Có phải những hạt bụi bé hơn 0.3 micromet (µm) sẽ không thể lọc được bằng bộ lọc HEPA?

Nếu quan tâm đến máy lọc không khí hay máy hút bụi chắc chắn bạn đã nghe đến khái niệm bộ lọc HEPA. Đi sâu vào chút nữa bạn sẽ thấy bộ lọc nào cũng được công bố có khả năng lọc 99.9x% đối với bụi 0.3 micromet (µm). Nhưng đã bao giờ bạn tự hỏi tại sao không có bộ lọc nào công bố chỉ số lọc bụi 0.4, 0.2 hay 0.1µm chưa.

Để nói về con số 0.3µm thì đầu tiên chúng ta cần phải hiểu bộ lọc HEPA là gì, cơ chế lọc bụi ra sao.

Bộ lọc HEPA là gì?

Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ (U.S. Environmental Protection Agency) thì bộ lọc HEPA được định nghĩa như sau: 

HEPA là một loại bộ lọc không khí cơ học có nếp gấp. HEPA viết tắt cho cụm từ High efficiency particulate air filter (tạm dịch ra là: Bộ lọc không khí dạng hạt hiệu quả cao). Loại bộ lọc không khí này về mặt lý thuyết có thể loại bỏ ít nhất 99.97% (theo tiêu chuẩn Hoa Kỳ) bụi, phấn hoa, nấm mốc, vi khuẩn và bất kỳ hạt nào trong không khí có kích thước đúng bằng 0.3 micromet (µm). Các hạt lớn hơn hoặc nhỏ hơn được giữ lại với hiệu suất cao hơn.

Trong định nghĩa này có một ý rất quan trọng: Các hạt lớn hơn hoặc nhỏ hơn được giữ lại với hiệu suất cao hơn. Chắc chắn đến đây nhiều bạn thắc mắc rằng, tại sao hạt nhỏ hơn mà lại bị giữ lại nhiều hơn? Chúng ta cùng đến với cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ lọc HEPA.

Cấu tạo cơ bản của một lõi lọc HEPA

Bộ lọc HEPA không giống với các loại giấy lọc màng mỏng thông thường. Bộ lọc này không chỉ sử dụng các khe hở hẹp để chặn các hạt bụi, cơ chế lọc bụi của HEPA phức tạp hơn bạn nghĩ.

Nói sơ về cấu tạo, một bộ lọc HEPA là một chiếc lưới của các sợi sắp xếp ngẫu nhiên. Các sợi, thường bao gồm các sợi thủy tinh hoặc sợi vải không dệt, có đường kính từ 0.5 đến 2.0μm. Khe hở giữa các sợi HEPA thường lớn hơn 0.3μm. Bộ lọc được tạo thành các nếp gấp dày như các bạn vẫn thấy trong bộ lọc của máy hút bụi hay lọc không khí.

Việc tạo thành các nếp gấp có nhiều ý nghĩa, trong đó dễ thấy nhất là tăng diện tích bề mặt với không gian nhỏ. Ý nghĩa tiếp theo là thay đổi tốc độ gió trên bề mặt màng lọc và tạo ra các luồng khí phức tạp hơn so với việc sử dụng một màng lọc phẳng.

Cơ chế của lõi lọc HEPA

Bộ lọc HEPA sẽ ngăn chặn các hạt bụi theo 3 cơ chế khác nhau gồm:

– Khuếch tán: Bạn có nhớ chuyển động Brown trong vật lý lớp 8 chúng ta đã học không. Chuyển động Brown nói rằng các phân tử có chuyển động theo dạng dích dắc trong không khí. Các hạt bụi cỡ 0.1μm cũng vậy, chúng quá nhỏ nên không thể chiếm ưu thế trên đường đi của mình. 

Các hạt bụi này thường xuyên va chạm với các phân tử không khí làm chúng bị di chuyển lộn xộn, tăng xác suất bị dính vào các sợi lọc. Cơ chế này hiệu quả với tốc độ dòng khí thấp.

– Chặn: Các hạt bụi bị cuốn theo dòng khí, đâm vào các sợi lọc hoặc nơi giao nhau của các sợi lọc sẽ bị chặn lại.

– Va chạm: Bạn có thể hình dụng thế này: bộ lọc HEPA có dạng gấp, bản thân các sợi lọc cũng được sắp xếp ngẫu nhiên tạo thành các con đường vòng phức tạp. Tức là không khí phải đi qua nhiều khúc cua, nhiều ngã rẽ với thoát ra được khỏi bộ lọc. Nhưng các hạt bụi lớn, chúng có quán tính lớn, khi đi vào các khúc cua không thể vòng theo dòng khí được mà sẽ bị lực quán tính hất văng khỏi dòng khí, đâm vào các sợi lọc và bị dính ở đó. Do cơ chế này ứng dụng quán tính nên hiệu quả lọc sẽ tăng khi tốc độ dòng khí tăng.

Như vậy, nhà sản xuất buộc phải tính toán tốc độ dòng khí để hai cơ chế Khuếch tán và Va chạm đạt được hiệu quả cân bằng nhất có thể.

Ảnh: Wiki

Ảnh: Wiki

Vấn đề: Khuếch tán có hiệu quả với hạt có đường kính nhỏ hơn 0.1μm. Chặn và Va chạm hiệu quả với hạt có đường kính lớn hơn 0.4μm. Các hạt bụi lớn hơn 0.1 và nhỏ hơn 0.4 kém hiệu quả với tất cả các cơ chế kể trên, do đó 0.3μm được dùng để phân loại tấm lọc HEPA.

Các cơ chế lọc bổ sung của bộ lọc HEPA

Ngoài các cơ chế kể trên, bộ lọc trong máy lọc không khí thường được bổ sung một số thành phần và cơ chế bổ sung nhằm tăng hiệu quả lọc không khí.

– Lớp lọc thô: Các bộ lọc HEPA thường có một lớp lọc thô bên ngoài để lọc bụi lớn, lông, tóc… Lớp lọc này thường dễ vệ sinh, nhằm nâng cao tuổi thọ cho lớp HEPA bên trong.

– Lớp than hoạt tính: Với tính chất hấp phụ mạnh mẽ, các nhà sản xuất còn thêm một lõi than hoạt tính vào lớp trong cùng để hấp phụ các khí độc hại, mùi thuốc lá, đồ ăn… 

– Hút tĩnh điện: Để tăng hiệu quả lọc bụi, không khí trước khi đi vào bộ lọc có thể được bổ sung điện tích âm, trong khi đó bộ lọc có điện tích dương. Lực hút tĩnh điện làm bụi tích điện âm bị bám lại trên màng lọc.

Kết luận

Như vậy, bộ lọc HEPA không phải chỉ lọc được những hạt bụi có kích thước lớn hơn 0.3μm. Trên thực tế các hạt lớn hơn hoặc nhỏ hơn 0.3μm được giữ lại với hiệu suất cao hơn. Vì ~0.3μm là kích thước bụi khó lọc nhất nên được lấy làm tiêu chuẩn cho bộ lọc.

Mua máy lọc không khí giá tốt