Hiukkasten suodatus
Suodatusta käytetään ilman puhdistamiseen hiukkasista, esimerkiksi hengityssuojaimissa, puhdastiloissa tai hiukkaslähteiden yhteydessä. Suodattimet ovat myös yleisin tapa kerätä hiukkasnäytteitä tutkimusta varten. Suodattimia on monenlaisia niin rakenteeltaan kuin materiaaliltaan. Sopivan suodattimen valintaan vaikuttavat muun muassa käyttötarkoitus, haluttu keräystehokkuus ja hinta. Suodattimen auheuttama paine-ero määrää ilman kierrättämiseen tarvittavan pumpun tehon. Yleensä tavoitellaan korkeaa keräystehokkuutta ja alhaista paine-eroa.
Kuitusuodatin koostuu useista päällekäisistä kuitukerroksista. Kuitujen paksuus on tyypillisesti 0,1-100 µm, ja koko suodattimen paksuus noin 0,15-0,5 mm. Kuitusuodattimet voidaan valmistaa esimerkiksi selluloosasta, kvartsista tai lasikuidusta. Ne ovat erittäin huokoisia (huokoisuus yleensä yli 70%), joten paine-ero suodattimen yli on pieni. Muita suodatintyyppejä ovat kalvosuodattimet, reikäsuodattimet ja rakeiset suodattimet. Sähkösuodattimissa keräystehokkuutta on parannettu varaamalla suodattimen kuidut, jolloin ne vetävät puoleensa vastakkaismerkkisesti varautuneita hiukkasia.
Suodattimen keräystehokkuus tarkoittaa suodattimeen jäävien hiukkasten osuutta kaikista tulevista hiukkasista, ja se voidaan määrittää joko massan tai lukumäärän avulla. Usein suodattimen massakeräystehokkuus on suurempi kuin lukumääräkeräystehokkuus. Hiukkaset kerääntyvät suodattimelle eri depositiomekanismien avulla, joista kullakin on oma vaikutusalueensa (kuva 1). Keräysmekanismien tehokkuus riippuu suodattimen ominaisuuksista sekä hiukkasten koosta. Suodatustehokkuus on pienimmillään keskikokoisille hiukkasille (noin 50-500 nm). Suodattimen keräystehokkuus muuttuu myös ajan funktiona hiukkasten kerääntyessä suodattimelle. Kuitusuodattimen keräystehokkuus paranee aluksi käytön aikana, mutta lopulta suodatin tukkeutuu ja paine-ero sen yli kasvaa voimakkaasti.
Kuva 1. Eri depositiomekanismien tehokkuus suodattimessa hiukkasen koon funktiona (esimerkki). Kokonaisdepositio punaisella.
