Protezione respiratoria con carbone attivo

Gli inquinanti e i contaminanti atmosferici provengono da diverse fonti. Sebbene possano presentarsi in basse concentrazioni, possono manifestare proprietà nocive e tossiche.

In impianti chimici e industriali, laboratori e altri luoghi di aggregazione o di lavoro, possono essere presenti contaminanti nell’atmosfera. In tali ambienti, al personale può essere richiesto di indossare respiratori e/o apparecchi per la respirazione per proteggere la salute e il benessere.

In ambienti potenzialmente più pericolosi, come incidenti terroristici, conflitti ed emergenze che richiedono l’intervento di primi soccorritori o difesa CBRN, i respiratori vengono indossati per la sicurezza del personale e la protezione contro eventuali gas e vapori tossici che potrebbero essere stati rilasciati nell’atmosfera.

La consolidata esperienza di Chemviron nello sviluppo di nuove tecniche e prodotti a base di carbone impregnato ha permesso ai militari e ai primi soccorritori di affrontare nuove sfide nella protezione respiratoria.

Respiratori, contaminanti atmosferici e carbone attivo

Il ruolo principale di un respiratore è proteggere chi lo indossa dall’inalazione di gas o vapori nocivi. Questi rimuovono i contaminanti dall’aria, purificandola e rendendola sicura e pulita da respirare.

Tali respiratori a purificazione d’aria, chiamati dispositivi di protezione delle vie respiratorie (DPI), sono disponibili in molte forme. Molti includono maschere facciali a tenuta che incorporano cartucce o filtri sostituibili. Questi piccoli filtri contengono un letto di carbone attivo specializzato (storicamente spesso indicato come carbone vegetale attivo).

Come funzionano i filtri a carbone per respiratori?

I filtri a carbone attivo per respiratori sono progettati per rimuovere gas o vapori nocivi dall’aria attraverso processi di adsorbimento fisico e chimico.

L’adsorbimento fisico avviene quando il contaminante atmosferico viene fissato nella struttura porosa del carbone attivo dalle forze di attrazione di Van der Waals. La forza di queste forze attrattive dipende dalla natura del contaminante. Molti contaminanti organici o composti organici volatili (COV) vengono facilmente rimossi attraverso l’adsorbimento fisico.

Tuttavia, alcuni gas inorganici, come l’ammoniaca (NH₃) e l’anidride solforosa (SO₂), non sono attratti in modo significativo dalla struttura porosa del carbone attivo, pertanto è necessario un ulteriore processo di adsorbimento chimico. Ciò comporta l’impregnazione della base di carbone attivo ad alta attività con soluzioni chimiche specializzate.

L’adsorbimento chimico è una reazione chimica nella struttura porosa del carbone attivo tra il composto impregnante e il contaminante atmosferico. Questa reazione modifica le proprietà del contaminante e fissa il composto risultante nella struttura del carbone attivo.

La qualità e le proprietà della materia prima di carbone attivo utilizzata per il processo di impregnazione, tipicamente in forma granulare o in pellet, sono essenziali per realizzare le prestazioni e la qualità del prodotto finito. Un processo di produzione costante e di alta qualità è quindi fondamentale per garantire che l’impregnante sia finemente disperso in tutto il carbone attivo per bilanciare i meccanismi di adsorbimento fisico e chimico.

Il processo di impregnazione chimica per creare un particolare carbone impregnato varierà in base ai requisiti della sfida di adsorbimento. Data la natura critica delle applicazioni per respiratori, la tecnica di impregnazione applicata in ogni caso deve essere un equilibrio preciso tra il tipo di impregnante richiesto, la quantità di impregnante e la natura e la forma della materia prima di carbone di base.

Dato che molti respiratori devono spesso affrontare sfide legate a gas sia organici che inorganici, è importante considerare la perdita di capacità di adsorbimento fisico dovuta all’aggiunta di impregnante rispetto al miglioramento del chemisorbimento ottenuto dal processo di impregnazione. Poiché un carbone attivo impregnato è capace di adsorbimento sia fisico che chimico, tale funzionalità lo rende ideale per le applicazioni di respiratori e filtri.

Alcuni composti come le aldeidi a catena corta possono beneficiare dei processi di adsorbimento fisico e chimico. In questi casi, è necessaria un’attenzione supplementare per selezionare accuratamente gli impregnanti chimici, considerando il loro effetto sulle caratteristiche di adsorbimento fisico del carbone.

Standard per i filtri dei respiratori

Per la protezione del personale, i respiratori industriali e le applicazioni igieniche, la norma britannica ed europea BS EN 14387 è lo standard più comune che copre i criteri di prestazione per i filtri dei respiratori.

I tipi di filtro coperti da questo standard sono i seguenti:

Tipo A: per l’uso contro determinati gas/vapori organici con un punto di ebollizione > 65 ^°C come specificato dal produttore del respiratore.

Tipo B: per l’uso contro determinati gas e vapori inorganici come specificato dal produttore.

Tipo E: per l’uso contro l’anidride solforosa e altri gas e vapori acidi come specificato dal produttore.

Tipo K: per l’uso contro l’ammoniaca e i derivati organici dell’ammoniaca come specificato dal produttore.

Tipo AX: per l’uso contro determinati gas/vapori organici con un punto di ebollizione < 65 ^°C come specificato dal produttore.

Tipo SX: per l’uso contro gas e vapori specifici nominati come specificato dal produttore.

Filtro speciale tipo NOP3: per l’uso contro gli ossidi di azoto, ad esempio NO, NO₂, NO_X.

Filtro speciale tipo HgP3: per l’uso contro il mercurio.

Filtri antigas multitype, ad es. i filtri ABEK sono una combinazione di due o più dei tipi sopra indicati, escluso il tipo SX, e soddisfano i requisiti di ciascun tipo separatamente.

Oltre ai tipi, i filtri sono definiti anche per classe come segue:

Classe 1: filtri a bassa capacità

Classe 2: filtri a media capacità

Classe 3: filtri ad alta capacità

In situazioni più impegnative, ovvero per i primi soccorritori e i filtri CBRN, sono richiesti standard più rigorosi. Un filtro a carbone attivo ha solitamente requisiti di adsorbimento sempre più complessi e spesso possono essere applicate specifiche capacità di prestazione per i gas. Questi possono essere specifici per paese, UE, NATO o militari, come MIL-SPEC o NIOSH CBRN. Tali standard possono applicarsi ai filtri per maschere antigas, veicoli, navi, edifici e rifugi con filtri per la protezione collettiva.

Questa è un’applicazione molto specializzata, quindi contatta gli esperti di Chemviron per aiuto e supporto.

Nota che i filtri per respiratori e maschere antigas sono più piccoli, solitamente filtri a letto sottile che utilizzano un carbone a maglia più fine, mentre i filtri per veicoli o edifici sono filtri a letto più profondo che utilizzano un carbone a grana più grossa per migliorare la caduta di pressione.

Inoltre, per molti veicoli, sia passeggeri che merci, la protezione con filtro a carbone come filtro per l’aria dell’abitacolo è sempre più utilizzata per proteggere i passeggeri e il conducente da odori sgradevoli e sostanze chimiche nocive. Questi includono COV e gas come SO₂ e sostanze chimiche difficili da rimuovere come formaldeide, H₂S e ammoniaca.

Quali contaminanti possono essere rimossi utilizzando il carbone attivo?

L’elenco dei contaminanti – oltre ai tipici COV – che possono essere efficacemente rimossi nei filtri per respiratori utilizzando tali carboni attivi impregnati specializzati include i seguenti:

Nota: la designazione indicata tra parentesi dopo la descrizione del gas è il riferimento militare a questo contaminante, spesso citato in standard e specifiche.

Come possiamo aiutarti?

Il carbone più efficace da utilizzare dipenderà dall’applicazione, dal tipo di filtro e dalle prestazioni richieste per il gas. È importante comunicare se sono applicabili contaminanti o standard specifici.

In qualità di produttore europeo di tali carboni attivi impregnati specializzati da oltre ottant’anni, Chemviron può fornire consulenza e assistenza esperte. Inoltre, la divisione Chemviron Cloth nel Regno Unito produce il tessuto a carbone attivo FLEXSORB® per una gamma di applicazioni specialistiche. Ciò include tessuti a carbone impregnato per la difesa e altre applicazioni di filtrazione dell’aria.

Quindi, se hai bisogno di aiuto per migliorare le prestazioni del tuo filtro, per la scelta del carbone attivo o per ulteriori consigli, contatta il nostro team.

Per ulteriori informazioni sui COV e altri inquinanti atmosferici, consulta i nostri articoli correlati su “Cosa sono i composti organici volatili” e “Cosa sono gli inquinanti atmosferici“.