Ademhalingsbescherming met actieve kool

Luchtverontreinigende stoffen en contaminanten zijn afkomstig uit uiteenlopende bronnen. Hoewel zij vaak slechts in lage concentraties aanwezig zijn, kunnen ze schadelijke en toxische eigenschappen vertonen.

In chemische en industriële installaties, laboratoria en andere omgevingen waar mensen werken of samenkomen, kunnen luchtgedragen verontreinigingen aanwezig zijn in de atmosfeer. In dergelijke omstandigheden dragen medewerkers ademhalingsbeschermingsmiddelen en/of ademluchtapparatuur om hun gezondheid en welzijn te beschermen.

In potentieel gevaarlijkere situaties, zoals terroristische incidenten, gewapende conflicten en noodsituaties waarbij hulpdiensten of CBRN-verdediging (Chemisch, Biologisch, Radiologisch en Nucleair) worden ingezet, worden ademhalingsbeschermingsmiddelen gedragen om personeel te beschermen tegen giftige gassen en dampen die mogelijk in de atmosfeer zijn vrijgekomen.

Dankzij de jarenlange expertise van Chemviron in de ontwikkeling van nieuwe impregnatietechnieken en producten voor actieve kool, kunnen militaire organisaties en hulpdiensten inspelen op nieuwe uitdagingen op het gebied van ademhalingsbescherming.

Ademhalingsbescherming, luchtgedragen verontreinigingen en actieve kool

De belangrijkste functie van een ademhalingsbeschermingsmiddel is het beschermen van de drager tegen het inademen van schadelijke gassen of dampen. Deze middelen verwijderen luchtgedragen verontreinigingen uit de ingeademde lucht, waardoor deze wordt gezuiverd en veilig en schoon wordt om in te ademen.

Dergelijke luchtzuiverende ademhalingsbeschermingsmiddelen, ook wel ademhalingsbeschermingsmiddelen (ABM) of respiratory protective equipment (RPE) genoemd, zijn verkrijgbaar in vele uitvoeringen. Veel systemen bestaan uit nauwsluitende gelaatsmaskers met vervangbare patronen of filterbussen. Deze compacte filters bevatten een bed van gespecialiseerde actieve kool (historisch vaak aangeduid als actieve houtskool).

Hoe werken koolstoffilters in ademhalingsbeschermingsmiddelen?

Respiratorfilters met actieve kool zijn ontworpen om schadelijke gassen en dampen uit de lucht te verwijderen via processen van fysische adsorptie en chemische adsorptie.

Fysische adsorptie is het proces waarbij een luchtgedragen verontreiniging wordt vastgehouden in de poriestructuur van de actieve kool door aantrekkende Van der Waals-krachten. De sterkte van deze aantrekkingskrachten hangt af van de aard van de verontreinigende stof. Veel organische verbindingen en vluchtige organische stoffen (VOC’s) kunnen efficiënt worden verwijderd via fysische adsorptie.

Bepaalde anorganische gassen, zoals ammoniak (NH₃) en zwaveldioxide (SO₂), worden echter niet of slechts in beperkte mate aangetrokken door de poriestructuur van actieve kool. Daarom is een aanvullend proces van chemische adsorptie noodzakelijk. Dit wordt gerealiseerd door een actieve kool met hoge activiteit te impregneren met gespecialiseerde chemische oplossingen.

Chemische adsorptie is een chemische reactie die plaatsvindt in de poriestructuur van de actieve kool tussen de impregneerstof en de luchtgedragen verontreiniging. Door deze reactie veranderen de eigenschappen van de verontreinigende stof en wordt het gevormde reactieproduct permanent vastgelegd in de structuur van de actieve kool.

De kwaliteit en eigenschappen van de actieve kool die als basis dient voor het impregneringsproces – doorgaans in granulaire of pelletvorm – zijn essentieel voor de prestaties en kwaliteit van het eindproduct. Een consistent en hoogwaardig productieproces is vervolgens cruciaal om ervoor te zorgen dat het impregneermiddel gelijkmatig over de actieve kool wordt verdeeld, zodat een optimale balans ontstaat tussen fysische en chemische adsorptie.

Het impregneringsproces voor de productie van een specifieke geïmpregneerde actieve kool varieert afhankelijk van de vereisten van de betreffende adsorptietoepassing. Gezien het kritische karakter van ademhalingsbescherming moet de toegepaste impregnatietechniek telkens een zorgvuldig evenwicht vormen tussen het type impregneermiddel, de hoeveelheid ervan en de aard en vorm van de gebruikte actieve kool.

Aangezien veel ademhalingsfilters bescherming moeten bieden tegen zowel organische als anorganische gassen, is het belangrijk rekening te houden met het verlies aan fysische adsorptiecapaciteit dat kan ontstaan door de toevoeging van impregneermiddelen, tegenover de extra chemische adsorptiecapaciteit die daardoor wordt verkregen. Omdat geïmpregneerde actieve kool zowel fysische als chemische adsorptie mogelijk maakt, is zij bijzonder geschikt voor toepassingen in ademhalingsbescherming en luchtfilters.

Bepaalde verbindingen, zoals aldehyden met een korte koolstofketen, kunnen profiteren van zowel fysische als chemische adsorptiemechanismen. In dergelijke gevallen is extra aandacht vereist bij de keuze van de chemische impregneermiddelen, waarbij rekening moet worden gehouden met hun invloed op de fysische adsorptie-eigenschappen van de actieve kool.

Normen voor ademhalingsfilters

Voor persoonsbescherming, industriële ademhalingsbescherming en arbeidshygiënische toepassingen is de Britse en Europese norm BS EN 14387 de meest gebruikte norm voor de prestatie-eisen van ademhalingsfilters.

De filtertypes die onder deze norm vallen, zijn de volgende:

Type A: Voor gebruik tegen bepaalde organische gassen en dampen met een kookpunt > 65 °C, zoals gespecificeerd door de fabrikant van het ademhalingsbeschermingsmiddel.

Type B: Voor gebruik tegen bepaalde anorganische gassen en dampen, zoals gespecificeerd door de fabrikant.

Type E: Voor gebruik tegen zwaveldioxide en andere zure gassen en dampen, zoals gespecificeerd door de fabrikant.

Type K: Voor gebruik tegen ammoniak en organische ammoniakderivaten, zoals gespecificeerd door de fabrikant.

Type AX: Voor gebruik tegen bepaalde organische gassen en dampen met een kookpunt < 65 °C, zoals gespecificeerd door de fabrikant.

Type SX: Voor gebruik tegen specifiek benoemde gassen en dampen, zoals gespecificeerd door de fabrikant.

Speciaal filtertype NOP3: Voor gebruik tegen stikstofoxiden, zoals NO, NO₂ en NOₓ.

Speciaal filtertype HgP3: Voor gebruik tegen kwik(damp).

Multigasfilters, bijvoorbeeld ABEK-filters, zijn een combinatie van twee of meer van de bovenstaande filtertypes, met uitzondering van type SX, en voldoen afzonderlijk aan de eisen van elk van de gecombineerde filtertypes.

Naast het filtertype worden filters ook ingedeeld in capaciteitsklassen:

Klasse 1: Filters met lage capaciteit

Klasse 2: Filters met gemiddelde capaciteit

Klasse 3: Filters met hoge capaciteit

In meer veeleisende situaties, zoals bij hulpdiensten (first responders) en CBRN-filters, gelden strengere normen. Voor actievekoolfilters worden doorgaans hogere eisen gesteld aan de adsorptiecapaciteit en kunnen bovendien specifieke prestatievereisten voor bepaalde gassen van toepassing zijn. Deze normen kunnen nationaal, Europees, NAVO- of militair specifiek zijn, zoals MIL-SPEC of NIOSH CBRN. Dergelijke normen kunnen van toepassing zijn op filters voor gasmaskers en ademhalingsbeschermingsmiddelen, maar ook op filtersystemen voor voertuigen, schepen, gebouwen en schuilplaatsen die worden ingezet voor collectieve bescherming.

Dit is een zeer gespecialiseerde toepassing. Neem daarom contact op met de experts van Chemviron voor advies en ondersteuning.

Houd er rekening mee dat filters voor ademhalingsbeschermingsmiddelen en gasmaskers doorgaans compact zijn, met een relatief dun filterbed en een actieve kool met een fijnere korrelgrootte. Filters voor voertuigen of gebouwen daarentegen zijn meestal uitgevoerd als diepbedfilters en maken gebruik van een grovere actieve kool, wat gunstig is voor het beperken van het drukverlies.

Daarnaast wordt in steeds meer voertuigen, zowel personenwagens als bedrijfsvoertuigen, actieve kool toegepast in cabinefilters om passagiers en bestuurders te beschermen tegen ongewenste geuren en schadelijke chemische stoffen. Dit omvat vluchtige organische stoffen (VOC’s) en gassen zoals SO₂, maar ook moeilijk te verwijderen verbindingen zoals formaldehyde, H₂S (waterstofsulfide) en ammoniak.

Welke verontreinigingen kunnen met actieve kool worden verwijderd?

De lijst van verontreinigingen – naast de gebruikelijke vluchtige organische stoffen (VOC’s) – die met behulp van dergelijke gespecialiseerde geïmpregneerde actieve kool effectief kunnen worden verwijderd in ademhalingsfilters, omvat onder meer de volgende stoffen:

Opmerking: De aanduiding die tussen haakjes achter de gasomschrijving staat, verwijst naar de militaire benaming van deze verontreiniging. Deze benaming wordt vaak gebruikt in normen, specificaties en technische documentatie.

De meest geschikte actieve kool hangt af van de toepassing waarvoor deze wordt gebruikt, het type filter en de vereiste prestaties ten aanzien van de te verwijderen gassen. Het is belangrijk om aan te geven of er specifieke verontreinigingen of normen van toepassing zijn.

Als Europese producent van dergelijke gespecialiseerde geïmpregneerde actieve kool gedurende meer dan tachtig jaar kan Chemviron deskundig advies en ondersteuning bieden. Daarnaast produceert de Chemviron Cloth Division UK het FLEXSORB®-actieve kooldoek voor diverse gespecialiseerde toepassingen. Dit omvat geïmpregneerde kooldoeken voor defensie- en andere luchtfiltratie-toepassingen.

Dus als u hulp nodig heeft bij het verbeteren van uw filterprestaties, de keuze van actieve kool of voor verder advies, neem dan contact op met ons team.

Voor meer informatie over VOC’s en andere luchtverontreinigende stoffen, zie onze gerelateerde artikelen: “Wat zijn vluchtige organische stoffen (VOS)” en “Wat zijn luchtverontreinigende stoffen”.