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Guida pratica per una corretta scelta dei Filtri a Carboni Attivi e dei Filtri Assoluti

I filtri a carboni attivi e i filtri assoluti sono strumenti fondamentali in vari settori, dall’uso domestico alla ricerca scientifica. Questi dispositivi sono progettati per rimuovere impurità e contaminanti dall’aria e dai liquidi, migliorando la qualità e la sicurezza degli ambienti. In questo articolo, esploreremo cosa sono, a cosa servono, e dove si utilizzano, analizzando le differenze tra il loro impiego domestico, industriale e in laboratori di analisi e ricerca. Risponderemo inoltre alle domande fondamentali per comprendere appieno questi strumenti essenziali.

Cosa sono i filtri a carboni attivi

I filtri a carboni attivi sono dispositivi che utilizzano carbone trattato per rimuovere impurità dall’aria o dall’acqua. Il carbone attivo è trattato con ossigeno per aprire milioni di pori microscopici tra gli atomi di carbonio. Questi pori aumentano l’area superficiale del carbone, permettendo al filtro di assorbire più impurità.

Come funzionano i filtri a carboni attivi

Il funzionamento dei filtri a carboni attivi si basa sull’adsorbimento, un processo in cui le molecole di contaminanti aderiscono alla superficie del carbone attivo.

Quando l’aria o l’acqua passa attraverso il filtro, le impurità vengono catturate nei pori del carbone, lasciando passare solo aria o acqua pulita.

È fondamentale che la velocità di attraversamento dei fluidi o delle sostanze gassose, sia adeguata ai volumi da trattare affinché sia garantito il corretto funzionamento del sistema filtrante. I filtri a carboni attivi sono trattati per rendere la loro superficie porosa e ad alto potenziale di assorbimento. Questi filtri sono efficaci nel catturare e rimuovere odori, gas, fumi e alcune sostanze chimiche volatili organiche (VOC) dall’aria. Sono quindi in grado di assorbire le molecole gassose grazie alla loro ampia area superficiale porosa.

Esistono diversi tipi di filtri a carboni attivi progettati per adattarsi alle possibili applicazioni e esigenze di purificazione dell’aria. Ad esempio:

  • Filtri a Carboni Attivi Standard. Questi filtri sono costituiti da strati di carbone attivo che agiscono per assorbire odori, gas e sostanze chimiche volatili dall’aria circostante. Sono utilizzati comunemente in sistemi di purificazione dell’aria per la rimozione di odori indesiderati da cucine, bagni, cantine, ecc.
  • Filtri a Carboni Attivi Impregnati. In questi filtri, il carbone attivo è stato impregnato con sostanze chimiche specifiche per aumentare la capacità di assorbimento di particolari contaminanti. Vale a dire che il carbone può essere impregnato con sostanze come il potassio permanganato per la rimozione di gas tossici come il monossido di carbonio.
  • Filtri a Carboni Attivi Granulari. Questi filtri utilizzano piccoli granuli di carbone attivo invece di strati compatti. Hanno una maggiore superficie di contatto rispetto ai filtri standard, il che aumenta la capacità di adsorbimento.
  • Filtri a Carboni Attivi Sintetici. Alcuni filtri a carboni attivi utilizzano materiali sintetici invece di carbone naturale. Questi filtri possono offrire prestazioni simili a quelle dei filtri tradizionali, ma possono essere progettati per essere più leggeri, compatti o più efficienti in termini di assorbimento di particolari contaminanti.
  • Filtri a Carboni Attivi per Gas Specifici. Sono progettati per affrontare contaminanti specifici come il fumo di sigaretta, la formaldeide, i VOC (Composti Organici Volatili), ecc. Questi filtri possono contenere una combinazione specifica di materiali di assorbimento per mirare a particolari sostanze chimiche. La scelta del tipo di filtro a carboni attivi dipende dalle specifiche esigenze di purificazione dell’aria e dalla natura dei contaminanti presenti nell’ambiente circostante.

Dove si utilizzano i filtri a carboni attivi

I filtri a carboni attivi trovano impiego in numerosi contesti, ad esempio domestico nei depuratori d’acqua, purificatori d’aria o cappe aspiranti per cucine; nel campo industriale ovvero nei sistemi di ventilazione, trattamento delle acque reflue, filtrazione di gas industriali; ma anche in ambito scientifico nelle cappe chimiche ad estrazione totale o cappe chimiche a ricircolo, maschere facciali e sistemi di filtrazione dell’aria in ospedali.

Cosa sono i filtri assoluti

I filtri assoluti sono dispositivi di filtrazione ad alta efficienza progettati per rimuovere particelle estremamente piccole dall’aria. Questi filtri utilizzano materiali come microfibre di vetro o membrane polimeriche per catturare particelle di dimensioni specifiche.

Principio di funzionamento dei filtri assoluti

Funzionano grazie a una struttura altamente porosa che intrappola particelle contaminanti quando l’aria passa attraverso di essa. A differenza dei filtri a carboni attivi, che utilizzano il principio dell’adsorbimento, i filtri assoluti agiscono principalmente per intercettazione meccanica, catturando particelle in base alle dimensioni.

Dove si utilizzano i filtri assoluti

I filtri assoluti sono utilizzati in applicazioni dove è necessaria una filtrazione altamente efficiente, come Laboratori di Analisi e Ricerca per la filtrazione di solventi, purificazione di reagenti, protezione di apparecchiature sensibili. Nell’industria farmaceutica in ambienti sterili per la produzione di farmaci, ma anche nel settore alimentare per la filtrazione di bevande o produzione di alimenti sterili.

I filtri assoluti maggiormente utilizzati, si distinguono in due macro tipologie:

  • Filtri HEPA acronimo di High Efficiency Particulate Air, progettati per trattenere particelle di dimensioni estremamente piccole, fino a 0,3 micron. Sono composti da una rete di fibre sottili che intrappolano le particelle attraverso un processo di intercettazione, diffusione e impatto. Questi filtri sono ampiamente utilizzati per rimuovere allergeni, polvere, polline, muffe, batteri e virus dall’aria.
  • Filtri ULPA acronimo di Ultra Low Penetration Air, sono simili ai filtri HEPA ma sono progettati per trattenere particelle ancora più piccole, fino a 0,12 micron. Hanno una maggiore efficienza di filtrazione rispetto ai filtri HEPA e vengono spesso utilizzati in ambienti in cui è richiesta elevata purezza dell’aria, come laboratori farmaceutici, sale operatorie e ambienti industriali. L’efficienza di filtrazione degli ULPA è tipicamente superiore al 99,9999%.

Quindi, quali sono le differenze principali tra filtri a carboni attivi e filtri assoluti?

Le principali differenze riguardano il loro meccanismo di funzionamento e le applicazioni specifiche per le quali sono destinati.

Meccanismo di filtrazione: i filtri a carboni attivi utilizzano l’adsorbimento, mentre i filtri assoluti si basano sull’intercettazione meccanica.

Tipo di contaminanti rimossi: i filtri a carboni attivi sono efficaci contro gas, vapori e alcune impurità chimiche, mentre i filtri assoluti sono progettati per rimuovere particelle solide e microorganismi.

Applicazioni: i filtri a carboni attivi sono più comuni in applicazioni domestiche e industriali, mentre i filtri assoluti sono essenziali in ambienti che richiedono un alto livello di purezza, come laboratori e industrie farmaceutiche, alimentari o dei semiconduttori.

Abbiamo analizzato fin qui diversi aspetti fondamentali delle due tipologie di filtrazione in argomento, sorgono quindi ulteriori dubbi riguardo la scelta giusta del nostro sistema di filtrazione e allora: quali sono i vantaggi dei filtri a carboni attivi? E quali invece i vantaggi dei filtri assoluti?

I filtri a carboni attivi offrono diversi vantaggi, tra cui una elevata capacità di adsorbimento essendo in grado di rimuovere efficacemente molti contaminanti gassosi e chimici. Sono versatili perché utilizzabili in una vasta gamma di applicazioni e offrono facilità di manutenzione in quanto agevoli da sostituire.

I filtri assoluti presentano vantaggi significativi, tra cui alta efficienza di filtrazione dato che possono rimuovere particelle molto piccole, inclusi batteri e virus. Garantiscono un elevato livello di purezza, essenziale per applicazioni scientifiche e industriali.

In sintesi, i filtri a carboni attivi sono efficaci per catturare odori e sostanze chimiche, mentre i filtri HEPA e ULPA sono progettati per catturare particelle sospese nell’aria, con gli ULPA che offrono una maggiore efficienza nella rimozione di particelle ultrafini.

Come scegliere il filtro giusto per le proprie esigenze

La scelta dipende da vari fattori tra cui il tipo di contaminanti, identificare i contaminanti che si desidera rimuovere aiuta a scegliere il filtro appropriato. L’applicazione per la quale saranno destinati e quindi considerare attentamente l’uso specifico se domestico o professionale e le esigenze di purezza. Infine l’efficienza richiesta ci aiuta a determinare il livello necessario per l’applicazione specifica.

Come si verifica l’esaurimento della capacità di filtrazione dei carboni attivi

Test di adsorbimento: è uno dei metodi più comuni per valutare la capacità di filtrazione dei carboni attivi. Durante il test, si espongono i carboni attivi a una soluzione o a un’atmosfera contenente il contaminante da filtrare. Successivamente, si misura la quantità di contaminante adsorbito dal carbone attivo durante un determinato periodo di tempo. Questo può essere fatto utilizzando strumenti analitici come cromatografia o spettroscopia.

Test di capacità di adsorbimento: necessario per la determinazione della quantità massima di contaminante che un dato volume di carbone attivo può adsorbire sotto determinate condizioni di temperatura, pressione e umidità. Viene spesso espresso in termini di peso del contaminante adsorbito per unità di peso di carbone attivo.

Analisi dell’efficacia di filtrazione in situ: ovvero il monitoraggio delle prestazioni del filtro a carboni attivi durante l’uso reale in un ambiente specifico. Include il monitoraggio dei livelli di contaminanti prima e dopo il passaggio attraverso il filtro e la valutazione di quanta contaminazione viene rimossa.

Test di durata e vita utile: è importante anche stimare la durata e la vita utile del carbone attivo nel mantenere la sua capacità di filtrazione nel tempo. Si può effettuare tramite test di laboratorio che simulano le condizioni di utilizzo del filtro nel tempo.

Come si verifica l’esaurimento dei filtri HEPA o ULPA?

Test dell’efficienza di filtrazione: misura l’efficienza del filtro nel trattenere particelle di dimensioni specifiche. Durante il test, un aerosol di particelle di prova viene generato e fatto passare attraverso il filtro. Si misura quindi la concentrazione di particelle sia prima che dopo il filtro e si calcola l’efficienza di filtrazione in base alla riduzione delle particelle.

Integrità del filtro: verifica che non vi siano falle o difetti nel filtro che possano comprometterne le prestazioni. Si utilizzano metodi come il test della penetrazione della polvere o di un tracciante, dove un elemento di prova viene diffuso sul lato a monte del filtro e si verifica se vi è penetrazione sul lato a valle.

Calcolo della perdita di carico: misura la differenza di pressione attraverso il filtro prima e dopo l’installazione. Una maggiore perdita di carico può indicare un accumulo di particelle sul filtro e una diminuzione delle prestazioni.

Test della vita utile: valuta la durata del filtro nel mantenere la sua efficienza di filtrazione nel tempo. Si possono eseguire test ciclici per simulare l’uso continuo del filtro e valutare eventuali cambiamenti delle prestazioni nel tempo.

Controllo della contaminazione: verifica la presenza di contaminanti indesiderati sul filtro, come batteri o muffe. Ciò può essere fatto prelevando campioni dal filtro e analizzandoli per la presenza di microbi.

Termina qui la nostra disamina sui sistemi di filtrazione attualmente di maggior uso in ambienti domestici e di laboratorio. Abbiamo esplorato molteplici aspetti e definito criteri tecnici, applicazioni e complessità. Speriamo quindi tu possa effettuare una scelta consapevole del dispositivo di filtrazione più adatto alle tue esigenze.

Se tuttavia hai bisogno di un supporto ancora più approfondito puoi contattare Aleph, saremo lieti poterti aiutare!

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