Technik

Theorie der Partikelfiltration

Die Theorie der Partikelfiltration ist in der Literatur sehr gut dokumentiert und mit der verfügbaren Messtechnik bis zu den kleinsten Partikelgrößen bestätigt. (Lee und Liu, 1980)

Partikelabscheidung

Die Fähigkeit eines Filters Partikel abzuscheiden beruht auf unterschiedlichen physikalischen und mechanischen Effekten, wie Diffusionseffekt, Sperreffekt, bzw. Trägheits- und Siebeffekt. Elektrostatische Effekte zwischen den Fasern des Filtrationsmediums und den zu filternden Partikeln können auch einen entscheidenden Einfluss haben, speziell bei synthetischen Fasern, welche sich stark elektrostatisch aufladen können. In einem idealen Filtrationsprozess wird jeder Partikel direkt beim ersten Auftreffen auf eine Faser oder einen schon abgeschiedenen Partikel dauerhaft abgeschieden. Bei kleinen Partikeln und geringen Luftgeschwindigkeiten übertreffen die Adhäsionskräfte (van der Waal’sche Kräfte) die kinetische Energie der luftgetragenen Teilchen im Luftstrom, einmal gefangen ist es nahezu unmöglich solche Partikel wieder vom Filter zu entfernen. Wenn die Partikelgröße und die Luftgeschwindigkeit sich vergrößern, bzw. erhöhen steigt die Gefahr größere Partikel von der Faser abprallen.

Siebeffekt

Teilchen deren Durchmesser größer als der Abstand zwischen den Fasern ist, können das Filtermedium nicht passieren.

Trägheitseffekt

Größere Partikel besitzen eine zu große Trägheit um dem Luftstrom um die Faser herum zu folgen. Die Partikel ändern nicht ihre Richtung, berühren die Faser und verbleiben dort. Der Trägheitseffekt nimmt mit schnellerer Luftströmung und Zunahme von Größe oder Gewicht der Partikel zu.

Sperreffekt

Kleine Partikel folgen den Stromlinien um die Faser herum, haften aber an der Faser an, wenn sie ihr zu nahe kommen. Der Effekt nimmt zu, wenn die Teilchen größer, die Fasern dünner oder Abstand zwischen den Fasern geringerer wird, bzw. eine größere Anzahl an Fasern vorhanden ist.

Diffusionseffekt

Diffusion in Richtung der Medienfasern tritt nur bei sehr kleinen Partikeln, wie Viren auf. Die Partikel bewegen sich aufgrund der Brown’schen Molekularbewegung wahllos im Luftstrom. Dieser Mechanismuss ist aber nur für Partikel mit einem Durchmesser <1µm relevant.