Atemschutz mit Aktivkohle

Luftschadstoffe und Verunreinigungen stammen aus einer Vielzahl von Quellen. Auch wenn sie nur in geringen Konzentrationen vorliegen, können sie schädliche und giftige Eigenschaften aufweisen.

In chemischen und industriellen Anlagen, Labors und anderen Orten, an denen sich Menschen aufhalten oder arbeiten, können Schadstoffe in der Luft vorhanden sein. In solchen Umgebungen trägt das Personal Atemschutzmasken, und/oder es kann erforderlich sein, Atemschutzgeräte zu verwenden, um die Gesundheit und das Wohlbefinden zu schützen.

In potenziell gefährlichen Umgebungen wie bei Terroranschlägen, Konflikten und Notfällen, die den Einsatz von Ersthelfern oder CBRN-Abwehrmaßnahmen erfordern, werden Atemschutzmasken zur Sicherheit des Personals und zum Schutz vor giftigen Gasen und Dämpfen getragen, die möglicherweise in die Atmosphäre gelangt sind.

Dank der langjährigen Erfahrung von Chemviron bei der Entwicklung neuer Techniken und Produkte im Bereich imprägnierter Aktivkohle können Militär und Rettungskräfte neue Herausforderungen im Bereich des Atemschutzes meistern.

Atemschutzmasken, Luftschadstoffe und Aktivkohle

Die Hauptaufgabe einer Atemschutzmaske besteht darin, den Träger vor dem Einatmen schädlicher Gase oder Dämpfe zu schützen. Sie filtert Schadstoffe aus der Luft heraus, reinigt diese und sorgt so dafür, dass die Luft sicher und sauber zum Atmen ist.

Solche Atemschutzgeräte, die als Atemschutzausrüstung (RPE) bezeichnet werden, gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen. Viele davon bestehen aus dicht schließenden Gesichtsmasken, in die austauschbare Filterpatronen oder -behälter eingesetzt werden. Diese kleinen Filter enthalten ein Filterbett aus spezieller Aktivkohle (früher oft als „Aktivkohle“ bezeichnet).

Wie funktionieren Aktivkohlefilter in Atemschutzmasken?

Aktivkohlefilter für Atemschutzmasken dienen dazu, schädliche Gase oder Dämpfe durch physikalische und chemische Adsorptionsprozesse aus der Luft zu entfernen.

Bei der physikalischen Adsorption werden die Schadstoffe aus der Luft durch Van-der-Waals-Kräfte in der Porenstruktur von Aktivkohle gebunden. Die Stärke dieser Anziehungskräfte hängt von der Art des Schadstoffs ab. Viele organische Schadstoffe oder flüchtige organische Verbindungen (VOC) lassen sich durch physikalische Adsorption leicht entfernen.

Bestimmte anorganische Gase wie Ammoniak (NH₃) und Schwefeldioxid (SO₂) werden jedoch von der Porenstruktur der Aktivkohle nicht in nennenswertem Maße angezogen, sodass ein zusätzlicher chemischer Adsorptionsprozess erforderlich ist. Dabei wird die hochaktive Aktivkohlebasis mit speziellen chemischen Lösungen imprägniert.

Die chemische Adsorption ist eine chemische Reaktion, die in der Porenstruktur der Aktivkohle zwischen der Imprägnierverbindung und dem Schadstoff in der Luft stattfindet. Diese Reaktion verändert die Eigenschaften des Schadstoffs und bindet die dabei entstehende Verbindung in der Struktur der Aktivkohle.

Die Qualität und die Eigenschaften des für den Imprägnierungsprozess verwendeten Aktivkohle-Ausgangsmaterials, das in der Regel in Granulat- oder Pelletform vorliegt, sind entscheidend für die Leistungsfähigkeit und Qualität des Endprodukts. Ein konsistenter und qualitativ hochwertiger Produktionsprozess ist daher von entscheidender Bedeutung, um sicherzustellen, dass das Imprägniermittel gleichmäßig in der Aktivkohle verteilt ist, damit sowohl physikalische als auch chemische Adsorptionsmechanismen ausgewogen zum Tragen kommen.

Das chemische Imprägnierungsverfahren zur Herstellung eines bestimmten imprägnierten Kohlenstoffs variiert je nach den Anforderungen der jeweiligen Adsorptionsaufgabe. Angesichts der kritischen Bedeutung von Atemschutzanwendungen muss die jeweils angewandte Imprägniertechnik ein ausgewogenes Gleichgewicht zwischen der Art des erforderlichen Imprägniermittels, der Imprägniermittelmenge sowie der Beschaffenheit und Form des Kohlenstoff-Ausgangsmaterials herstellen.

Da Atemschutzmasken häufig sowohl mit organischen als auch mit anorganischen Gasen konfrontiert sind, ist es wichtig, den Verlust an physikalischer Adsorptionskapazität durch die Zugabe des Imprägniermittels gegen die durch den Imprägnierungsprozess erzielte verbesserte chemische Adsorption abzuwägen.  Da imprägnierte Aktivkohle sowohl zur physikalischen als auch zur chemischen Adsorption fähig ist, eignet sie sich aufgrund dieser Eigenschaft ideal für Atemschutzmasken und Filteranwendungen.

Bestimmte Verbindungen, wie beispielsweise kurzkettige Aldehyde, können von physikalischen und chemischen Adsorptionsprozessen profitieren. In diesen Fällen ist besondere Sorgfalt bei der Auswahl der chemischen Imprägniermittel geboten, wobei deren Auswirkungen auf die physikalischen Adsorptionseigenschaften des Kohlenstoffs zu berücksichtigen sind.

Normen für Atemschutzfilter

Für den Personenschutz, industrielle Atemschutzmasken und Hygieneanwendungen ist die britische und europäische Norm BS EN 14387 die gängigste Norm, die die Leistungskriterien für Atemschutzfilter regelt.

Die von dieser Norm abgedeckten Filtertypen sind folgende:

Typ A: Zur Verwendung gegen bestimmte organische Gase/Dämpfe mit einem Siedepunkt >65 °C gemäß den Angaben des Herstellers der Atemschutzmaske.

Typ B: Zur Verwendung gegen bestimmte anorganische Gase und Dämpfe gemäß den Angaben des Herstellers.

Typ E: Zur Verwendung gegen Schwefeldioxid und andere saure Gase und Dämpfe gemäß den Angaben des Herstellers.

Typ K: Zur Verwendung gegen Ammoniak und organische Ammoniakderivate gemäß den Angaben des Herstellers.

Typ AX: Zur Verwendung gegen bestimmte organische Gase/Dämpfe mit einem Siedepunkt unter 65 °C gemäß den Angaben des Herstellers.

Typ SX: Zur Verwendung gegen bestimmte, vom Hersteller angegebene Gase und Dämpfe.

Spezialfilter Typ NOP3: Zur Verwendung gegen Stickoxide, z. B. NO, NO₂, NO_x.

Spezialfilter Typ HgP3: zur Verwendung gegen Quecksilber.

Mehrfachgasfilter, z. B. ABEK-Filter, sind eine Kombination aus zwei oder mehr der oben genannten Typen (mit Ausnahme des Typs SX) und erfüllen die Anforderungen jedes einzelnen Typs.

Neben den Typen werden Filter auch wie folgt nach Klassen eingeteilt:

Klasse 1: Filter mit geringer Kapazität

Klasse 2: Filter mit mittlerer Kapazität

Klasse 3: Filter mit hoher Kapazität

In anspruchsvolleren Situationen, z. B. für Ersthelfer und CBRN-Filter, sind strengere Standards erforderlich. Ein Aktivkohlefilter muss in der Regel immer anspruchsvollere Adsorptionsanforderungen erfüllen, und oft gelten spezifische Leistungsanforderungen für bestimmte Gase. Diese können länderspezifisch, EU-spezifisch, NATO-spezifisch oder militärspezifisch sein, wie z. B. MIL-SPEC oder NIOSH CBRN.  Solche Standards können für Filter in Atemschutzmasken, Fahrzeugen, Schiffen, Gebäuden und Schutzräumen mit Filtern für den kollektiven Schutz gelten.

Da es sich hierbei um eine sehr spezielle Anwendung handelt, wenden Sie sich bitte an die Experten von Chemviron, um Hilfe und Unterstützung zu erhalten.

Beachten Sie, dass Filter für Atemschutzmasken und Gasmasken kleiner sind und in der Regel aus Dünnbettfiltern bestehen, bei denen feinkörnige Aktivkohle zum Einsatz kommt, während Filter für Fahrzeuge oder Gebäude als Tiefenfilter ausgeführt sind und eine gröberkörnige Aktivkohle verwenden, um den Druckabfall zu verringern.

Darüber hinaus wird bei vielen Fahrzeugen, sowohl bei Personen- als auch bei Lastkraftwagen, zunehmend ein Aktivkohlefilter als Innenraumfilter eingesetzt, um die Insassen und den Fahrer vor unerwünschten Gerüchen und schädlichen Chemikalien zu schützen. Dazu gehören VOCs und Gase wie SO₂ sowie schwer zu entfernende Chemikalien wie Formaldehyd, H₂S und Ammoniak.

Welche Schadstoffe lassen sich mit Aktivkohle entfernen?

Zu den Schadstoffen – abgesehen von den üblichen VOCs –, die mit Hilfe solcher speziellen imprägnierten Aktivkohlefilter in Atemschutzmasken wirksam entfernt werden können, gehören:

Hinweis: Die in Klammern hinter der Gasbezeichnung angegebene Bezeichnung ist die militärische Bezeichnung für diesen Schadstoff, auf die in Normen und Spezifikationen häufig Bezug genommen wird.

Wie können wir Ihnen helfen?

Welcher Aktivkohletyp am besten geeignet ist, hängt vom jeweiligen Anwendungsbereich, dem Filtertyp und den geforderten Gasreinigungsleistungen ab. Es ist wichtig anzugeben, ob bestimmte Schadstoffe oder Normen zu beachten sind.

Als europäischer Hersteller solcher spezialisierten imprägnierten Aktivkohlen seit über achtzig Jahren kann Chemviron Sie mit fundierter Beratung und Unterstützung zur Seite stehen. Darüber hinaus produziert die Chemviron Cloth Division UK FLEXSORB®-Aktivkohlegewebe für eine Reihe von Spezialanwendungen. Dazu gehören imprägnierte Aktivkohlegewebe für Verteidigungszwecke und andere Luftfilteranwendungen

Wenn Sie also Hilfe bei der Verbesserung Ihrer Filterleistung, bei der Auswahl der Aktivkohle oder weitere Beratung benötigen, wenden Sie sich bitte an unser Team.

Weitere Informationen zu VOCs und anderen Luftschadstoffen finden Sie in unseren Artikeln zum Thema „Was sind flüchtige organische Verbindungen?“ und „Was sind Luftschadstoffe?“.