Bộ lọc HEPA chất lượng cao

Bộ lọc HEPA (tiếng Anh: High Efficiency Particulate Air Filter) là bộ lọc khí đạt tiêu chuẩn HEPA, chứng nhận hiệu quả lọc khí cao. Bộ lọc HEPA có khả năng loại bỏ 99,95% các hạt bụi theo tiêu chuẩn Châu Âu hoặc 99,97% theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ, với kích thước hạt lớn hơn hoặc bằng 0,3 micromét (µm). Nó cũng có khả năng lọc các hạt nhỏ tới 0,01 µm.

Ra đời vào những năm 1950, HEPA đã trở thành thuật ngữ chỉ các bộ lọc khí hiệu quả cao. Bộ lọc HEPA được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất đĩa, thiết bị y tế, linh kiện bán dẫn, thiết bị hạt nhân, dược phẩm, thực phẩm, cũng như trong bệnh viện, hộ gia đình và phương tiện giao thông. Bộ lọc này rất hiệu quả trong việc loại bỏ phấn hoa, bào tử nấm, lông động vật và khói - những yếu tố có thể gây ra hen suyễn và dị ứng hô hấp. Nó cũng hữu ích trong việc lọc bụi mịn PM2.5. Theo WebMD, nghiên cứu của Đại học Công nghệ Queensland (Brisbane, Úc) cho thấy bộ lọc HEPA có khả năng loại bỏ 99,9% phấn hoa, lông thú và cả vi khuẩn từ không khí. Những máy hút bụi không trang bị bộ lọc HEPA có thể thải những hạt nhỏ này trở lại không khí trong nhà.

Nguyên lý hoạt động

Cơ bản, bộ lọc HEPA là một mạng lưới các sợi được sắp xếp ngẫu nhiên. Các sợi này, thường làm từ thủy tinh hoặc vải không dệt, có đường kính từ 0,5 đến 2,0 micromét. Khả năng lọc của bộ lọc phụ thuộc vào độ dày của sợi và tốc độ dòng khí. Khe hở giữa các sợi HEPA thường lớn hơn 0,3 μm. Khác với công nghệ lọc màng mỏng, nơi các hạt lớn hơn khe hở bị chặn lại, bộ lọc HEPA có thể chặn các hạt nhỏ hơn nhờ vào ba cơ chế sau:

Các hạt bụi nhỏ hơn 0,1 µm, do va chạm với phân tử không khí, chuyển động không theo đường thẳng mà trở nên dích dắc, giống như chuyển động Brown. Điều này làm tăng khả năng chúng dính vào sợi lọc thông qua cơ chế chặn và va chạm. Hiệu quả của cơ chế này cao khi tốc độ dòng khí thấp.

Các hạt di chuyển theo dòng khí, va vào các sợi hoặc nơi giao nhau của chúng, bị các sợi chặn lại và bám vào chúng.

Các hạt lớn hơn, với quán tính cao, không thể đi qua khe hở giữa các sợi lọc như dòng khí, vì vậy chúng va vào sợi và bị giữ lại. Hiệu ứng này càng mạnh khi khe hở giữa các sợi nhỏ hơn và tốc độ dòng khí cao hơn.

Khuếch tán hiệu quả với các hạt có đường kính nhỏ hơn 0,1 μm, trong khi hai cơ chế còn lại hoạt động tốt hơn với hạt lớn hơn 0,4 μm. Kích thước mà bộ lọc kém hiệu quả nhất (gọi là MPPS) là 0,21 μm, nơi tất cả các cơ chế lọc đều không hiệu quả. Vì lý do này, năng lực của bộ lọc HEPA trong việc giữ các hạt có kích thước gần MPPS (0,3 μm) được sử dụng để phân loại chúng. Tuy nhiên, các hạt nhỏ hơn MPPS có thể không được lọc hiệu quả hơn MPPS vì chúng có thể ngưng tụ thành các hạt lớn hơn, gần đạt kích thước MPPS.

Lọc khí

Tấm lọc HEPA được thiết kế để loại bỏ các hạt bụi siêu nhỏ, nhưng không có khả năng loại bỏ phân tử khí và mùi hôi. Để lọc khí, các loại bộ lọc khác như than hoạt tính có thể được sử dụng thay thế. Tấm lọc bằng vải các bon được cho là hiệu quả hơn than hoạt tính dạng hạt trong việc hấp thụ khí ô nhiễm, và được biết đến với tên viết tắt HEGA ('High Efficiency Gas Adsorption'), phát triển bởi quân đội Anh để chống lại vũ khí hóa học.

Tiền xử lý cho HEPA

Tấm lọc HEPA có thể được kết hợp với các bộ lọc tiền xử lý như than hoạt tính để kéo dài tuổi thọ của nó, vì các bộ lọc tiền xử lý thường có giá thấp hơn. Các bộ lọc tiền xử lý, ở tầng lọc đầu tiên, giúp loại bỏ các hạt bụi lớn như PM10, tóc, phấn hoa, v.v., sau đó tấm lọc HEPA ở tầng lọc thứ hai sẽ tiếp tục loại bỏ các hạt nhỏ hơn còn lại.

Thông số kỹ thuật

Theo tiêu chuẩn của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ (DOE) được công nhận bởi nhiều tổ chức công nghiệp, các tấm lọc HEPA có khả năng loại bỏ 99,97% các hạt có kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 0,3 micromét (µm). Mức kháng cự dòng khí tối thiểu, còn gọi là mức giảm áp, thường được quy định ở áp suất 300 pascal (0,044 psi), tại lưu lượng dòng chảy đề xuất của bộ lọc.

Tiêu chuẩn Châu Âu EN 1822-1:2009 phân loại các loại HEPA dựa trên hiệu suất lọc ở kích thước hạt mà bộ lọc kém hiệu quả nhất (MPPS):

Lịch sử phát triển

Công nghệ HEPA được phát triển bởi Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Hoa Kỳ (DoE) trong những năm 1940 nhằm mục đích tạo ra một giải pháp hiệu quả để lọc các hạt phóng xạ gây ô nhiễm. Sản phẩm đầu tiên ứng dụng công nghệ này được đưa ra thị trường vào năm 1953.

Tài liệu tham khảo

• Hướng dẫn thực hành về bộ lọc HEPA và ULPA
• (tiếng Anh) bộ lọc không khí HEPA