HEPA

ממוזער|240x240 פיקסלים| איש צוות בית החולים מדגים מכונת הנשמה מונעת מטהר אוויר (PAPR) המצוידת במסנן HEPA, המשמשת להגנה מפני פתוגנים הנישאים באוויר כגון שחפת
ממוזער| מסנן מקורי HEPA לשואבי אבק מסדרת Philips FC87xx
HEPA (ראשי תיבות של: High-Efficiency Particulate Air, מכונה באנגלית גם high-efficiency particulate absorbing או high-efficiency particulate arrestance filter), הוא תקן המגדיר יעילות מסנני אוויר.

מסננים בעלי תקן HEPA חייבים לעמוד ברמות מסוימות של יעילות. התקנים הנפוצים דורשים שמסנן אוויר HEPA חייב להסיר מהאוויר שעובר דרכו לפחות 99.95% (ISO, תקן אירופאי)European Standard EN 1822-1:2009, "High efficiency air filters (EPA, HEPA and ULPA)", 2009 או 99.97% (ASME, US DOE)American Society of Mechanical Engineers, ASME AG-1a–2004, "Addenda to ASME AG-1–2003 Code on Nuclear Air and Gas Treatment", 2004 מתוך החלקיקים שקוטרם שווה ל-0.3 מיקרומטר, כאשר יעילות הסינון עולה עבור חלקיקים בעלי קטרים קטנים או גדולים מ-0.3 מיקרומטר. מסנני HEPA לוכדים אבקה, לכלוך, אבק, לחות, חיידקים (0.2-2.0 מיקרומטר), וירוסים (0.02-0.3 מיקרון), ואירוסולים נוזליים תת-מיקרוניים (0.02-0.5 מיקרומטר). מיקרואורגניזמים מסוימים, (למשל Aspergillus niger, Penicillium citrinum, Staphylococcus epidermidis ו-Bacillus subtilis) נלכדים על ידי מסנני HEPA עם חמצון פוטו-קטליטי (PCO). מסנן HEPA מסוגל גם ללכוד כמה וירוסים וחיידקים שהם ≤0.3 מיקרומטר. מסנן HEPA מסוגל גם ללכוד אבק רצפה המכיל בקטרואידיות, קלוסטרידיות ובציליות. HEPA הופץ למגזר המסחרי בשנות ה-50, והמונח המקורי הפך לסימן מסחרי רשום ומאוחר יותר לסימן מסחרי גנרי עבור מסננים יעילים במיוחד. מסנני HEPA משמשים ביישומים הדורשים בקרת זיהום, כגון ייצור של כונני דיסקים קשיחים, מכשירים רפואיים, מוליכים למחצה, גרעיני, מזון ומוצרים פרמצבטיים, כמו גם בבתי חולים, בתים וכלי רכב.

 מנגנון 
טקסט=Four diagram each showing the path of small particle as it approaches a large fiber according to each of the four mechanisms|ממוזער| ארבעת מנגנוני איסוף העיקריים במסננים : דיפוזיה, יירוט, פגיעה אינרציאלית ומשיכה אלקטרוסטטית
טקסט=|ממוזער|400x400 פיקסלים| עקומת יעילות אוסף קלאסית עם מנגנוני איסוף מסננים
מסנני HEPA מורכבים מ"מחצלת" של סיבים מסודרים באופן אקראי. הסיבים מורכבים בדרך כלל מפוליפרופילן או פיברגלס בקטרים שבין 0.5 ל-2.0 מיקרומטר. לרוב, מסננים אלה מורכבים מצרורות סבוכים של סיבים עדינים. סיבים אלו יוצרים מסלול מפותל צר שדרכו עובר האוויר. כאשר החלקיקים הגדולים ביותר עוברים במסלול זה, צרורות הסיבים מתנהגים כמו מסננת מטבח אשר חוסמת פיזית את החלקיקים מלעבור דרכם. עם זאת, כאשר חלקיקים קטנים יותר עוברים עם האוויר, כשהאוויר מתפתל ומסתובב, החלקיקים הקטנים יותר לא יכולים לעמוד בקצב תנועת האוויר וכך הם מתנגשים בסיבים. לחלקיקים הקטנים ביותר יש מעט מאוד אינרציה והם תמיד נעים סביב מולקולות האוויר כאילו הם מופגזים על ידי מולקולות אלו (תנועה בראונית). עקב התנועה שלהם, הם בסופו של דבר מתרסקים לתוך הסיבים. גורמים מרכזיים המשפיעים על תפקידיו הם קוטר הסיבים, עובי המסנן ו"מהירות פנים" (face velocity) . מרווח האוויר בין סיבי מסנן HEPA גדול בהרבה מ-0.3 מיקרומטר. HEPA מסנן ברמה גבוהה מאוד עבור חלקיקים קטנים ביותר. שלא כמו מסננות או מסנני ממברנה, שבהם חלקיקים קטנים יותר מהפתחים או הנקבוביות יכולים לעבור דרכם, מסנני HEPA נועדו להתמקד במגוון גודלי חלקיקים. חלקיקים אלה נלכדים (הם נדבקים לסיב) באמצעות שילוב של שלושת המנגנונים הבאים:

 פעפוע (Diffusion): חלקיקים מתחת ל-0.3 מיקרומטר נלכדים על ידי דיפוזיה במסנן HEPA. מנגנון זה הוא תוצאה של התנגשות עם מולקולות גז על ידי החלקיקים הקטנים ביותר, במיוחד אלה מתחת לקוטר 0.1 מיקרומטר. החלקיקים הקטנים מופצצים או קופצים ביעילות ומתנגשים בסיבי המסנן. התנהגות זו דומה לתנועה בראונית ומעלה את ההסתברות שחלקיק ייעצר על ידי יירוט או פגיעה; מנגנון זה הופך להיות דומיננטי בזרימת אוויר נמוכה.
 יירוט: חלקיקים העוקבים אחר קו זרימה בזרם האוויר מגיעים למרחק של רדיוס אחד של סיב ונצמדים אליו. חלקיקים בגודל בינוני נלכדים בתהליך זה.
 פגיעה: חלקיקים גדולים יותר אינם מסוגלים להימנע מסיבים על ידי מעקב אחר קווי המתאר המתעקלים של זרם האוויר ונאלצים לשקוע באחד מהם ישירות; השפעה זו מתגברת עם ירידה בהפרדת הסיבים ומהירות זרימת אוויר גבוהה יותר.

הדיפוזיה דומיננטית מתחת לקוטר 0.1 מיקרומטר, בעוד שהפגיעה והיירוט דומיננטיים בקטרים מעל 0.4 מיקרומטר. בין לבין, קרוב לגודל החלקיקים החודר ביותר (MPPS) 0.21 מיקרומטר, גם דיפוזיה וגם יירוט אינם יעילים יחסית. מכיוון שזו הנקודה החלשה ביותר בביצועי המסנן, מפרטי HEPA משתמשים בהחזקת חלקיקים קרוב לגודל זה (0.3 מיקרומטר) כדי לסווג את המסנן. עם זאת, ייתכן שלחלקיקים קטנים מה-MPPS אין יעילות סינון גדולה מזו של MPPS. זה נובע מהעובדה שחלקיקים אלה יכולים לפעול כאתרי גרעין לעיבוי בעיקר וליצור חלקיקים ליד MPPS.

קישורים חיצוניים



 הערות שוליים 

קטגוריה:היגיינה
קטגוריה:כימיה פיזיקלית
קטגוריה:זיהום אוויר