Institute of Particle Process Engineering

Experimentelle und numerische Untersuchungen zum Abscheideverhalten neuer und gealterter Elektretfilter

September 1, 2016

Contact: Maximilian Kerner

Funding: AiF

Ziel dieses Projektes ist die Untersuchung von Elektretfiltern sowohl hinsichtlich der Abscheideeffizienz und Langzeitstabilität der Elektretwirkung als auch der mikroskopischen Verteilung der Ladungen im Filter. Hierzu sollen sowohl die Filtermedien als auch die daraus fertig konfektionierten Filter für Anwendungen in raumlufttechnischen Anlagen, Raumluftreinigern und im Kfz-Innenraum untersucht werden. Ziel ist es, die Prozesse, die in einem Elektretfilter zum einen zur Abscheidung von Partikeln und zum anderen zum Nachlassen der Elektretwirkung führen, besser zu verstehen und somit auch modelltechnisch beschreiben zu können.

Im Rahmen des Projekts wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen an Elektretfiltermedien und konfektionierten Filtern durchgeführt. Durch Messungen mit verschieden geladenen Aerosolen wurde gezeigt, dass für schwach geladene Aerosole Elektro- und Dielektrophorese dominieren, während für hochgeladene Aerosole zusätzlich Bildladungseffekte von Relevanz sind, was bei der Auslegung von Filtrationslösungen bisher meist vernachlässigt wurde.

Vor dem Hintergrund des Übergangs zwischen den Normen EN 779 und ISO 16890 wurde die Entladung in flüssigem Isopropanol und in mit Isopropanoldampf gesättigter Luft verglichen. Nach der Behandlung unterschieden sich die Abscheideeffizienzen je nach Filtermaterial teils erheblich. Darüber hinaus zeigte sich eine teils starke Abhängigkeit vom Prüfaerosol, was auf eine Entladung durch Di-Ethyl-Hexyl-Sebacat (DEHS) zurückgeführt werden konnte. Die Kenntnis solcher Artefakte bei der Filterprüfung ist hilfreich für Prüfeinrichtungen, Filterhersteller und Normungsgremien.

Für die Entladung mit DEHS scheinen insbesondere chemische Effekte und das Benetzungsverhalten eine Rolle zu spielen. Eine dielektrische Abschirmung scheint nicht von Relevanz zu sein, wie Versuche mit Glycerin als stark polarisierbarem Aerosol gezeigt haben. Für die Alterung mit neutralisierten NaCl-Partikeln konnte hingegen durch Simulationen gezeigt werden, dass bei hohen Beladungen eine Ladungskompensation stattfindet. Das verbesserte Verständnis der Mechanismen dient der Industrie zur Verbesserung der Langzeitstabilität.

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