Kohlefilter in Luftreinigern

Kohlefilter bilden eine Ergänzung zu den HEPA-Filtern. Sie eliminieren organische Luftverschmutzung durch Gase, die für die Gesundheit von Kindern sehr schädlich sein können. Aktivkohle gehört zu den wichtigsten Elementen von Luftreinigungsgeräten.

Weswegen kommen Kohlefilter in Luftreinigern zur Anwendung?

Luftverschmutzung, die durch Kohlefilter aufgefangen wird, besteht vor allem aus:

• Flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) – unter anderem krebserregende, toxische und ätzende Substanzen, die für Menschen sehr schädlich sein können. Manche von ihnen entstehen in der natürlichen Umwelt, die meisten jedoch sind eine Folge der Tätigkeit des Menschen – z.B. wenn Zigaretten geraucht werden, oder als eine Folge der Herstellung einiger chemischen Substanzen oder Pflanzenschutzmittel. VOCs können sekundär durch Farben oder Klebstoffe emittiert werden, die im Baugewerbe verwendet werden, sie entstehen auch als eine Folge von normalen Tätigkeiten im Haushalt (z.B. beim Kochen).
• Strenge Gerüche, also organische Verbindungen, die selbst in niedrigen Konzentrationen vom Menschen wahrgenommen werden. Meistens sind sie ungefährlich, aber sie können auch zu gereizten Schleimhäuten in der Nase, der Kehle oder der Augen führen. Meistens stammen sie von natürlichen Zerfall- oder Verwesungsvorgängen, aber auch die Tätigkeit des Menschen kann deren Ursache darstellen – z.B. Kläranlagen, Mülldeponien oder Tierzuchtbetriebe.

Hersteller können unterschiedliche Arten von Luftreinigerfiltern anwenden. Meistens kommen jedoch Kohlefilter und HEPA-Filter zur Anwendung, weil es sich hier um die optimale Lösung handelt. Die Filter ergänzen sich gegenseitig und tragen dazu bei, dass die Luft umfassend gereinigt wird.

Aktivkohle – was ist das?

Aktivkohle ist eine Substanz, die hauptsächlich aus Kohle besteht – also aus einem Element, das sich durch eine poröse Struktur auszeichnet. Gerade dank dieser Struktur können die große Fläche und eine so hohe Wirksamkeit bei der Beseitigung von Luftverschmutzung erreicht werden. Nach dem Auseinanderfalten erreicht 1 Gramm Aktivkohle eine Fläche von ca. 1500 m².

Aktivkohle besteht aus organischen Substanzen mit einem wirklich hohen Kohleanteil, die bei einer sehr hohen Temperatur unter sauerstofffreien Verhältnissen behandelt worden sind. Auf diese Weise wird poröse Kohle erzeugt, die sich bei einem hohen Druck und unter dem Einfluss eines Gases in Form von Sauerstoff, Wasserdampf oder Kohlendioxid „aktiviert“. Auf diese Weise wird die Anzahl der Poren und deren Tiefe erhöht, damit organische Luftverschmutzung wirksam eliminiert werden kann. Wegen der niedrigsten Emission von schädlichen Substanzen wird in Luftreinigern Kohle aus Kokosnussschalen verwendet.  

Es besteht die Möglichkeit, die Eigenschaften der Kohle zu modifizieren, damit sie genauer auf ausgewählte Substanzen reagiert oder auch einige Schwermetalle und anorganische Substanzen, die in der Luft vorkommen, auffängt. Zu diesem Zweck muss die Oberfläche der Kohle mit zusätzlichen chemischen Verbindungen bedeckt (imprägniert) werden, die mit der Substanz, die beseitigt werden soll, in eine Reaktion eingehen.

Was ist überhaupt ein Kohlefilter?

Ein Kohlefilter besteht aus Aktivkohle, die sich in einem entsprechenden Gehäuse befindet und zur Luftreinigung dienen soll. Damit sie effektiv arbeiten kann, muss sie über einen entsprechenden Granulationsgrad verfügen. Am wichtigsten ist, dass der Wiederstand beim Luftdurchfluss minimal ist – von Bedeutung ist also sowohl die Größe, als auch die Form des angewandten Granulats. Am optimalsten ist also eine ziemlich kleine Walze, deren Länge größer ist, als der Durchmesser.

Von Bedeutung ist auch die Konstruktion des Gehäuses. Es muss nämlich so konstruiert sein, damit die Verteilung des Granulats auf der Filteroberfläche so günstig wie nur möglich ist. Dies ermöglicht einen freien Kontakt der Luft mit einem großen Kohlevolumen.   

Es gibt auch integrierte Lösungen, bei denen der Kohlefilter mit dem HEPA-Filter verbunden ist. Auf diese wird gleichseitig sowohl flüchtige, als auch feste Luftverschmutzung eliminiert.  

Wie funktionieren Kohlefilter?

Kohlefilter funktioniere basierend auf der Erscheinung der Adsorption. Adsorption hingegen bedeutet, dass Partikel auf der Oberfläche der Substanz gebunden werden – im Gegenteil zur Absorption, bei der das gesamte Kohlevolumen Partikel auffängt.  

Physische Adsorption, also der grundlegende Mechanismus, der bei Luftreinigern zur Anwendung kommt, ist ein Vorgang, der auf der gegenseitigen Einwirkung von zwischenmolekularen Kräften basiert. Zur Adsorption kommt es nur im Fall von nichtpolarisierten Molekülen, und es handelt sich um einen Vorgang, der unter entsprechenden Bedingungen rückgängig gemacht werden kann. Bei der chemischen Adsorption hingegen handelt es sich um eine etwas kompliziertere chemische Reaktion, in deren Folge feste chemische Verbindungen entstehen. Obwohl es zu beiden nur auf der Oberfläche der Substanz kommt, kann es zur chemischen Adsorption auf einer Schicht von Substanzen kommen, die bereits früher adsorbiert worden sind. Der Vorteil liegt hier auch darin, dass größere Moleküle mit einer längeren Molekülkette gebunden werden können. 

Damit es überhaupt zu der einen oder der Andersen Adsorption kommen kann, muss in der Substanzstruktur Kohle enthalten sein. Zusammen mit der sehr großen auseinandergefalteten Fläche ist also Aktivkohle ein sehr wirksames Mittel zur Beseitigung der organischen Luftverschmutzung.  

Die Konstruktion der Kohlefilter

Luftreiniger-Kohlefilter unterscheiden sich in ihrer Konstruktion auf keine spektakuläre Weise. Man sollte jedoch auf ihr Gehäuse achtel, das unterschiedliche Formen, Größen und Dicken vorweisen kann. Der wichtigste Unterschied ist also die Menge der Aktivkohle im jeweiligen Filter. Obwohl es keine eindeutige Klassifikation gibt, dank der man bestimmen könnte, welche Lösung am besten sein wird, sollte deutlich gesagt werden, dass:  

• Ein höherer Gehalt der Aktivkohle (mehr Masse) die Lebensdauer verlängert,
• Je größer die Fläche ist, desto höher die Adsorption der Luftverschmutzung,
• Eine größere Dicke des Filters für einen längeren Kontakt der Luft mit dem Filter sorgt, wodurch die Chancen auf die Chemisorption steigen.

Kohlefilter in Luftreinigern

Unter Allen Luftreinigungsgeräten müssen insbesondere LIFAair Luftreiniger berücksichtigt werden. Der Hersteller legt nämlich viel Wert auf Luftverschmutzung durch Gase, in den Filtern befindet sich also sehr viel Aktivkohle – bis zu 3,5 kg. Sie enthalten auch Zeolith, dessen Aufgabe darin liegt, Schwefel- und Stickstoffmonoxide aufzufangen. Auch andere Marken haben ihre Filterungsmöglichkeiten erweitert – in der KC-G Reihe hat Sharp die vollständige Kohlemasse im Filter unterteilt und Kieselgel hinzugefügt, wodurch Schwermetalle eliminiert werden können.

Weniger wirksam bei der Bekämpfung von Luftverschmutzung durch Gase sind integrierte Filter. Es kommt vor, dass sie eindeutig weniger Aktivkohle enthalten, außerdem besteht das Risiko, dass die Kohle in die HEPA-Filter eindringt.

Luftreiniger-Kohlefilter können eine unterschiedliche Lebensdauer vorweisen. Sie hängt vor allem von der Menge der enthaltenen Aktivkohle ab, aber auch davon, wo der Luftreiniger genutzt wird und wie die Luftqualität am entsprechenden Ort aussieht. Manche Hersteller haben sich für auswaschbare Filter entschieden. Dank dieser Lösung erreicht man tatsächlich eine längere Lebensdauer, die in der Gebrauchsanweisung enthaltenen Anweisungen des Herstellers müssen jedoch genau befolgt werden. Es ist erforderlich, dass der Filter genau abtrocknet, bevor er wieder eingebaut wird, damit das Gerät nicht beschädigt wird.