Ilmakehämme ilmassa on kuitenkin myös paljon erilaisia epäpuhtauksia, jotka ovat osittain syntyneet luonnossa tapahtuneiden prosessien, esim. eroosion, tulivuoren purkausten, maanjäristysten vaikutuksesta ja osittain ovat seurausta ihmisten toiminnasta kuten esim. polttomoottorien pakokaasut, teollisten prosessien tai kemian teollisuuden prosessien yhteydessä syntyvät kaasut.

Ilmankehän ilmassa oleva pöly siis muodostuu kiinteistä, rakeisista hiukkasista, savukaasuista, sumusta ja erilaisista kuiduista. Tutkittaessa pölyä kemiallisesti ja fysikaalisesti saadaan yleensä tulokseksi eri lähteistä peräisin olevien silikaatteja, joiden jakautumat kyllä tapaus tapaukselta vaihtelevat. Näiden silikaattien lähteitä ovat savu, noki, orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden, kuten puuvilla tai muut kasvikuidut, rapautumisesta syntyneet hiukkaset ja metallipöly. Lisäksi löydetään luonnossa esiintyviä eliöitä kuten bakteereita, itiöitä, siitepölyä.

Näitä hengitysilmassa leijuvia hiukkasia kutsutaan aerosoleiksi.

 

Sen jälkeen kun on opittu tuntemaan ilmassa olevien haitallisten aineiden pitoisuudet ja niiden vaikutukset, on monilla aloilla otettu käyttöön ilmansuodattimet. Ilmansuodattimia käytetään ilmastointilaitteissa tuloilman puhdistukseen. Tänä päivänä puhdistetaan monien eri teollisten prosessein tuloilma, moottorien polttoilma, laboratorioiden ja sairaaloiden tulo- ja poistoilma, ydinvoimaloiden poistoilma. Puhtaiden tilojen tekniikka toisin sanoen tekninen edistys on tuonut mukanaan teknisesti yhä kehittyneemmät suodattimet.

Suodattimet jaetaan eri luokkiin: perussuodattimiin, hienosuodattimiin, leijusuodattimiin ja suurteholeijusuodattimiin. Tämä jako perustuu suodattimissa käytettyihin materiaaleihin ja niistä johtuvaan erilaiseen fyysiseen erottelukykyyn. Näiden lisäksi on olemassa vielä adsorptiosuodattimia, joita käytetään kaasuja ja hajujen erottamiseen, sekä sähkösuodattimia, jotka toimivat staattisen sähköön perustuvalle tekniikalle, joskin niiden merkitys käyttöturvallisuuden ja korkeiden valmistuskustannusten vuoksi on vähäinen.

 

 

Perussuodattimien valmistukseen käytetään orgaanisia kuituja, synteettisiä kuituja, lasikuitua tai myös metallilankaa. Karkea pöly erottuu näissä suodatinmateriaaleista pääasiassa nk. iskutehoperiaatteen mukaisesti. Pölyhiukkaset eivät seuraa ilmamolekyylien virtauskäyttäytymistä niiden kiertäessä suodatinkuidut, vaan näiden hiukkasten hitaus aiheuttaa sen , että ne iskeytyvät kuituja vasten. Kuituja on voitu käsitellä pölynsidonta-aineella, tai ne pysäyttävät omien erikoisominaisuuksiensa ansiosta hiukkaset kuitujen pinnalle.

Hienojakoisempien epäpuhtauksien ollessa kyseessä perussuodattimet ovat melko tehottomia, minkä vuoksi niitä seuraavien hienosuodattimien merkitys onkin suurempi.

 

 

Näissä suodattimissa käytetty suodatinaines koostuu pääasiassa erittäin hienoista lasikuiduista, joiden kuitujen halkaisija on 0,1-1 mm. Virtausnopeus tämän suodatinaineksen läpi on yleensä 2 – 12 cm/s. Näiden suodatinten erotusteho perustuu pääasiassa sitomis- ja diffuusioilmiöön.

Pienen massansa vuoksi pienet hiukkaset seuraavat suodatinkuitua kiertäviä virtauksia. Tällöin ne koskettavat kuituja, jotka vetävät niitä puoleensa, minkä jälkeen adheesiovoima kiinnittää ne tehokkaasti kuituun. Tätä tapahtumaa kutsutaan sitomisilmiöksi.

Brownin molekyyliliike tarttuu pieniin , alle 1 mm:n kokoisiin hiukkasiin ja saa ne värähtelemään. Sen ansiosta hiukkaset päätyvät suodatinkuitua vasten, jolloin ne erottuvat ilmasta. Tätä ilmiötä kutsutaan diffuusioilmiöksi.

Niin sulku- kuin diffuusioilmiössäkin Van-der-Waal –voima sitoo pölyhiukkaset lopullisesti kuituun. Pölynsidonta-aineet ovat tällöin tarpeettomia.

 

 

Eri suodatinluokkia varten on kehitetty erilaisia testausmenetelmiä suodatinten erilaisen erottelukyvyn ja siitä johtuen eri käyttöalueiden vuoksi. Perussuodattimet ja hienosuodattimet testataan DIN 24185 mukaisella testimenetelmällä. Suodatinluokkiin G 1 – G 4 kuuluvat perussuodattimet testataan syöttämällä synteettistä pölyä ja testistä saadaan selville gravimetrinen punnituserotusaste.

Suodatinluokkien F 5 – F 9 hienosuodattimista testataan pölytäpläerotusaste käyttämällä luonnollisia aerosoleja eli käsittelemätöntä ulkoilmaa. Testissä määritetään suodattimen pölytäpläerotusaste siten, että testattavan suodattimen edestä ja takaa otettu samansuuruinen ilmamäärä johdetaan testisuodatinpaperin läpi. Pölytäpläerotusasteen määräämistä varten verrataan keskenään ilmamääriä, jotka tarvitaan saman värjäytymisasteen aikaansaamiseksi testisuodatinpaperissa leijusuodattimien testissä määritellään suodattimen punnituserotusaste eli läpäisevyys noin 0,3 mikrometriä halkaisijaltaan olevilla hiukkasilla. Yleensä hiukkasten erottamien on tällä alueella vaikeinta. Sekä suurempien että pienempien hiukkasten erottaminen on normaalisti helpompaa.

Suodatusteho

 

Suodatinten monimutkaisissa testeissä määritellyt tehot saavutetaan vain, jos noudatetaan annettuja käyttöalatietoja. Varsinkin perussuodattimissa virtausnopeus vaikuttaa suuresti erotuskykyyn ja sen kautta pölyn poistokykyyn ja lopuksi myös suodattimen ikään. Tämä johtuu siitä, että suodatusteho on riippuvainen tietystä nopeudesta, jolla ilma kulkee suodatinaineksen läpi. Hienosuodattimilla ja leijusuodattimilla erotusaste ei erityisesti vaihtele, vaikka nimelliskuormitukseen tulisi suurehkoja eroja.