Die Prinzipien der Luftfiltration
Es gibt zwei Arten von Luftfiltern: für gasförmige Partikel und für feste Partikel. Beide Filter dienen dem gleichen Zweck, und zwar der Reduzierung der Partikelkonzentration in der Luft.Gasförmige Partikel können durch Adsorption gefiltert werden. Adsorption wird durch die so genannte London-Dispersionskraft, einer intermolekularen Art der Van-der Waals-Kraft, hervorgerufen. Diese Kräfte haben ähnliche Eigenschaften wie die Gravitationskräfte zwischen Planeten. Aktivkohlefilter sind in der Lage, Gasmoleküle durch die Adsorption aus der Luft zu filtern. Je nach Anwendungsgebiet können verschiedene Kohlearten verwendet werden.
Zum Abfangen von festen Partikeln werden die folgenden vier Prinzipien genutzt
Der Siebeffekt
Der Siebeffekt kommt bei Luftfiltern am häufigsten zum Einsatz. Das Prinzip des Siebeffekts ist ganz einfach: das abgefangene Teilchen ist gröβer als der Raum zwischen den Filterfasern und wird dadurch festgehalten.
Der Massenträgheitseffekt
Dieses Filterprinzip kommt zur Anwendung, wenn die Teilchen eine groβe Masse haben. Das abzufangende Teilchen kommt mit hoher Geschwindigkeit an und trifft durch sein Gewicht auf die Filterfaser auf, anstatt von dem Luftstrom mitgeführt zu werden.
Der Abfangeffekt
Dieses Filterprinzip beruht auf der Tatsache, dass sich Teilchen gegenseitig anziehen. In diesem Fall ziehen die gröβeren Filterfasern die relativ kleinen Staubteilchen an. Sobald die Partikel abgefangen wurden, bleiben sie an den Filterfasern haften.
Der Diffusionseffekt
Winzig kleine Partikel weisen häufig eine unregelmäβige Eigenbewegung auf. Dieses Phänomen nennt man Brownsche Molekularbewegung. Das Muster des Weges, den die Partikel ablegen, kann von der Richtung des Luftstroms abweichen. Die Wahrscheinlichkeit, dass die Partikel durch die Brownsche Molekularbewegung mit den Filterfasern in Berührung kommen, ist dementsprechend groβ. Die verschiedenen Filtereffekte lassen sich grafisch darstellen, wodurch auch illustriert werden kann, bei welchen Partikelgröβen die einzelnen Filtrationsprinzipien am wirksamsten sind.