyon süreci o kadar hızlıdır. Bazı aktif karbon filtreleri artık filtreleme sürecini geliştirmek için magnezyum dioksit veya bakır oksit gibi diğer malzemelerle aşılanmaktadır.

Aktif Karbon Filtreler Neleri Filtreler

Büyük Parçacıklar

Küçük koku molekülleri aktif karbona kolayca yapışırken, toz, kir ve saç gibi büyük parçacıklar karbon filtrenin ön tarafında yakalanır. Zamanla bu, ünitenizdeki hava akışını kısıtlamaya başlayacaktır, bu nedenle filtrelerinizi fırçalamanızı veya düzenli olarak değiştirmenizi öneririz.

Bir hava temizleyicide, karbon ön filtre büyük parçacıkları HEPA filtreye ulaşmadan önce yakalar ve daha pahalı olan HEPA filtrenin ömrünü uzatır. Bir HEPA filtre, karbon filtreden geçen mikroskobik parçacıkları yakalayarak hava temizleme için mükemmel bir kombinasyon oluşturur.

Uçucu Organik Bileşikler

Aktif karbon filtrelerinin ortadan kaldırmada üstün olduğu önemli bir kirletici sınıfı uçucu organik bileşiklerdir (VOC’ler). VOC’ler çeşitli ev ürünleri, yapı malzemeleri, boyalar, temizleyiciler ve daha fazlasından gaz olarak yayılır. Yaygın örnekler arasında formaldehit, benzen, ksilen, metilen klorür ve kloroform bulunur. VOC’lere maruz kalmak göz, burun ve boğaz tahrişine, baş ağrısına, koordinasyon kaybına ve karaciğer, böbrekler ve merkezi sinir sistemine zarar verebilir.

VOC’ler aktif karbon filtresinden geçtiğinde, moleküller adsorpsiyon yoluyla gözeneklerde hapsolur. Bu, iç mekan havasında birikmelerini ve sağlık sorunlarına neden olmalarını önler. Çalışmalar, aktif karbon filtrelerinin bazı durumlarda havadaki VOC’lerin %90’ından fazlasını giderebileceğini göstermiştir.

Filtrenin VOC’leri giderme yeteneği birkaç faktöre bağlıdır. Bunlar arasında aktif karbon miktarı, temas süresi, gözenek boyutu dağılımı ve adsorptif kuvvetlerin gücü bulunur. Ancak genel olarak aktif karbon, VOC’lerin çoğunu yakalamada oldukça etkilidir. Aktif karbon filtreli hava temizleyiciler, evinizdeki VOC seviyelerini büyük ölçüde azaltabilir.

Ozon

Aktif karbon filtrelerinin ortadan kaldırdığı bir diğer gaz da ozondur. Ozon jeneratörleri havayı sterilize etmek ve koku gidermek için kasıtlı olarak ozon üretir. Ancak, çok fazla ozon solumak göğüs ağrısına, öksürüğe ve boğaz tahrişine neden olabilir. Aktif karbon filtreleri, iç mekanlarda aşırı ozona karşı bir savunma sağlar.

Ozon, aktif karbondaki gözeneklerin yüzeyine kolayca yapışır. Bu, havada serbestçe dolaşmasını ve potansiyel sağlık sorunlarına neden olmasını önler. Aktif karbon filtrelerinin kontrollü çalışmalarda ozon seviyelerini %90’a kadar azalttığı gösterilmiştir.

Bu nedenle hava temizleme için bir ozon jeneratörü kullanıyorsanız, bunu aktif karbon filtrasyonuyla eşleştirdiğinizden emin olun. Karbon, seviyeleri güvenli aralıkta tutmak için üretilen ozonun çoğunu emecektir. Aktif karbon filtresi ayrıca dışarıdaki havadan içeriye sürüklenen artık ozon kirliliğini de giderebilir.

Alerjenler

Polen, evcil hayvan tüyü, küf sporları ve toz akarı alerjenleri yaygın iç mekan hava kirleticileridir. Peki aktif karbon filtreleri bu alerjenleri giderebilir mi? Maalesef cevap hayır.

Çoğu alerjenin parçacık boyutu 0,5 ila 100 mikron arasındadır. Bu, aktif karbonun nano ölçekli gözenekleri içinde sıkışıp kalmak için çok büyüktür. Alerjenler, yakalanmadan aktif karbon filtresinden kolayca geçerler.

Alerjenleri gidermek için bir hava temizleyicisinin özellikle ultra ince parçacıkları yakalamak için tasarlanmış bir HEPA filtresine ihtiyacı vardır. HEPA filtreleri, mekanik filtreleme yoluyla 0,3 mikron kadar küçük parçacıkları yakalayan çok sıkı bir ağa sahiptir. Filtreler, içlerinden geçen parçacıkların %99’undan fazlasını yakalayabilir. Bu nedenle aktif karbon filtreleri gazları ve kokuları gidermede mükemmel olsa da, havadaki alerjenleri azaltmak için bir HEPA filtresi gereklidir.

Uygun hava temizleyici filtresine yatırım yapmak, iç mekan havanızdaki alerjenleri, kimyasalları, tozu ve diğer tahriş edicileri azaltarak solunum sağlığını iyileştirir. Performansı korumak için hava temizleyici filtrelerini düzenli olarak kontrol edin ve değiştirin. Daha temiz hava filtreleri, evinizde daha temiz ve daha sağlıklı hava anlamına gelir.

Bakteriler ve Virüsler

Alerjenler gibi, bakteriler ve virüsler de aktif karbon tarafından yakalanmak için çok büyüktür. Çoğu bakteri 0,2 ila 10 mikron arasında değişir. Virüsler daha da küçüktür ve çoğu 0,02 ila 0,3 mikron civarındadır. Gözenek boyutları 1-2 nanometre (0,001-0,002 mikron) civarında başladığından, aktif karbon filtrelerinin mikrobiyal kirleticileri giderme kapasitesi yoktur.

Havayı bakteri ve virüslerden arındırmak için bir hava temizleyicisinin UV-C ışığı veya fotokatalitik oksidasyon teknolojisi kullanması gerekir. Örneğin, UV-C lambaları mikrobiyal DNA/RNA’ya zarar veren ve patojenleri etkisiz hale getiren kısa dalga boylu ultraviyole ışık yayar. Fotokatalitik filtreler, hücre yapılarını yok eden oksitleyici moleküller üretmek için ışıkla aktive edilen bir katalizör kullanır. Ancak aktif karbonun kendisi hiçbir dezenfeksiyon yeteneği sağlamaz.

Öte yandan, HEPA filtreleri karbon filtrelerden geçen bakteri ve virüsleri yakalamaya yardımcı olacaktır. Havanızı arıtmak için hem HEPA filtresi hem de karbon filtresi kullanmanın önemini daha da belirginleştirir.

Duman Kokuları

Kokulu bir mum yakmak veya aktif karbon filtreli bir hava temizleyici çalıştırmak, odalardaki duman kokularını gidermenin iki yoludur. Aktif karbonun gözenekli yapısı, adsorpsiyon yoluyla duman bileşenlerini hapsedebilir. Bu, havadaki sigara, puro, orman yangını veya yanmış yiyeceklerin kalıcı kokusunu ortadan kaldırır.

Çalışmalar, aktif karbon filtreli hava temizleyicilerinin iç mekanlardaki duman kokularını %85 veya daha fazla azaltabildiğini bulmuştur. Filtreler, gözenekler kirleticilerle dolana kadar çalışmaya devam eder. Doyduktan sonra, duman ve koku giderimini sürdürmek için filtrelerin değiştirilmesi gerekir.

Ancak ciddi duman kirliliği için aktif karbon filtrelerinin sınırları vardır. Büyük miktarda duman gözenekleri hızla tıkayarak etkinliği sınırlar. Uzun vadeli duman hasarı ayrıca dumanla dolmuş mobilyaların yeniden boyanmasını veya değiştirilmesini gerektirebilir. Ancak ara sıra duman giderme için aktif karbon filtreleri kokuları kısa sürede ortadan kaldırabilir.

Karbon Monoksit

Karbon monoksit, eksik yanma sonucu oluşan zehirli, kokusuz bir gazdır. Kaynaklar arasında gaz sobaları, fırınlar, şömineler ve araç egzozları bulunur. Ne yazık ki aktif karbon havadaki karbon monoksiti etkili bir şekilde gidermez.

Karbon monoksit molekülleri ile aktif karbon arasındaki adsorptif kuvvetler nispeten zayıftır. Karbon monoksit diğer kirleticiler gibi gözeneklere kolayca yapışmaz. Sonuç olarak, çoğu karbon monoksit yakalanmadan aktif karbon filtrelerinden geçer.

Bu zehirli gazı gidermek için özel karbon monoksit emicilere ihtiyaç vardır. Bunlar, karbon monoksiti daha az zararlı bileşiklere oksitleyen hopkalit katalizörü gibi malzemeler içerir. Hava temizleyicilerde kullanılan aktif karbon filtreleri birçok iç mekan hava kirleticisine yardımcı olur, ancak ölümcül karbon monoksite karşı çok az savunma sağlar.

Aktif Karbon Filtreleri Ne Zaman Değiştirilmelidir?

Aktif karbon filtrelerinin kapasitesi, evinizdeki havanın kalitesine bağlı olarak zamanla tükenir. Tamamen doygun hale geldiklerinde, kirleticileri gidermede artık etkili olmazlar. Aktif karbon filtrelerinizin değiştirilmesi gerektiğine dair bazı işaretler şunlardır:

Duman, kimyasal veya diğer kokuların yeniden ortaya çıkması
Havalandırma deliklerinden hava akışı azaldı
Filtre gri renge döndü
Son filtre değişiminden bu yana 6 aydan fazla zaman geçti

Çoğu üretici aktif karbon filtrelerinin 2-3 ayda bir değiştirilmesini önerir. Ancak evcil hayvanı olanlar, evde sigara içenler veya ozon jeneratörü kullananlar için daha erken değiştirme gerekebilir. Filtre değiştirme aralıkları hakkında öneriler için belirli hava temizleyicinizin ürün özelliklerini kontrol edin.

Aktif karbon hava filtreleri, iç mekan havasını temizlemeye yardımcı olmak için basit ve düşük maliyetli bir yol sunar. Mikroskobik gözenek ağları, gazları, VOC’leri, duman kokularını ve diğer moleküler kirleticileri yakalamada oldukça etkilidir. Ancak karbon monoksit ve alerjenler gibi parçacıkları yakalamaz veya patojenleri öldürmez.

Ön filtreler, aktif karbon ve HEPA filtrelemesi içeren çok katmanlı bir hava temizleme sistemi, iç mekan hava kirliliğine karşı en kapsamlı savunmayı sağlar. Ancak tek başına bir filtre olarak bile aktif karbon, daha temiz, daha sağlıklı iç mekan havası sağlayan güçlü koku ve kimyasal giderimi sunar.

Sonuç olarak aktif karbon filtreli havalandırma tesisatlarınız için Seymenler Mühendislik firmasını tercih edebilir, bilgilendirme ve mühendislik olabilirliği için bizden teknik görüş alabilirsiniz. İstanbul ve Bursa başta olmak üzere, Balıkesir, Bilecik, Yalova, Kocaeli, Çanakkale, Edirne, Tekirdağ, Kütahya gibi birçok ilde havalandırma tesisatı uygulamalarınızda bizleri tercih edebilirsiniz.