Maintenance of Air Filter

Maintenance of Air Filter

Filter performance depends on appropriate selection, installation, operation, testing, and also maintenance. Maintenance and filter change-out should be performed only when a system is shut down to avoid re-entrainment and system exposure.

The DO NOT’s of an air filter.
• DO NOT remove an air filter, trap or blow it out to remove the dust out. These will damage the media of filter.
• DO NOT allow water either to pass through or get onto the media. The water will be absorbed into the media resulting in deconstruction of it.
• DO NOT clean the filter with any solvent, oil, or any other cleaners. These will cause damage the media of filter.

The DO’s of an air filter.
• Determine the change-out schedules by using manometer or other pressure-sensing devices which installed to the system so as to determine the need of filter replacement.
• Check all filters before installation involving voids, tears, or gaps in the filter media and frames as well as visually inspect the seams for total integrity.
• Check the air filter for any damage at least once a week.
• Check the filter housing and also intake manifold for any damage at least once a week in order to observe the clogging of dirt into engine.

Valitech Co., Ltd.
18/14 Soi Nawamin 111 Yaek 4 Nawamin, Bueng Kum, Bangkok, 10230 Thailand
Tel. & Fax. 02-508-0192, e-mail: Contact@vali-tech.net, www.vali-tech.net

INNOVATION OF HEPA FILTER WITH PREVENTION OF MERS-COV

INNOVATION OF HEPA FILTER WITH PREVENTION OF MERS-COV

ภาพที่ 1 แสดงอนุภาคของไวรัส Mers-CoV จากกล้อง
Electron microscopy [1].

MERS-CoV Middle East Respiratory Syndrome-Corona Virus เป็นเชื้อไวรัสในระบบทางเดินหายใจจัดอยู่ในกลุ่มสายพันธุ์เดียวกับเชื้อโคโรนาไวรัส (Corona-virus) ซึ่งเป็นเชื้อที่ติดในคน ซึ่ง MERS-CoV เป็นเชื้อไวรัสสายพันธุ์ใหม่ที่พบครั้งแรกในปี 2012 ประเทศซาอุดิอาระเบีย นอกจากนี้ยังมีรายงานว่า พบผู้ป่วยรายแรกที่ติดเชื้อเมอร์ในปี 2012 (พ.ศ. 2555) ในขณะนั้นได้เรียกเชื้อชนิดนี้ว่า “เชื้อโคโรน่าไวรัส สายพันธุ์ใหม่ปี 2012” จากนั้นได้มีการระบาดของเชื้อไวรัสในปี 2014 โดยส่วนใหญ่จะพบผู้ป่วยในประเทศแถบคาบสมุทรอาหรับหรือผู้ที่เดินทางมาจากประเทศในแถบนั้น และเกิดการระบาดเรื่อยมาจนกระทั่งล่าสุด ในปี 2015 เดือนพฤษภาคมที่ผ่านมา มีการรายงานจากข้อมูลจากองค์การอนามัยโลก (WHO) พบว่ามีการระบาดในประเทศเกาหลีใต้166 ราย ประเทศจีน 1 รายและเสียชีวิตแล้ว 24 ราย และในประเทศไทย (วันที่ 18 มิถุนายน 2558) พบผู้ป่วยที่ตรวจพบเชื้อ MERS-CoV แล้ว 1 ราย [1]. การระบาดนี้ทำให้ทั่วโลกตื่นตระหนกและยังคงเฝ้าระวังการติดต่อของเชื้อไวรัส MERS-CoV อย่างต่อเนื่อง
แหล่งที่มาของเชื้อไวรัส


ภาพที่ 2 แสดงการติดเชื้อไวรัสจากสัตว์ไปสู่คน
พบเชื้อ MERS-CoV ในอูฐในประเทศกาตาร์ โอมาน อียิปต์ และซาอุดิอาระเบีย นอกจากนี้แล้วยังตรวจพบว่าอูฐในประเทศอื่นอีกหลายประเทศมีภูมิคุ้มกันต่อเชื้อ MERS-CoV ซึ่งหมายความว่าอูฐเหล่านั้นอาจเคยติดเชื้อไวรัสชนิดนี้หรือสายพันธุ์ที่ใกล้เคียงมาก่อน นอกจากนี้แล้วในประเทศซาอุดิอาระเบียยังตรวจพบเชื้อ MERS-CoV ในค้างคาวและสามารถติดต่อไปสู่คนได้
อาการแสดง เชื้อ MERS-CoV ก่อให้เกิดอาการของโรคติดเชื้อในระบบทางเดินหายใจที่รุนแรงเรียกว่า MERS ซึ่งประกอบด้วยอาการไอ มีไข้และหายใจลำบาก ในผู้ป่วยที่มีอาการแสดงของโรครุนแรงอาจเกิดภาวะปอดบวมหรือไตวายได้ ผู้ป่วยที่มีภูมิคุ้มกันอ่อนแอจะมีอัตราเสี่ยงในการติดเชื้อ MERS-CoV ได้สูงกว่าคนทั่วไป และจะมีแนวโน้มที่จะมีอาการของโรครุนแรง
การติดต่อและระบาด เนื่องจากเชื้อ MERS-CoV เป็นเชื้อกลุ่มโคโรน่าไวรัสจึงเชื่อว่าการติดต่อเกิดจากการสัมผัสสารคัดหลั่งจากระบบทางเดินหายใจของผู้ป่วยจากการไอ จาม เป็นต้น
การป้องกันและการรักษา เนื่องจากเชื้อ MERS-CoV เป็นเชื้ออุบัติใหม่ ในปัจจุบันจึงยังไม่มียาต้านไวรัสที่ออกฤทธิ์เฉพาะกับเชื้อไวรัสชนิดนี้ การรักษาจะเป็นการรักษาแบบประคับประคองตามอาการแสดงของผู้ป่วย แต่ในผู้ป่วยที่มีอาการรุนแรงและอยู่ในระหว่างรอผลตรวจหาเชื้อ อาจแนะนำให้ใช้ยาต้านไวรัส Oseltamivir ในขนาดที่ใช้ในการรักษาไข้หวัดใหญ่เนื่องจากยังไม่ทราบผลการตรวจเชื้อ การใช้ยาต้านไวรัส Ribavirin นั้นยังมีผลการศึกษาค่อนข้างน้อยและอาจมีผลข้างเคียงค่อนข้างรุนแรง นอกจากนี้แล้วเชื้อ MERS-CoV ยังไม่มีวัคซีนที่ใช้ในการป้องกัน ดังนั้นการป้องกันที่ดีที่สุดคือการปฏิบัติตนตามแนวทางการดูแลสุขอนามัยที่ดี [2].
การใช้แผ่นกรองอากาศ HEPA เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของสปอร์ไปตามระบบปรับอากาศ

เนื่องจากเชื้อ MERS-CoV ยังไม่มีวัคซีนที่ใช้ในการป้องกันและรักษา ดังนั้นสิ่งที่ช่วยป้องกันเชื้อไวรัสเบื้องต้นได้คือ การเลือกแผ่นกรองอากาศที่เหมาะสม เนื่องจากระบบปรับอากาศเป็นส่วนหนึ่งที่จะช่วยป้องกันการแพร่กระจายของเชื้อไวรัสได้ ซึ่งโดยธรรมชาติของเชื้อไวรัสหรือแบคทีเรียจะมีสถานะเป็นกาฝาก (Parasite) โดยสิ่งที่ยึดเกาะ หรือ Host นั้นสามารถเป็นได้ทั้งสิ่งมีชีวิตหรือไม่มีชีวิตและ Host มักจะมีขนาดใหญ่กว่าเชื้อไวรัส ซึ่งมีการรายงานข้อมูลจาก EU GMP พบว่าขนาดอนุภาคของฝุ่นที่เหมาะแก่การเกาะของเชื้อไวรัสอยู่ที่ 5 ไมครอนหรือใหญ่กว่านั้น ดังนั้นแม้ว่าแผ่นกรองอากาศจะไม่สามารถฆ่าเชื้อต่างๆได้ แต่ด้วยเทคโนโลยีของแผ่นกรองอากาศในปัจจุบันทำให้สามารถกรองฝุ่นขนาดเล็กตั้งแต่ 0.1 ไมครอนขึ้นไป และขนาดของไวรัสจะอยู่ในช่วง 0.01-0.2 micron และมักเกาะกับฝุ่นฝุ่นที่มีขนาดใหญ่กว่าตัวมันเอง จากตารางที่ 1 พบว่า ไวรัส MERS-CoV มีขนาดตั้งแต่ 0.08-0.16 micron [3].
ดังนั้นด้วยคุณสมบัติของแผ่นกรองอากาศ HEPA filter ที่สามารถกรองฝุ่นขนาดเล็กที่ขนาด MPPS (0.1-0.3 µm) ได้อย่างมีประสิทธิภาพที่ 99.999% ตามมาตรฐาน EN1822:2009 การเลือกใช้แผ่นกรองอากาศที่ถูกต้องและเหมาะสมจึงเป็นอีกหนึ่งทางเลือกเบื้องต้นในการป้องกันเชื้อไวรัส MERS-CoV ก่อนที่จะแพร่กระจายไปตามอากาศและผ่านไปเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกลุ่มผู้ที่อยู่ไกล้กลุ่มเสี่ยง เช่น โรงพยาบาล ห้องปลอดเชื้อ หรือห้องสะอาด ควรมีการติดตั้งแผ่นกรองอากาศ HEPA Filter และมีการเปลี่ยนแผ่นกรองตามรอบอายุการใช้งานเสม

ตารางที่ 1: แสดงการเปรียบเที่ยบขนาดของไวรัสชนิดต่างๆ [3].

เอกสารอ้างอิง
[1.] Sara Osman [2014]. Global Concerns continue over threat of MERS pandemic, but
pharma companies disinterested in developing drug. Nature Middle East Emerging science in the Arab world.
[2.] Pall Aerospace [2005]. Bacterial and virus removal efficiency of Pall HEPPA Cabin
air filters. Data Sheet Aecahepend.
[3.] สุพจน์ เตชะอำนวยวิทย์. การแก้ไขปัญหาเชื้อราในระบบปรับอากาศ. สมาคมวิศวกรรมปรับ
อากาศแห่งประเทศไทย.

Natthakarn Rahong
Technical Product Support

 

Silver Nanoparticle

Silver Nanoparticle

เทคโนโลยีการยั้บยั้งเชื้อแบคทีเรียในแผ่นกรองอากาศด้วยอนุภาคนาโนซิลเวอร์


Ag อนุภาคซิลเวอร์ หรืออนุภาคเงิน มีการนำมาประยุกต์ใช้งานให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์มาอย่างยาวนาน ในอดีตตั้งแต่ยุคอาณาจักรกรีกโบราณพบว่าโลหะเงินได้ถูกนำมาใช้เป็นภาชนะในการเก็บรักษาน้ำให้สะอาดปราศจากเชื้อโรค และมีการใช้เหรียญเงินแช่ในนมก่อนดื่มเพื่อให้แน่ใจว่าปราศจากเชื้อโรค[1] นี่จึงเป็นหลักฐานสำคัญจากภูมิปัญญาของบรรพบุรุษ ที่เป็นประโยชน์ในการพัฒนาและวิจัยต่อ และพบว่าโลหะเงินมีคุณสมบัติเด่น ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เนื่องจากเงินเป็นโลหะที่มีราคาแพงและเมื่อเก็บไว้เป็นเวลานานจะถูกออกซิไดซ์จนกลายเป็นสีดำจึงทำให้เกิดข้อจำกัดในการใช้งาน แต่อย่างไรก็ตามด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีและนักวิทยาศาสตร์ได้มีการพัฒนาธาตุเงินให้มีขนาดเล็กลงในระดับนาโนเมตร เพื่อเป็นการเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัส จึงเรียกว่า อนุภาคนาโนเงินหรือ ซิลเวอร์นาโน
ปัจจุบันจึงมีการนำซิลเวอร์นาโนมาประยุกต์ใช้ในหลายๆด้าน ไม่ว่าจะเป็นทางด้านสุขภาพ โดยมีการทดสอบแล้วว่าปลอดภัยต่อร่างกาย เนื่องด้วยปริมาณที่น้อยมากนี้จึงไม่มีผลข้างเคียงใดๆต่อร่างกายเนื่องจากซิลเวอร์เป็นธาตุเฉื่อยที่มีอยู่ในธรรมชาติ[3] จึงนำมาใช้งานกับมนุษย์ได้ เช่น ใช้ซิลเวอร์ผสมในน้ำยาบ้วนปากเพื่อฆ่าเชื้อแบคทีเรียในช่องปาก ใช้เป็นส่วนผสมในวัสดุทำหน้ากากปิดปาก ปิดจมูก และนอกจากนี้ยังมีการนำไปใช้ในงานอุตสาหกรรมต่างๆเช่น ใช้เป็นส่วนผสมในสีทาบ้าน และเป็นส่วนผสมของเส้นใยในแผ่นกรองอากาศ
กลไกการทำงานของอนุภาคซิลเวอร์นาโน

ภาพที่ 2 แสดงกลไกการทำงานของซิลเวอร์นาโนต่อการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย [2]
กลไกการฆ่าเชื้อแบคทีเรียของอนุภาคนาโนนั้น พบว่า อนุโภคซิลเวอร์ที่มีประจุบวก (Ag+) เมื่อสัมผัสกับผนังเซลล์ของแบคทีเรียหรือเชื้อราจะสามารถแพร่กระจายประจุไปเกาะตามผนังเซลล์และแทรกเข้าไปภายในเซลล์ของแบคทีเรียทำให้เกิดภาวะการรวมตัวของ DNA (Condensation) ภายในเซลล์ ทำให้ประจุบวกของซิลเวอร์ (Ag+) เข้าไปจับกับเอนไซม์โปรติเนส (Proteinase) ที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับระบบเมตาบอลิซึมของเซลล์ ซึ่งจะจับกับหมู่ซัลฟิดริล (-SH) ที่มีอะตอมของซัลเฟอร์ (S) เป็นองค์ประกอบ ซึ่งมีประจุเป็นลบ (S2-)
และทำให้เกิดกระบวนการทำงานของเอนไซม์หยุดการทำงาน จนกระทั่งเซลล์แบคทีเรียหยุดการเจริญเติบโตและเสื่อมสภาพตายในที่สุด [2].
ดังนั้นกลไกการทำงานของอนุภาคซิลเวอร์นาโน มี 3 ตามขั้นตอนดังนี้
1. อนุภาคซิลเวอร์นาโนในช่วง 1 – 10 nm จับกับผิวหน้าของเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียและรบกวนการทำงานระดับเซลล์ของแบคทีเรีย เช่น การขนส่งสารเข้าออกจากเซลล์และการหายใจ
2.อนุภาคซิลเวอร์นาโนสามารถแทรกเข้าไปภายในเซลล์แบคทีเรียและรบกวนการทำงานระดับโมเลกุล โดยจับกับสารที่มีซัลเฟอร์ (S) และฟอสฟอรัส (P) เป็นองค์ประกอบ เช่น DNA
3.อนุภาคซิลเวอร์นาโนเกิดการสลายตัวและปลดปล่อย Silver ion (Ag+) เนื่องจากอนุภาคซิลเวอร์นาโนมีขนาดเล็กและมีเป็นจำนวนมาก ทำให้สามารถปลดปลอย Silver ion (Ag+) ออกมาด้วยความเข้มข้นสูง สามารถฆ่าแบคทีเรียได้อย่างรวดเร็ว
เทคโนโลยีการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราในแผ่นกรองอากาศ
โดยทั่วไปแล้วระบบปรับอากาศที่มีคุณภาพสูงจะถูกออกแบบมาให้มีการควบคุม อุณหภูมิ ความชื้น และการหมุนเวียนของอากาศภายในห้องให้มีประสิทธิภาพสูงสุด นอกจากนี้ยังมีการควบคุมปริมาณอนุภาคของฝุ่นและอนุภาคจุลินทรีย์ต่างๆ ภายในระบบเพื่อรักษาสุขภาพและความปลอดภัยต่อร่างกายของมนุษย์ (Barhate and Ramakrishna, 2007; Yu et al., 2009) จึงมีการพัฒนาการต้านเชื้อแบคทีเรีย เช่น Bacillus subtilis ด้วยการใช้แผ่นกรองอากาศ (Filter media) ในการดักจับฝุ่นละอองของแบคทีเรีย และสปอร์ที่ฟุ้งกระจายในอากาศ เนื่องจากแบคทีเรียสามารถที่จะเจริญเติบโตได้ดีในที่ที่มีความชื้นและเกาะไปตามฝุ่นละอองไปเกาะที่แผ่นกรองอากาศ ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพในการดักจับฝุ่นให้กับแผ่นกรองอากาศได้ดีขึ้น จากความสามารถการดักจับฝุ่นละอองและอนุภาคแบคทีเรียของ Filter นักวิทยาศาสตร์จึงได้คิดค้นและพัฒนาเทคโนโลยี ด้วยการใช้อนุภาคซิลเวอร์นาโนเคลือบบนแผ่นกรองอากาศเพื่อยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อแบคที่เรีย และมีการศึกษาค้นคว้าอย่างแพร่หลาย ยกตัวอย่าง
งานวิจัยของ Yun Haeng Joe และคณะ, ปี 2013 [4] ได้มีการศึกษาดูความสัมพันธ์ของการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียของอนุภาคซิลเวอร์นาโนในแผ่นกรองอากาศและการดักจับฝุ่นของแผ่นกรอง ซึ่งตัวอย่างในการทดลองที่ใช้คือ แผ่นกรอง HEPA (High Efficiency Particulate Air Filter) ที่มีการเคลือบด้วยอนุภาคซิลเวอร์นาโน (Silver deposited HEPA filter) ตามภาพที่ 3


ภาพที่ 3 HEPA Filter เคลือบด้วยอนุภาคซิลเวอร์นาโน เป็นเวลา 60 นาทีโดยยังไม่มีฝุ่น
เมื่อทำการทดลองใส่ฝุ่นให้ผ่านไปยัง Filter ที่ผ่านการเคลือบด้วยซิลเวอร์นาโนพบว่า มีการเปลี่ยนแปลงของค่า Pressure drop ที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่มีค่าการดักจับฝุ่นสูงขึ้น

ภาพที่ 4 HEPA Filter เคลือบด้วยอนุภาคซิลเวอร์นาโน เป็นเวลา 60 นาทีที่มีฝุ่น
นอกจากนี้ในการทดสอบการยั้บยั้งเชื้อแบคทีเรีย โดยใช้แบคทีเรีย 2 ชนิดในการทดสอบคือ Escherichia coli (E. coli), ชนิดแกรมแบคทีเรียประจุลบ (Gram-negative bacteria) และ Staphylococcus epidermidis (S. epidermidis) ชนิดแกรมแบคทีเรียประจุบวก (Gram-positive bacteria) ผลการทดลองพบว่าเชื้อแบคทีเรียลดลงในบริเวณที่มีการเคลือบด้วยอนุภาคซิลเวอร์นาโนปริมาณมากกว่าเมื่อเทียบกับบริเวณเส้นใยที่ถูกเคลือบด้วยอนุภาคซิลเวอร์นาโนในปริมาณที่น้อยกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณการลดลงของเชื้อ S. epidermidis จะลดลงเร็วกว่าชนิด E. coli จากผลงานการวิจัยจึงสามารถยืนยันได้ว่า อนุภาคซิลเวอร์นาโนมีความสามารถในการยับยั้งเชื้อแบคทีเรียและสามารถนำไปใช้ในอุตสหกรรมการกรองอากาศ และเป็นสิ่งสำคัญในการพัฒนาคุณภาพของ Filter เพื่อให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นต่อไป

เอกสารอ้างอิง
[1] Barhate, R.S. and Ramakrishna, S. (2007). Nanofibrous Filtering Media: Filtration Problems and Solutions from
Tiny Materials. J. Membr. Sci. 296: 1–8.
[2] C. Nordqvist. What Is Body Odor
(B.O.)? What Causes Body Odor? [Online]. Available: http://www.medicalnewstoday.com/articles/173478.php.
[3] Zong-mingXiu, Qing-bo Zhang, Hema
L. Puppala, Vicki L. Colvin, and Pedro J. J. Alvarez. Negligible Particle-Specific Antibacterial Activity of Silver Nanoparticles, Nano Lett., 2012, 12 (8), pp 4271–4275.
[4] Haeng Joe Y., Ju W., Hong Park J., Yoon Y.H, and Hwang J. (2013). Correlation between the Antibacterial Ability of Silver Nanoparticle Coated Air Filters and the Dust Loading. Aerosol and Air Quality Researcher, 13: 1009-1018.

INSTRUCTIONS ON HOW TO SELECT AIR FILTER

หลักการเลือกแผ่นกรองอากาศที่ถูกต้อง


ภาพที่1 แสดงกระบวนการกรองอากาศผ่านแผ่นกรองอากาศ 3 ชั้นตามรูปป ขั้นต้น(1) ขั้นกลาง(2) และขั้นสุดท้าย(3)

แผ่นกรองอากาศที่ดี ต้องประกอบด้วยองค์ประกอบต่างๆคือ มีประสิทธิภาพการกรองที่เหมาะสมกับการใช้งานตามลักษณะงานประเภทต่างๆ มีความสามารถในการกักเก็บฝุ่นได้สูง มีอัตราการไหลของลมสูง( Airflow rate) ในขณะเดียวกันก็ต้องมีความดันตกคร่อม (Pressure Drop) ที่ต่ำ เพื่ออายุการใช้งานที่นาน ดังนั้นในการเลือกแผ่นกรองอากาศที่ถูกต้องและเหมาะสมกับการใช้งานจึงต้องพิจารณาจากองค์ประกอบและตัวแปรที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการเพิ่มประสิทธิภาพของแผ่นกรองอากาศ
องค์ประกอบที่สำคัญในแผ่นกรองอากาศ
ปริมาณลม (Air Flow) เนื่องจากแผ่นกรองที่ดีจะต้องมีคุณสมบัติที่ยอมให้มีปริมาณลมที่ผ่านเส้นใยเนื้อกรองได้สูง ต่อหนึ่งหน่วยพื้นที่เป็นลูกบาศ์ทเมตรต่อชั่วโมง (CMH= Cubic met per hour) โดยทั่วไปแล้วแผ่นกรองขั้นต้นและขั้นกลางสามารถยอมให้ปริมาณลมผ่านได้ถึง 3400 CMH ในขณะที่แผ่นกรองขั้นสุดท้ายจะอยู่ที่ 1200 CMH บางรุ่นที่มีการเพิ่มพื้นที่เนื้อกรองจะสามารถรับปริมาณลมได้ถึง 4250 CMH ทั้งนี้ทั้งนั้นก็ขึ้นอยู่กับ Pressure drop นั้นๆ
ประสิทธิภาพ (Efficiency) แบ่งเป็น 3 ประเภท
o ประสิทธิภาพเริ่มต้น (Initial Efficiency) เมื่อแผ่นกรองสะอาด
o ประสิทธิภาพเฉลี่ย (Average Efficiency) เป็นค่าประสิทธิภาพที่ใช้ในการกำหนดช่วงประสิทธิภาพของแผ่นกรองแต่ละชนิด (Specification)
o ประสิทธิภาพสุดท้าย (Final Efficiency) เป็นค่าที่บ่งบอกถึง ค่าประสิทธิภาพสุดท้ายที่แผ่นกรองสามารถกรองได้ หากมีการใช้งานเกินจุดนี้แผ่นกรองอากาศจะเริ่มตัน อัตราการไหลของอากาศจะเริ่มลดลง และ pressure drop จะสูงขึ้น

ความดันตกคร่อม (Pressure Drop) แผ่นกรองอากาศที่ดีและมีประสิทธิภาพสูงต้องมีค่าแรงต้านหรือความดันตกคร่อมที่ต่ำ ในการพัฒนาแผ่นกรองให้มีประสิทธิภาพสูงและมีค่าความดันตกคร่อมต่ำ
o ความดันตกคร่อมเริ่มต้น (Initial Pressure Drop) เป็นค่าความดันเริ่มต้นเมื่อแผ่นกรองอากาศสะอาด
o ความดันตกคร่อมเฉลี่ย (Average Pressure Drop) เป็นค่าที่ใช้ในการคำนวณการเลือกขนาดของพัดลม
o ความดันตกคร่อมสุดท้าย (Final Pressure Drop) เป็นค่าความดันสุดท้าย ที่สามารถบอกถึงจุดที่แผ่นกรองจะเริ่มตัน

ความสามารถในการกักเก็บฝุ่น (Dust Holding Capacity: DHC)
เป็นค่าที่บ่งบอกถึงปริมาณการกักเก็บฝุ่นของเนื้อกรอง มีหน่วยเป็น กรัม (g) หรือ กิโลกรัม (kg) ค่า DHC สามารถบอกถึงอายุการใช้งานของแผ่นกรองอากาศแต่ละชนิดได้เมื่อเปรียบเทียบที่ปริมาณความสามารถในการกักเก็บฝุ่น เช่น ในสภาวะแวดล้อมเดียวกัน แผ่นกรองที่มีค่า DHC มากกว่าจะมีอายุการใช้งานได้นานกว่าแผ่นกรองที่มีค่า DHC ที่น้อยกว่า
อายุการใช้งานของแผ่นกรองอากาศ ในการเลือกแผ่นกรองอากาศต้องคำนึงถึงอายุการใช้งานของแผ่นกรองว่ามีอายุการใช้งานได้นานแค่ไหน โดยทั่วไปแล้ว ผู้ผลิตจะมีการกำหนดอายุการใช้งานตามประสิทธิภาพของแผ่นกรอง
o แผ่นกรองขั้นต้นที่มีประสิทธิภาพ 25-30% มีอายุการใช้งานอยุ่ที่ 3-6 เดือน
o แผ่นกรองขั้นกลางที่มีประสิทธิภาพ 45-95%มีอายุการใช้งานอยุ่ที่ 3-6 เดือน
o แผ่นกรองขั้นสุดท้ายที่มีประสิทธิภาพมากกว่า 98% มีอายุการใช้งาน 6-12 เดือน
อย่างไรก็ตามอายุการใช้งานของแผ่นกรองยังขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อม ปริมาณฝุ่นและการบำรุงรักษา หากมีการเปลี่ยนแผ่นกรองขั้นต้นและขั้นกลางจะช่วยยืดระยะการใช้งานของแผ่นกรองละเอียดได้นานขึ้นมากกว่า 1 ปี
ความเร็วลมที่ไหลผ่านแผ่นกรองอากาศ (Air Velocity: m/s) ความเร็วลมจะมีผลต่อประสิทธิภาพการกรองฝุ่นของเนื้อกรองจากหลักการกรองอากาศ
o กระบวนการกรองฝุ่นหยาบ: Straining, Inertia
o กระบวนการกรองฝุ่นละเอียด: Interception, Diffusion


ภาพที่ 3 แสดงกระบวนการกรอง
ภาพที่2 แสดงความสัมพันธ์ระหว่างกระบวนการกรองและขนาดของฝุ่นที่มีผลต่อประสิทธิภาพในการกรองฝุ่น

การเลือกใช้แผ่นกรองอากาศที่เหมาะสมกับความเร็วลมเป็นสิ่งที่สำคัญในการรักษาประสิทธิภาพของการกรอง เนื่องจากในกระบวนการกรองแบบต่างๆมีความสัมพันธ์โดยตรงกับความเร็วลมที่ใช้ เช่น ในการกรองอากาศของแผ่นกรองละเอียดแบบ HEPA ที่มีประสิทธิภาพการกรองที่ 99.999% กรองฝุ่นขนาด 0.3 ไมครอน ซึ่งเป็นฝุ่นละเอียดและมีกระบวนการดักจับฝุ่นแบบ Diffusion effect ที่ต้องใช้ความเร็วลมต่ำๆ ทำให้โอกาสที่อนุภาคฝุ่นขนาดเล็กจะเกาะติดบนเส้นใยของเนื้อกรองได้สูงและส่งผลให้ประสิทธิภาพในการกรองเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ปัจจัยอย่างอื่นในการเลือกความเร็วลมไม่เหมาะสมอาจส่งผลกระทบต่อเนื้อกรอง แรงลมสูงอาจทำให้เนื้อกรองมีผลต่อเนื้อกรองแตกหรือรั่วได้

พื้นที่เนื้อกรองอากาศ (Media Area)
พื้นที่เนื้อกรอง หน่วยเป็นตารางเมตร (m2) พื้นที่ของเนื้อกรองอากาศมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพการกรองเป็นอย่างมาก เนื่องจากแผ่นกรองที่ดีต้องมีประสิทธิภาพในการกรองฝุ่นที่สูง ซึ่งต้องมีพื้นที่เนื้อกรองมากนั่นเอง ในการเพิ่มพื้นที่เนื้อกรองสามารถเพิ่มโดยการเพิ่มจำนวนจีบ (pleat) ของแผ่นกรองให้มีปริมาณมากขึ้น จะช่วยเพิ่มเนื้อกรองให้กับแผ่นกรองทำให้เพิ่มความสามารถในการกักเก็บฝุ่นได้ในปริมาณมาก ดังนั้นการพิจารณาแผ่นกรองจากพื้นที่เนื้อกรองจึงเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึง

การคำนวณพื้นที่เนื้อกรอง
แผ่นกรองแบบถุง (Pocket Filter) 8 ถุง
ขนาด(กว้าง x ยาว x ความลึก): 592x592x534

พื้นที่เนื้อกรอง = กว้าง x ยาว x จำนวนถุง x 2
= 592 x 534 x 8 x 2
= 5.05 m2
ดังนั้นการเข้าใจถึงความสำคัญของเนื้อกรองและเข้าใจหลักการคำนวณหาพื้นที่เนื้อกรอง จะช่วยให้การเลือกแผ่นกรองที่ดีและมีประสิทธิภาพได้ง่ายขึ้น

มาตรฐานการตรวจสอบและรองรับแผ่นกรองอากาศ
แผ่นกรองอากาศที่ดีต้องผ่านมาตรฐานการทดสอบว่าเป็นไปตามมารตฐานที่กำหนด ตามตัวแปรต่างๆเช่น มีประสิทธิภาพในการจับฝุ่นที่อนุภาคต่างๆ (Efficiency), มีค่าความดันตกคร่อมเป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด (Pressure drop), อัตราการไหลของลม (Air flow rate)
มาตรฐาน EN779:2012
มาตรฐานยุโรปที่มีกระบวนการทดสอบเครื่องมือและ class ของแผ่นกรอง โดยมีการแบ่งกลุ่มมาตรฐานของแผ่นกรองตามขนาดของฝุ่นที่ใช้ในการทดสอบและประสิทธิภาพที่ดักจับฝุ่นได้ ซึ่งแบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม ดั้งนี้
o แผ่นชั้นต้น G1-G4 ประสิทธิภาพ 50-90% ความดันตกค่อมสุดท้ายที่ 250 Pa
o แผ่นชั้นกลาง M5-M6 ประสิทธิภาพ 40-90% ที่ 0.4 ไมครอน ความดันตกค่อมสุดท้ายที่ 450 Pa
o แผ่นชั้นสุดท้าย F7-F9 ประสิทธิภาพ 40-95% ที่ 0.4 ไมครอน ความดันตกค่อมสุดท้ายที่ 450 Pa
ตารางที่ 1 แสดงการแบ่ง class ของเป็นกรองตามมาตฐาน EN779:2012

มาตรฐาน EN1822:2009

มาตรฐานในการทดสอบแผ่นกรองที่มีประสิทธิภาพสูง EPA (Efficiency Particulate Air Filters), HEPA (High Efficiency Particulate Air Filters) และ ULPA (Ultra Low Penetration Air Filters) มีการทดสอบที่ฝุ่นอนุภาคขนาดเล็กที่ 0.1-0.3 ไมครอน หรือ MPPS (Most Penetration Particle Size) มีการแบ่งระดับ Class ของแผ่นกรองตามค่า ประสิทธิภาพเฉลีย (Average Efficiency)และค่าความสามารถในการแทรกผ่าน (Penetration) นอกจากนี้มีการทอสอบค่า Local efficiency และค่า Penetration โดยทดสอบการรั่วแบบสุ่มหาจุดรั่ว (Local efficiency) และทดสอบการรั่วทั่วหน้าแผ่นกรองด้วยการ Scan และรายงานเป็นค่าเฉลี่ย

ตารางที่ 2 แสดงการแบ่ง class ของเป็นกรองตามมาตฐาน EN1882:2009

มาตรฐาน EN ISO14644
มาตรฐานควบคุมห้องสะอาด หรือ Cleanroom เป็นห้องที่มีระบบอากาศแบบพิเศษ เพื่อควบคุมปริมาณฝุ่นในอากาศไม่ให้เกินกว่ามาตรฐานที่กำหนด ซึ่งห้องสะอาดนิยมใช้กันในวงการที่ต้องมีกการระมัดระวังเรื่องฝุ่นหรือเชื้อโรคเป็นพิเศษ เช่น โรงพยาบาล, โรงงานอุตสาหกรรมประเภทอาหารและยา, โรงงานผลิตชิ้นส่วนอิเล็คทรอนิกส์ ซึ่งมาตรฐานห้องสะอาดที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบันคือ มาตรฐาน ISO14644 ซึ่งเป็นมาตรฐานสากล มีชื่อภาษาอังกฤษว่า Cleanrooms and associated controlled environments
ตารางที่ 3 แสดงการแบ่ง class ของเป็นกรองตามมาตฐาน EN ISO14644

Hydrogen Peroxide

Hydrogen Peroxide

ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์
ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ สูตรโมเลกุลคือ H2O2 เป็นสารประกอบเพอร์ออกไซด์ (สารที่ประกอบด้วยออกซิเจนสองตัวและเชื่อมกันด้วยพันธะเดี่ยว) รูปแบบที่ง่ายที่สุด ตามภาพที่ 1 จึงมีสภาพเป็นของเหลวใส และมีลักษณะหนืดกว่าน้ำเล็กน้อย มีรสขม ไม่อยู่ตัว ซึ่งสามารถสลายตัวเป็นออกซิเจนกับน้ำ เมื่อเจือจางจะเป็นสารละลายไม่มีสี เนื่องจากไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์สามารถสลายตัวเป็นน้ำได้เมื่อถูกแสงและความร้อน จึงควรเก็บรักษาสารชนิดนี้ไว้ในภาชนะทึบแสง [1]

ภาพที่ 1: แสดงโครงสร้างทางเคมีของ H2O2
คุณสมบัติทางเคมี
ตารางที่ 1 : แสดงสมบัติทางเคมีของไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์
คุณสมบัติของสาร
ชื่อทั่วไปของสารเคมี : Hydrogen peroxide
ชื่อตามระบบ IUPAC : Dihydrogen dioxide
สูตรโมเลกุล : H2O2
น้ำหนักโมเลกุล 34.0147 g/mol
จุดเดือด (bp) 152 องศาเซลเซียส
จุดหลอมเหลว (mp) -0.43 องศาเซลเซียส
คุณสมบัติ เป็นของเหลวที่ไม่คงตัว ไม่มีสี มีรสขม ส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปสารละลายในน้ำ ความเข้มข้น 3-90%
หากอุณหภูมิต่ำ (≤120 °C) จะเป็นเกล็ดแข็งสีขาว
กฏหมายควบคุม จัดเป็นวัตถุอันตรายชนิดที่ 1
ตามพระราชบัญญัติวัตถุอันตราย พ.ศ. 2553
หน่วยงานที่รับผิดชอบ กรมโรงงานอุตสาหกรรม กระทรวงอุตสาหกรรม

นอกจากนี้ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ยังเป็นสารฆ่าเชื้อ (sanitizer) ที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อจุลินทรีย์และแบคทีเรีย โดยปกติไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์จะสลายตัวไปเองอย่างช้าๆ ซึ่งจะได้ผลิตภัณฑ์เป็นน้ำและแก๊สออกซิเจน โดยมีแสงสว่างและความร้อนจะช่วยเร่งให้เกิดการสลายตัวเร็วขึ้น

ปฏิกิริยาการสลายตัว:
2H2O2 (aq) → 2H2O (l) + O2 (g)

คุณสมบัติการยับยั้งและทำลายเชื้อแบคทีเรีย
ในการยับยั้งและทำลายเชื้อแบคทีเรียของไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ เนื่องจากเป็นตัวออกซิไดซ์ (Oxidizes) ที่มีความสามารถในการชิงอิเล็คตรอนได้เก่ง จึงเกิดเป็สารอนุมูลอิสระเช่น O-2 (Superoxide) และ HO• (Hydroxyl radical) จึงมีฤทธิ์รุนแรงต่อเซลล์ของแบคทีเรีย ดังภาพที่ 2 โดยจะออกซิไดซ์หมู่ซัลฟไฮดริล (sulfhydryl (-HS)) ของแบคทีเรียที่เยื่อหุ้มเซลล์ ทำให้เกิดการเสียสภาพของโปรตีนในเซลล์และมีผลต่อไขมันในเยื่อหุ้มเซลล์ โดยทำให้เกิดภาวะ Lipid peroxidation คือปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่ออนุมูลอิสระทำปฏิกิริยากับกรดไขมันไม่อิ่มตัวในผนังเซลล์ เกิดขึ้นในผนังเซลล์ของแบคทีเรีย ทำให้เยื่อหุ้มเซลล์เกิดภาวะการยอมให้สารซึมผ่านได้สูงขึ้น (permeability) ซึ่งส่งผลต่อระบบความสามารถในการยอมให้สารซึมผ่านเข้าออกจากเยื่อหุ้มเซลล์เสีย จึงเกิดการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์และโครงสร้างโมเลกุลโปรตีนภายในเซลล์ [2].

ภาพที่ 2: ปฏิกิริยาการเกิดสารอนุมูลอิสระที่มีผลต่อการทำลายเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรีย

โทคโนโลยีและอุตสาหกรรม
ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ได้รับความนิยมในการนำมาใช้ประโยชน์ในด้านอุตสาหกรรมอย่างแพร่หลาย ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียและจุลินทรีย์ เช่น การฆ่าเชื้อในห้องสะอาด, ห้องเลี้ยงสัตว์, ห้องฉุกเฉิน และใช้ในการฆ่าเชื้อในโรงพยาบาล [3]. เนื่องจาก ไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์เป็นสารที่เกิดปฏิกิริยาได้อย่างรวดเร็ว สลายตัวง่าย และสามารถเกิดปฏิกิริยากับสารอื่นในความเข้มข้นต่ำๆ ซึ่งต่างจากสารเพอร์ออกไซด์ตัวอื่น เช่น ฟอร์มัลดีไฮด์ (Formadehyde) ในการกำจัดเชื้อโรคในอดีตใช้การอบห้องด้วยสารฟอร์มาลีน แต่เนื่องจากการอบห้องใช้เวลานาน 1-2 วันและมีปัญหาเรื่องกลิ่นเหม็น การระคายเคืองตาและแสบจมูก และมีปัญหาเรื่องสารดังกล่าวเป็นสารก่อมะเร็งด้วยทำให้การอบห้องด้วยฟอร์มาลีนไม่ได้รับการยอมรับ
ในเวลาต่อมา ปัจจุบันมีการใช้การอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ซึ่งเป็นการฆ่าเชื้อเชิงรุกสามารถฆ่าเชื้อแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อราต่าง ๆ รวมถึงสปอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อีกทั้งกระบวนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ใช้เวลาไม่นานและจะสลายตัวเหลือแต่นํ้ากับออกซิเจนซึ่งจะไม่เหลือสิ่งตกค้างในสิ่งแวดล้อมจึงไม่มีปัญหาการระคายเคืองและไม่มีความเสี่ยงต่อการเป็นมะเร็ง (Canadian Centre for Occupational Health and Safety (CCOHS), 1998) ปัจจุบันจึงมีการใช้วิธีการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ในห้องผลิตยา ห้องปฏิบัติการปลอดเชื้อ ห้องไอซียู ห้องผ่าตัด
ในกรณีศึกษาของคณะสาธารณสุขศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล [4]. ในการศึกษาประสิทธิภาพผลของไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์หลังจากการอบฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ในอากาศในห้องผ่าตัด การวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความแตกต่างของจำนวนเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราในอากาศก่อนและหลังการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ในห้องผ่าตัดออร์โธปิดิกส์ของโรงพยาบาลรัฐบาลแห่งหนึ่งในกรุงเทพฯ ผลการศึกษาการเปรียบเทียบจำนวนของเชื้อแบคทีเรียและเชื้อราหลังจากการอบฆ่าเชื้อทันทีพบว่า จำนวนแบคทีเรียและเชื้อราลดน้อยลง
แต่เมื่อเวลาผ่านไปเชื้อแบคทีเรียและเชื้อรากลับมาเพิ่มปริมาณเท่ากับค่าสูงสุดของเชื้อจุลินทรีย์ก่อนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ ซึ่งจากการวิจัยสรุปได้ว่า ปัจจัยหลักที่ทำให้เชื้อแบคทีเรียและเชื้อรากลับมาเท่ากับค่าสูงสุดก่อนการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ ซึ่งขึ้นอยู่กับจำนวนคนและความถี่ในการเปิด-ปิดประตูห้องผ่าตัด, อัตราการแลกเปลี่ยนอากาศ และประสิทธิภาพของตัวกรองอากาศ ทั้งนี้จากกรณีศึกษาดังกล่าวพบว่าไฮโดเจนเพอร์ออกไซด์สามารถช่วยกำจัดเชื้อราและแบคทีเรีย ทั้งนี้ทั้งนั้นเพื่อจะให้ประสิทธิผลที่ยั้งยืนและคุ้มค่า จึงได้มีการเสนอแนะแนวทางดังนี้
• ควรมีการทำความสะอาดตัวกรองอากาศ HEPA filter ของโรงพยาบาล อย่างน้อย 1 ครั้งต่อปี
• เนื่องจากในการปฏิบัติงานในห้องผ่าตัดไม่สามารถควบคุมจำนวนคนเข้าออกห้องผ่าตัดได้ ดังนั้นข้อมูลจากการศึกษานี้มีประโยชน์ในการควบคุมและจัดการกับปริมาณของเชื้อจุลินทรีย์ในห้องผ่าตัด ดังนั้นควรมีการติดตั้งระบบ air shower ก่อนที่จะเข้าไปในห้องผ่าตัดเพื่อที่จะลดปริมาณเชื้อจุลินทรีย์ที่จะเข้าไปปนเปื้อนในห้องผ่าตัด อีกทั้งรักษาระดับความสะอาดในห้องผ่าตัดด้วย
• ในการศึกษาครั้งต่อไปหลังจากการอบฆ่าเชื้อด้วยไอไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ควรมีการควบคุมคนเข้าออกห้องผ่าตัดระหว่างการเก็บตัวอย่างเชื้อจุลินทรีย์
จากกรณีศึกษาข้างต้น แสดงให้เห็นว่าไฮโดเจนเพอร์ออกไซด์มีประสิทธิภาพในการกำจัดเชื้อราและเชื้อแบคทีเรียได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นอีกทางเลือกหนึ่งให้กับผู้ใช้งานหรือผู้ประกอบการที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสหกรรมต่างๆ เพื่อรักษาความสะอาดและปราศจากเชื้อโรค อย่างไรก็ตามไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ก็ต้องมีมาตรการในการคุบคุมการใช้ที่ความเข้มข้นไม่เกิน 75 mg/m3 (75 ppm) เนื่องจากจะก่อให้เกิดอันตรายต่อสุขภาพได้ ดังนั้นควรควบคุมระดับความเข้มข้นของปริมาณไฮโดรเจนเพอร์ออกไซด์ที่ต่ำกว่า 1 mg/m3 (1 ppm) ตามมารตฐานคณะกรรมการองค์การควบคุมของประเทศสหรัฐอเมริกาเป็นผู้กำหนด (American Industrial Hygien Association, 1957; National Institute for Occupational Safety and Health, 1996).
เอกสารอ้างอิง
[1] Krishnan. J, Berry. J, Fey. G, and Wagener. S. (2006) Vaporized
Hydrogenperoxide-based Biocontamination of a high-containment laboratory under negative pressure. Canadian Science Center for human and animal health, Public health agency of Canada, Winnipeg, Canada.
[2.] Kong & Davison, (1980) Effects of Olive Oil on Superoxide Dismutase
Activity in the Brain of Newborn and Young Female Rats. Laboratory for Molecular Biology and Endocrinology, Vinc’a Institute for Nuclear Sciences, Belgrade, Yugoslavia.
[3.] Jahnke & Gerhard, (1997) Room decontamination with hydrogen peroxide
vapor. In the research areas, rooms that are Pharm. Ind. Vol. 58, No. 11.
[4.] Pedchoo. S, Chaikittipor. C, Pruktharathikul. V, Luksamijarulkul. P,
Singhakajen. V and Kolladarungkri. T. (2014) Evaluation of the efficacy of Hydrogen peroxide vapour for operating room air microbial decontamination. Mahidol University

Filtration

Filtration

 หลักการกรองอากาศ

          ปัจจุบันเทคโนโลยีในการกรองอากาศ เพื่อคุณภาพของอากาศที่สะอาดและลดความเสี่ยงต่อการเกิดโรคเกี่ยวกับระบบทางเดินหายใจจากสิ่งปนเปื้อนในอากาศ เริ่มมีบทบาทมากขึ้นในชีวิตประจำวันของคนเรา โดยเฉพาะอย่างยิ่งในปัจจุบันมีการนิยมใช้แผ่นกรองอากาศ ซึ่งแผ่นกรองอากาศได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ทั้งในการประยุกต์ใช้งาน เช่น ห้องสะอาดในโรงงานยา ห้องสะอาดใน โรงงานอิเล็คโทรนิกส์ ฮาร์ดดิสก์ไดร์ฟ ห้องพ่นสี อบสีในโรงงานผลิตรถยนต์ ในเครื่องปรับอากาศขนาดเล็กและ ขนาดใหญ่ และยังมีการใช้เฉพาะทาง เช่น โรงไฟฟ้า

            หลักการกรองอากาศ แผ่นกรองอากาศที่ดีจะต้องมีประสิทธิภาพการกรองที่เหมาะสมกับการใช้งานในแต่ละประเภท และมีความสามารถในการกักเก็บฝุ่นสูง เพื่อยืดอายุการใช้งานที่นานและมีความค่าความต้านทานของอากาศต่ำ (Pressure drop) ทฤษฎีการจับฝุ่นของแผ่นกรองอากาศในการออกแบบแผ่นกรองอากาศนั้น จะมีความต้านทานต่อการไหลของอากาศสูงมาก ซึ่งต้องใช้พัดลมที่ทําความดันได้มากๆ เพื่อเอาชนะความต้านทานอากาศ ของแผ่นกรองนี้ทําให้สิ้นเปลืองพลังงาน ดังนั้นการกรองแบบแผ่นกรองนั้นจึงมีหลักการอยู่หลายแบบขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ในการใช้งาน ซึ่งหลักการใหญ่ๆ คือ หลักทางกล (Mechanical) สามารถแยกย่อยได้อีก 4 วิธี ดังภาพ

  1. Straining: การดักจับฝุ่นโดยวิธีนี้จะเกิดขึ้นได้เมื่อสิ่งปนเปื้อนมีขนาดใหญ่กว่าช่องว่างระหว่างเส้นใย ในทางปฏิบัติวิธีนี้จะให้ประสิทธิภาพในการกรองที่ต่ำมาก เนื่องจากขนาดของสิ่งปนเปื้อนที่แขวนลอยในอากาศ ส่วนใหญ่ จะมีขนาดเล็กกว่าช่องว่างระหว่างเส้นใยของแผ่นกรอง และวิธีนี้จะใช้ดีก็ต่อเมื่อสิ่งปนเปื้อน มีขนาดใหญ่ กว่า 10 ไมครอนขึ้นไป ตัวอย่างแผ่นกรองอากาศที่อาศัยหลักการนี้ในการกรองฝุ่นละออง เช่น แผ่นกรองอากาศ ชนิดอลูมิเนียม และแผ่นกรองอากาศชนิดตาข่ายในเครื่องปรับอากาศขนาดเล็กทั่วไป
  2. Inertia: วิธีนี้จะใช้ได้ดีกับสิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดใหญ่ (ตั้งแต่ 5 ไมครอนขึ้นไป) และสามารถทําได้โดย การส่งลม (อากาศ) ที่มีสิ่งปนเปื้อนอยู่ ให้ไหลผ่านแผ่นกรอง สิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดใหญ่จะเคลื่อนที่ไปตามกระแสลม เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว และมีแรงเฉื่อยและไม่สามารถเลี้ยวหลบเส้นใยของแผ่นกรองได้เช่นเดียวกับอากาศ จึงพุ่งชนและติดอยู่กับเส้น ใยของแผ่นกรองอากาศ
  3. Interception: วิธีนี้จะใช้กับสิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดประมาณ 0.3-3 ไมครอน และมีหลักการทํางานคล้ายๆกับวิธี Inertia คือสิ่งปนเปื้อนจะเคลื่อนที่ตามการไหลของกระแสลม (อากาศ) และด้วยขนาดที่เล็ก สิ่งปนเปื้อนนี้จะสามารถ เคลื่อนที่หลบเส้นใยของแผ่นกรองตามการเคลื่อนที่ของอากาศได้บ้าง ฝุ่นละอองก็จะมีโอกาสสัมผัสกับเส้นใยของแผ่นกรองอากาศ แทนการพุ่งชน
  4. Diffusion: สิ่งปนเปื้อนในอากาศที่มีขนาดเล็กกว่า 0.3 ไมครอน จะมีคุณสมบัติการเคลื่อนที่คล้ายกับอากาศมากกว่าการเคลื่อนที่ของอนุภาคโดยทั่วไป ซึ่งการเคลื่อนที่นี้จะไม่มีทิศทางแน่นอน และไม่เคลื่อนที่ตามการเคลื่อนที่ (ไหล) ของอากาศ โอกาสที่สิ่งปนเปื้อนที่มีขนาดเล็กๆนี้จะเคลื่อนที่เข้าสัมผัสและดูดติดอยู่กับแผ่นกรองได้ดีด้วยแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล

รูปที่ 1 หลักการกรองอากาศทางกล

 

Energy Efficiency

Energy Efficiency

การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
การใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ คือการใช้พลังงานในปริมาณน้อยเพื่อให้เกิดประสิทธิภาพในการใช้งานสูงสุดและเพื่อเป็นการลดต้นทุนในการผลิตพลังงานในอุตสาหกรรม ต่างๆ จากผลการรายงานโดยรวมจากอุตสาหกรรมที่มีการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยรวมทั่วยุโรปนั้น พบว่ามีการใช้พลังงานที่เกี่ยวข้องกับระบบปรับอากาศและระบบ HVAC 10 ถึง 20% ดังนั้นการ ให้ความสำคัญในการลดการใช้พลังงานในระบบปรับอากาศและในขณะที่ยังได้รับอากาศที่สะอาดและมีคุณภาพจึงเป็นประเด็นหลักในการควบคุมและพัฒนาการใช้พลังงานให้เกิดประสิทธภาพมากที่สุดและมีการกำหนดนโยบายมาตรฐานในการใช้พลังงาน โดยมีการหาค่าตัวชี้วัดมาตรฐาน จากค่าการได้รับพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงและการควบคุมความถี่ของพัดลมในระบบปรับอากาศเป็นค่ากำหนดมาตรฐานหลักในระบบปรับอากาศ
เนื่องจากพัดลมในระบบ HVAC มีการใช้พลังงานไฟฟ้าตามกำลังของเครื่องและแรงต้านในแผ่นกรองอากาศ เมื่อพัดลมมีแรงหมุนไม่สม่ำเสมอ ซึ่งจะส่งผลให้มีการใช้พลังงานเพิ่มขึ้น และส่งผลต่อการเกิดแรงต้านอากาศเพิ่มขึ้น (Pressure drop) จากผลกระทบดังกล่าวจึงต้องมีการลดค่าแรงต้านอากาศ (Pressure drop) ในระบบการกรองอากาศเพื่อให้ได้พลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงและลดค่าใช้จ่ายในการใช้พลังงานอีกทั้งยังเป็นการลดมลภาวะในการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่บรรยากาศและเพื่อให้ง่ายต่อการเลือกใช้งานของระบบปรับอากาศที่ถูกต้องและได้รับพลังงานที่มีประสิทธิภาพสูงสุด คณะกรรมาธิการยุโรป (EUROVENT) จึงได้มีการพัฒนามาตรฐานสากลในการควบคุมคุณภาพและจัดลำดับประสิทธิภาพของพลังงานเป็นระดับต่างๆ (energy efficiency classification system) โดยมีการทดสอบจากการใช้พลังงานจริงของระบบปรับอากาศในห้องแลปและมีการทดสอบหาค่าพลังงานที่ใช้ไปของระบบปรับอากาศร่วมด้วย ซึ่งในการทดสอบแต่ละครั้งจะอ้างอิงจากกระบวนการทดสอบตามมาตรฐานสากล EN779:2012 ระดับประสิทธิภาพของพลังงานกำหนดตั้งแต่ค่า A ถึง G ซึ่งค่า A เป็นค่าพลังงานที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด เนื่องจากมีการใช้พลังงานต่ำสุดและในทางตรงกันข้าม ค่า G เป็นค่าประสิทธิภาพพลังงานที่จัดอยู่ในระดับที่ต่ำสุด เนื่องจากมีการใช้พลังงานที่มากสุด
ดังนั้นจะเห็นได้ว่ามาตรฐาน EUROVENT จึงมีความสำคัญในการกำหนดการเลือกใช้แผ่นกรองอากาศที่ถูกต้องและเหมาะสมกับการใช้งานเพื่อไม่เป็นการสิ้นเปลืองพลังงานอีกทั้งยังช่วยลดค่าใช้จ่ายและต้นทุนได้ด้วย

Cleanroom & Filter for Cleanroom

Cleanroom & Filter for Cleanroom

ห้องสะอาด (Cleanroom)
ห้องสะอาด (Cleanroom) หมายถึง ห้องหรือบริเวณปิดที่มีการควบคุมสภาวะแวดล้อมภายในห้อง ได้แก่ อนุภาคสิ่งเจือปน อุณหภูมิ
ความดันอากาศ ความชื้น รูปแบบการไหลของอากาศ การสั่นสะเทือน แสงสว่างและสิ่งมีชีวิตจำพวกจุลินทรีย์ โดยเทคโนโลยีห้องสะอาดนั้นได้ถูกพัฒนาไปใช้ในระบบอุตสาหกรรมอย่างกว้างขวาง ไม่ว่าจะเป็น อุตสาหกรรมไมโครอิเล็กทรอนิกส์ อุตสาหกรรมการผลิตยา รวมถึงการใช้ในด้านการแพทย์ด้วย เทคโนโลยีห้องสะอาดนั้นถูกพัฒนามาเพื่อเหตุผลต่างๆดังต่อไปนี้
• เพื่อรักษาระดับความสะอาดของอากาศที่ต้องการในพื้นที่ปฏิบัติงาน โดยทำให้อากาศมีปริมาณสิ่งเจือปนน้อยที่สุด และควบคุมรุปแบบการไหลของอากาศให้เหมาะสม
• เพื่อป้องกันอันตรายของฝุ่นละอองและสารแขวนลอยในอากาศ
• เพื่อควบคุมอากาศให้ปราศจากเชื้อจุลินทรีย์
• เพื่อป้องกันการปลดปล่อยอนุภาคเจือปนที่ไม่ต้องการออกสู่สิ่งแวดล้อม
• เพื่อป้องกันคนที่ทำงานภายในห้องสะอาดจาก Work process

โดยวิธีการทาง Aerodynamicsและในทำนองเดียวกันนั้นเพื่อป้องกัน Work Process เกิดความเสียหายจากอนุภาคฝุ่นที่ปล่อยออกมาจากคนที่ทำงานในห้องสะอาด
อนุภาคแขวนลอยในอากาศ (Airborne Particles)
อนุภาคแขวนลอยในอากาศซึ่งห้องสะอาดมีหน้าที่กำจัดออกไปนั้นเป็นสสารจำพวกของแข็ง ของเหลวและก๊าซที่ปนเปื้อนและกระจายตัวจนเป็นเนื้อเดียวกับอากาศ สสารเหล่านี้มีที่มา 2 แหล่ง ได้แก่
1. สสารที่ถูกนำพาเข้ามาภายในห้องปฏิบัติการจากภายนอก
2. อนุภาคที่ปลดปล่อยมาจากเครื่องจักร การดำเนินการผลิต และคนที่ทำงานภายในห้องสะอาดนั้น
ถึงแม้ว่าจะปฏิบัติงานซึ่งภายในห้องมีการเคลื่อนไหวร่างกายน้อย ผู้ปฏิบัติงานก็ยังสามารถปลดปล่อยอนุภาคที่มีขนาดใหญ่ตั้งแต่ 0.3 ไมครอน ได้ประมาณ 100,000 อนุภาค ภายในเวลา 1 วินาที
อีกทั้งยังสามารถปลดปล่อยสิ่งมีชีวิตจำพวกแบคทีเรีย และสปอร์ของเชื้อราออกจากร่างกายได้เกินกว่า 1,000 อนุภาค ซึ่งหน่วยสากลในการวัดขนาดของอนุภาคคือ ไมครอน (Micron or Micrometer)

รูปแบบการไหลของอากาศสำหรับห้องสะอาด (Air Flow Patterns)
รูปแบบการไหลของอากาศ (Airflow patterns) ภายในห้องสะอาดเป็นปัจจัยสำคัญต่อการออกแบบ ห้องสะอาดให้ได้ตามระดับชั้นของความสะอาดตามที่ต้องการ ลักษณะการไหลของอากาศภายในห้องสะอาดมี3 รูปแบบ คือ การไหลของอากาศแบบราบเรียบ การไหลของอากาศแบบปั่นป่วน และการไหลของอากาศแบบผสม ดังนี
1. การไหลของอากาศแบบราบเรียบ (unidirectional airflow หรือ laminar airflow) มีลักษณะการไหล ของอากาศแบบราบเรียบ (ภาพที่ 1) โดยอากาศที่ผ่านแผงกรองจะมีทิศทางการเคลื่อนที่ขนานกันในแนวระดับ หรือแนวดิ่ง มุ่งไปยังฝั่งตรงข้ามกับห้อง และผ่านช่องลมกลับเพื่อกลับไปยังระบบควบคุมอากาศ หรือชุดส่งลม (Air Handling System)

ภาพที่ 1 การไหลของอากาศแบบราบเรียบหมายเหตุ: 1 = supply air , 2 = return air

2. การไหลของอากาศแบบปั่นป่วน(nonunidirectionalairflow หรือturbulent mixed airflow) เป็นแบบ ที่ใช้กันโดยทั่วไป อนุภาคที่เกิดขึ้นภายในห้องจะถูกทำให้เจือจางลงโดยอากาศสะอาดที่ออกมาจากแผ่นกรองอากาศ ทำให้ความสะอาดของห้องเพิ่มขึ้นแต่เนื่องจากมีการไหลของอากาศแบบปั่นป่วนระดับชั้นของความสะอาดจึงสูงกว่า แบบราบเรียบ (ภาพที่ 2)

ภาพที่ 2 การไหลของอากาศแบบปั่นป่วน
3. การไหลของอากาศแบบผสม (mixed airflow) เป็นรูปแบบการไหลของอากาศภายในห้องสะอาดที่มีทั้ง แบบราบเรียบและแบบปั่นป่วนอยู่ในห้องเดียวกันดังภาพที่ 3

ภาพที่ 3 การไหลของอากาศแบบผสม

ตัวกรองอากาศสำหรับห้องสะอาด (Filter for Cleanroom)
สาเหตุที่ต้องมีการกำจัดสิ่งปนเปื้อนออกไปจากอากาศภายในอาคารหรือห้องสะอาดนั้น มีเหตุผลพื้นฐานเดียวกันคือ เพื่อป้องกันการสะสมของสิ่งปนเปื้อนบนผลิตภัณฑ์รวมไปถึงกรบวนการผลิตต่างๆ ซึ่งเราสามารถกำจัดสิ่งปนเปื้อนในอากาศโดยการนำวัตถุที่มีลักษณะเป็นรุพรุนมาขวางการไหลของอากาศ ซึ่งจะยอมให้แค่อากาศไหลผ่านแต่อนุภาคที่มีขนาดใหย่กว่ารูพรุนนั้นจะดักไว้ ซึ่งวัสดุนี้เรียกว่าตัวกรองอากาศ หรือ Air Filter
ลักษณะที่สำคัญของตัวกรองอากาศที่ใช้เป็นค่าประเมินประสิทธิภาพของแผ่นกรองอากาศมีอยู่ 3 ประการ คือ
1. ประสิทธิภาพในการดักจับอนุภาค (Dust Holding Capacity : DHC)
โดยค่านี้จะแสดงถึงปริมาณของฝุ่น (ASHRAE Dust) ที่แผ่นกรองสามารถกรองไว้ได้ตั้งแต่เริ่มใช้งานจนแผ่นกรองตัน ซึ่งค่านี้สามารถใช้เปรียบเทียบอายุการใช้งานของแผ่นกรองอากาศตั้งแต่ 2 แผ่นขึ้นไป เช่น
 ตัวกรอง A มีประสิทธิภาพในการดักจับอนุภาค 300 กรัม

 ตัวกรอง B มีประสิทธิภาพในการดักจับอนุภาค 150 กรัม
จากการเปรียบเทียบตัวกรองอากาศทั้งสองชนิด สามารถสรุปได้ว่าแผ่นกรองอากาศ A มีอายุการใช้งานมากกว่าแผ่นกรองอากาศ B สองเท่า ดังนั้นค่า DHC นั้นจะสามารถบอกประสิทธิภาพในการดักจับอนุภาคในเชิงเปรียบเทียบอายุการใช้งานของแผ่นกรองอากาศเท่านั้น และไม่สามารถบอกอายุการใช้งานของแผ่นกรองอากาศในเทอมของชั่วโมงการใช้งานได้
2. ความต้านทานอากาศไหล (Airflow Resistance ) หรือค่าความดันตกคร่อม (Pressure Drop)
โดยปกติจะใช้เป็นหน่วยนิ้วน้ำหรือปาสคาล โดยค่านี้จะมีค่าเพิ่มขึ้นตามอายุการใช้งานของแผ่นกรองอากาศ เนื่องจากอนุภาคต่างๆจะสะสมรวมตัวกันที่แผ่นกรองซึ่งขัดขวางการไหลของอากาศ ซึ่งค่าความดันตกคร่อมนี้เป็นตัวแปรที่สำคัญตัวหนึ่งในการกำหนดกำลังที่ต้องการในการขับดันอากาศให้ไหลผ่านตัวกรองอากาศ และเป็นตัวบ่งบอกถึงการประมาณการค่าใช้จ่ายในการปฏิบัติงานด้วย

3. อายุการใช้งาน (Service life)
อายุการใช้งานของตัวกรองอากาศ คือระยะเวลาที่ความดันตกคร่อมแผ่นกรองอากาสเพิ่มขึ้นจากความดันตกคร่อมเริ่มแรกจนกระทั่งความดันตกคร่อมมีค่าเป็น 50 mmW.G. (หรือประมาณ 490 Pa) นอกจากนี้แล้วลักษณะของอนุภาคยังมีผลต่ออายุการใช้งานด้วย กล่าวคือ อนุภาคเล็กจะทำให้ความดันตกเพิ่มขึ้นมากกว่าอนุภาคขนาดใหญ่ เนื่องจากอนุภาคขนาดเล็กสามารถเกาะตัวกันได้ดีกว่าทำให้มีช่องว่างในการยอมให้อากาศไหลผ่านลดลง

เอกสารอ้างอิง
[1] ดร.วริทธิ์ อึ๊งภากรณ์และคณะ. ห้องสะอาด. กรุงเทพมหานคร : สมาคมวิศวกรรมปรับอากาศแห่งประเทศไทย, 2521.
[2] “Cleanroom.”. [online]. Available: http://mmu.ic.polyu.edu.hk/mu_proj/2007/M4/html/case_study.htm

Tanatchporn Sirimekanont : Technical Product Support

Antimicrobial Air Filter

Antimicrobial Air Filter

จุลชีพ (Micro-organisms)
ระบบ HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) คือ กระบวนการวางระบบความร้อน เย็นและระบายอากาศ ซึ่งเป็นเป็นกระบวนการควบคุมสภาวะของอากาศเพื่อให้เป็นไปตามความต้องการ โดยทั่วไปปัจจัยของอากาศที่ต้องควบคุมประกอบด้วย อุณหภูมิความชื้น ความสะอาด การกระจายลม และปริมาณลม โดยในอุตสาหกรรม การปรับอากาศ อาจใช้เพื่อควบคุมภาวะอากาศในกระบวนการผลิต แต่อย่างไรก็ตาม หนึ่งปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อระบบ HVAC นั้นคือการเพิ่มจำนวนของจุลชีพ (Micro-organism) ต่างๆ ซึ่งจุลชีพเหล่านี้จะเจริญเติบโตได้ดีในบริเวณที่ความชื้นและสารอาหารพอเหมาะ เช่นในส่วนของหอทำความเย็น (Cooling Tower), คอยล์ทําความเย็น(Cooling Coil), เครื่องกรองอากาศ (Air Filter)รวมไปถึงท่อส่งลม (Duct Work) โดยองค์การอนามัยโลกเผยว่า 50% ของการปนเปื้อนทางชีวภาพนั้นมาจากระบบการส่งจ่ายลมเย็น (Air Handling System) จุลชีพที่พบในอากาศนั้นมีทั้งเชื้อรา แบคทีเรีย โดยเชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคมักจะแฝงตัวอยู่ในแผ่นกรองอากาศ ไม่ว่าจะเป็น Alternaria spp., Aspergillus spp., Aureobasidium pullulans, Chaetomium spp., Cladosporium spp., Fusarium spp., Mucor spp., Penicillium spp., Phoma spp., Rhizopus spp., Scopulariopsis spp., and Ulocladium spp ซึ่งเชื้อราจำพวกนี้จะผลิตสารไมโซทอกซิน (Mycotoxins) ซึ่งเป็นสารพิษที่มีผลทำลายระบบภูมิคุ้มกันและอาจ

ก่อให้เกิดมะเร็งได้ นอกจากเชื้อราแล้วเรายังพบ
ว่าแบคทีเรียนั้นก็ส่งผลเสียต่อสุขภาพของมนุษย์เช่นกัน ผลงานวิจัยจากนักวิจัยหลายท่านได้พิสูจน์แล้วว่าแม้ในสภาวะสะอาด ปริมาณของแบคทีเรียยังคงเพิ่มจำนวนซึ่งอาจจะสูงถึง 107 cfu/ml ซึ่งแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคพบในแผ่นกรองอากาศนั้นมีหลายสายพันธุ์ด้วยกัน แต่สายพันธุ์ที่อันตรายที่สุดคือ Pseudomonas aeruginosa and Legionella pneumophila

รูปที่ 1 แสดงภาพจำลองของแบคทีเรียแกรมบวก
และแบคทีเรียแกรมลบ
แบคทีเรียนั้นจะแบ่งเป็น 2 กลุ่มใหญ่ๆด้วยกัน คือ แบคทีเรียแกรมบวก (Gram-positive Bacteria)
และแบคทีเรียแกรมลบ (Gram-negative Bacteria) โดยแบคทีเรียแกรมบวกจะมีผนังเซลล์ที่ประกอบด้วย Peptidoglycan ที่หนาประมาณ 30
นาโนเมตร ในขณะที่แบคทีเรียแกรมลบจะมีชั้น

ของ Peptidoglycan หนาเพียง 2 – 3 นาโนเมตร
และมี Outer membrane หุ้มอยู่ด้านนอกอีกชั้นหนึ่ง เนื่องจากแบคทีเรียแกรมลบเป็นพวกที่สามารถ
เจริญเติบโตในช่วงอุณหภูมิของร่างกายได้ดีกว่า
แบคทีเรียแกรมบวก ดังนั้นแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคที่พบได้ในอากาศนั้นจะเป็นพวก แบคทีเรีย
แกรมลบ ซึ่งความสามารถในการก่อโรคของแบคทีเรียแกรมลบจะเกี่ยวข้องกับองค์ประกอบในผนังเซลล์ของแบคทีเรียแกรมลบ ที่เรียกว่าชั้นของ
ลิโปโพลีแซคคาไรด์ ( LPS / lipopolisaccharide) หรือ ชั้นเอนโดทอกซิน (Endotoxins) นั่นเอง
โดยเอนโดทอกซินจะถูกปล่อยออกมาในช่วงที่เซลล์ของแบคทีเรียมีการเจริญเติบโตหรือหลังจากเซลล์แบคทีเรียตาย เมื่อเอนโดทอกซินแพร่เข้าสู่อากาศจะก่อให้เกิดโรคตับอักเสบหรือตับเป็นพิษเฉียบพลันได้ ดังนั้นการลดอัตราการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในแผ่นกรองอากาศนั้นจึงเป็นเรื่องสำคัญและท้าทาย โดยอาจจะมีการปรับปรุงหรือพัฒนาแผ่นกรองอากาศที่มีคุณสมบัติในการเป็น Antimicrobial ซึ่งมีการใส่สาร Antimicrobial Agents ลงไปเพื่อป้องกันการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในแผ่นกรองอากาศ

เทคโนโลยีการยับยั้งเชื้อแบคทีเรีย (Antimicrobial Technology)
การศึกษาเกี่ยวกับความสามารถในการต่อต้านจุลชีพต่างๆโดยใช้สารต้านจุลชีพ (Antimicrobial Agents) โดยงานวิจัยหลายชิ้นจึงมุ่งไปที่การทดสอบประสิทธิภาพของอนุภาคนาโนของเงิน

(Silver Nanoparticles) ในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียแกรมลบ


รูปที่ 2 แสดงภาพของอนุภาคนาโนของเงินที่ได้จากเครื่อง Scanning Electron Microscope
อย่างไรก็ตามกลไกในการฆ่าเชื้อนั้นยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ได้แต่มีการคาดคะเนกลไกการ
ทำงานของอนุภาคนาโนของเงินและไอออนของเงิน (Silver Ion) ว่ามีความสามารถในการทำให้โครงสร้างและองค์ประกอบของเซลล์แบคทีเรียเปลี่ยนไป โดยมีงานวิจัยหลายงานได้เสนอเกี่ยวกับกลไกการทำงานของอนุภาคนาโนของเงินในการต่อต้านแบคทีเรีย ซึ่งสามารถสรุปได้เป็น 3 กลไกหลักๆด้วยกันคือ ได้แก่ 1. อนุภาคนาโนของเงินในช่วง 1 – 10 nm จับกับผิวหน้าของเยื่อหุ้มเซลล์ของแบคทีเรียและรบกวนการทำงานระดับเซลล์ของแบคทีเรีย เช่น การขนส่งสารเข้าออกจากเซลล์ และการหายใจ 2. อนุภาคนาโนของเงินสามารถแทรกเข้าไปภายในเซลล์แบคทีเรียและรบกวนการทำงานระดับโมเลกุลโดยจับกับสารที่มีกำมะถันและฟอสฟอรัสเป็นองค์ประกอบ เช่น ดีเอ็นเอ
เกิดการรวมตัวและสูญเสียความสามารถในการเพิ่ม

จำนวน (Replication) แบคทีเรียจึงไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ 3. อนุภาคนาโนของเงินเกิดการสลายตัวและปลดปล่อย Silver Ion เนื่องจากอนุภาคนาโนของเงินมีขนาดเล็กและมีเป็นจำนวนมาก ทำให้สามารถปลดปลอย Silver Ion ออกมาด้วยความเข้มข้นสูง จึงสามารถฆ่าแบคทีเรียได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้อนุภาคนาโนของเงินยังมีความสามารถในการยับยั้งรวมถึงทำลายจุลชีพอื่นๆ เช่นรา หรือยีสต์ จากที่ได้กล่าวมาแล้วจะเห็นได้ว่า อนุภาคนาโนของเงินสามารถฆ่าและยับยั้งเชื้อโรคต่างๆได้จึงมีการนำอนุภาคนาโนของเงินไปประยุกต์ใช้ในเทคโนโลยีต่างๆมีมากมาย ไม่ว่าจะเป็นด้านอุปโภคที่เกี่ยวกับเสื้อผ้า สิ่งทอ และ เครื่องนุ่งห่มที่สามารถยืดอายุการใช้งานและป้องกันการเกิดกลิ่นได้ รวมไปถึงด้านการแพทย์ที่ ที่จะใช้เป็นยารักษาโรคหรือ
การเคลือบอนุภาคนาโนของเงินบนอุปกรณ์ทางการแพทย์เพื่อป้องกันการติดเชื้อ รวมไปถึงนำไปประยุกต์ใช้กับระบบการกรองอากาศตามที่ได้กล่าวมาข้างต้น ซึ่งมีงานวิจัยหลากหลายได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเมื่อมีอนุภาคนาโนของเงินเป็นองค์ประกอบในแผ่นกรองอากาศ จะส่งผลให้จำนวนแบคทีเรียลดลง แต่อย่างไรก็ตามความสามารถในการเป็นสารต้านจุลชีพจะค่อยๆลดลงตามระยะเวลาการใช้งานของแผ่นกรองอากาศ

Tanatchporn Sirimekanont : Technical Product Support

Activated Carbon Filter

Activated Carbon Filter

ถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon)

ถ่านกัมมันต์ (Activated Carbon หรือ Activated Charcoal) เป็นวัสดุที่มีคาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลัก เนื่องจากพื้นผิวถูกทำปฏิกิริยาด้วย ออกซิเจน ส่งผลให้เกิดรูพรุน (Porosity) ขนาดเล็ก และ มีพื้นที่ผิว (Surface Area) สูงมาก ซึ่งลักษณะเด่นนี้ส่งผลให้ Activated Carbon มีคุณสมบัติในการเป็นตัวดูดซับที่ดีและถูกนำไปใช้ในการกรองเอาสารประกอบอินทรีย์ต่างๆที่ไม่ต้องการออกจากของเหลวหรือก๊าซ เช่น การเตรียมน้ำดื่มบริสุทธิ อุตสาหกรรมต่างๆที่ต้องใช้น้ำบริสุทธิ์ การบำบัดน้ำเสีย ใช้ในการฟอกสีของเหลวต่างๆ การทดลองวิจัยในการแยกและเตรียมสารเคมี ทางการแพทย์นำไปใช้ในการกำจัดพิษ การฟอกเลือด และอื่นๆ ใช้กรองกลิ่นและก๊าซที่ไม่ต้องการ
รูพรุนขนาดเล็กเกิดขึ้นจํานวนมากและมีขนาดแตกต่างกันตั้งแต่ระดับไมโครเมตร จนถึงระดับนาโนเมตร ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตและวัตถุประสงค์ในการใช้งาน


รูปที่ 1 แสดงลักษณะของรูพรุนภายในของActivated Carbon

กระบวนการผลิต (Production)
Activated Carbon มีหลายชนิด ซึ่งมักเป็นพวกอินทรีย์สารที่ประกอบด้วยคาร์บอนและไฮโดรเจนเป็นองค์ประกอบส่วนใหญ่มักเป็นพวกเซลลูโลสที่มาจากพืชและต้นไม้เช่น ไม้ยางพารา ไม้ไผ่ เศษไม้เหลือทิ้ง และวัสดุเหลือทิ้งทางการเกษตรเช่น
ขี้เลื่อย แกลบ กะลามะพร้าว โดยกระบวนการ
แอคทิเวต Carbon นั้นแบ่งได้เป็น 2 ชนิดหลักๆดังนี้
1. Chemical Activation เป็นเทคนิคที่ใช้ในการแอคทิเวตวัตถุดิบประเภทไม้และถ่านพีต วัตถุดิบจำพวกนี้จะถูกทำให้อิ่มตัวด้วยสารDehydrating Agent ชนิดเข้มข้นจำพวกกรดฟอสเฟอริคหรือซิงค์ คลอไรด์ แล้วให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 500-800 °C
2. Stream Activation เป็นเทคนิคที่ใช้ในการแอคทิเวตวัตถุดิบประเภทกะลามะพร้าวและถ่านหินในสภาวะที่เต็มไปด้วยไอน้ำที่อุณหภูมิ 800-1100 °C
ทฤษฎีการดูดซับ (Principles of Adsorption)

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วข้างต้นว่า Activated Carbon มีคุณสมบัติในการเป็นตัวดูดซับที่ดี ซึ่งกระบวนการ
ดูดซับนั้นเกิดจากการสร้างพันธะระหว่างแก๊สกับพื้นผิวของคาร์บอน โดยกระบวนการดูดซับถูกแบ่งออกได้เป็น 2 กระบวนการ คือ กระบวนการดูดซับเชิงกล (Physical Adsorption) และกระบวนการดูดซับเชิงเคมี(Chemisorption)

1. กระบวนการดูดซับเชิงกล (Physical Adsorption)
Physical Adsorption เป็นกระบวนการดูดซับโมเลกุลของแก๊สโดยอาศัยหลักการแพร่ (Diffusion or Brownian Movement) หรือ หลักกการดูดซับ/ควบแน่นโดยอาศัยแรงแวนเดอร์วาล์ส โมเลกุลของแก๊สจะเคลื่อนที่ไปบริเวณที่ว่างและแพร่เข้าสู่รูพรุน ซึ่งจะถูกดักจับไว้ในที่สุด
2.กระบวนการดูดซับเชิงเคมี (Chemisorption)
Chemisorption เป็นกระบวนการดูดซับที่เกิดขึ้นหลังจาก Physical Adsorption โดยเป็นการเกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างสารสองชนิด สารเคมีที่ได้จากการทำปฏิกริยาจะถูกดักจับโดยเนื้อใยกรอง
Activated Carbon ที่ถูกสังเคราะห์ขึ้นจะปรากฏได้หลายรูปแบบ ไม่ว่าจะเป็นแบบผง (Powder), เม็ดกลม (Bead), เม็ดเล็กละเอียด (Granular) เมื่อเปรียบเทียบกับ Activated Carbon แบบผง กับ Activated Carbon แบบเม็ดเล็กละเอียด พบว่า Activated Carbon แบบเม็ดเล็กละเอียด
เป็นที่นิยมใช้ในระบบการกรองอากาศมากกว่า เนื่องจากมีขนาดอนุภาคที่ใหญ่กว่าและมีพื้นผิวด้านนอกน้อยกว่า ทำให้โมเลกุลของแก๊สแพร่ผ่านได้ง่ายกว่า ส่งผลให้อัตราการแพร่เพิ่มมากขึ้น จึงนิยมใช้ในกระบวนการดูดซับไอต่างๆ

รูปที่ 2 แสดงภาพของ Granular Activated Carbon

ชนิดของ Activated Carbon Filter
ในระบบการกรองอากาศนั้นได้มีการนำ Activated Carbon มาเป็นส่วนประกอบใน Filter ซึ่งสามารถแบ่งตามการผลิตได้เป็น 2 ชนิดหลักๆด้วยกันคือ
1. Granular Multi-Layer Carbon Filter
2. Bonded Carbon Filter ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3 แสดงลักษณะโครงสร้างของ Granular Loose-Fill Filter และ Bonded Carbon Filter

Granular Multi-Layer Carbon Filter ประกอบด้วย ชั้นของเนื้อใยกรองและชั้นของ Activated Carbon แบบเม็ดเล็กละเอียด วางตัวกันอยู่อย่างหลวมๆภายใน Filter โดย Filter ประเภทนี้จะคงคุณสมบัติเชิงกลและเชิงเคมีของ Activated Carbon ไว้อย่างครบถ้วน แต่ในกรณีของ Bonded Carbon Filter
จะเป็นการสร้างพันธะระหว่าง Activated Carbon กับเนื้อใยกรองโดยใช้กระบวนการทางเคมีต่างๆ สารที่ใช้สร้างพันธะหรือที่รู้จักกันดีในชื่อของ Bonding Agent สารที่ใช้สร้างพันธะนั้นส่วนใหญ่จะเป็นพวกเรซิน เช่น Polystyrene ปริมาณของสารที่ใช้สร้างพันธะจะมีผลโดยตรงต่อความสามารถในการดูดซับของ Activated Carbon เนื่องจากพื้นที่ผิวของ Activated Carbon จะถูกปกคลุมด้วยสารที่ใช้สร้างพันธะ ส่งผลให้ความสามารถในการดูดซับไอต่างๆลดลงชั่วคราวหรือถาวรก็เป็นได้ ปกติแล้ว Carbon Filter ประเภทนี้เป็นที่นิยมสำหรับระบบกรองอากาศ เนื่องจาก มีความสะดวกมากกว่าและปราศจากปัญหาเรื่องฝุ่นผงที่มาจากตัวของ Activated Carbon เอง (dust-free) เพราะ Activated Carbon ได้ถูกทำเป็นเนื้อเดียวกันกับเนื้อใยกรอง
แต่อย่างไรก็ตามเนื่องจากอนุภาคของ Activated Carbon นั้นเปราะง่าย อาจจะทำให้อนุภาคนั้นหลุดหรือถูกทำให้เสียหายได้ถ้าขนส่งและจัดเก็บไม่ดี

ข้อดีของ Activated Carbon Filter
ลักษณะเด่นของ Activated Carbon Filter
คือความสามารถในการกำจัดแก๊ส, สารเคมี, ควัน,
รวมไปถึงกลิ่นไม่พึงประสงค์ต่างๆในอากาศ
ซึ่งสารเคมีที่ใช้ในการผลิต (Treat) Activated Carbon ที่แตกต่างกัน จะส่งผลให้ Activated Carbon ที่ได้มีความสามารถในการดูดซับไอของแก๊สที่แตกต่างกันด้วย

Tanatchporn Sirimekanont : Technical Product Support

Nano-PTFE Media

Nano-PTFE Media

ในปัจจุบัน เทคโนโลยีด้านการกรองอากาศได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องในด้านต่างๆ ซึ่งองค์ประกอบที่ถือเป็นหัวใจสำคัญในแผ่นกรองอากาศนั้นคือ เนื้อใยกรอง (Media) เนื้อใยกรองที่นิยมใช้ในระบบกรองอากาศนั้นมีทั้งเส้นใยสังเคราะห์ (Synthetic Fiber) และใยแก้วสังเคราะห์ (Glass Fiber) โดยปัจจุบันเนื้อใยกรองประสิทธิภาพสูงจำพวก HEPA และ ULPA จำนวนหนึ่งทำจากเส้นใยสังเคราะห์ชนิด Polytetrafluoroethylene (PTFE) หรือที่รู้จักกันดีในชื่อ “เทฟล่อน” โดยคุณสมบัติเด่นของเส้นใยสังเคราะห์ PTFE นั้นคือความสามารถในการกันน้ำ (Hydrophobic) และทนต่อกรด,เบส และสารเคมี ตารางที่ 1 แสดงรูปจากเครื่อง Scanning Electron Microscope (SEM) และข้อมูลด้านโครงสร้างระหว่างใยแก้วสังเคราะห์และเส้นใยสังเคราะห์ PTFE

ตารางที่ 1 แสดงข้อมูลด้านโครงสร้างระหว่างใยแก้วสังเคราะห์และเส้นใยสังเคราะห์ PTFE

เมื่อเปรียบเทียบข้อมูลทางด้านโครงสร้างระหว่างใยแก้วสังเคราะห์และเส้นใยสังเคราะห์ PTFE
ตามตารางที่ 1 พบว่า เส้นใยสังเคราะห์ PTFE มีขนาดของเส้นใยอยู่ในระดับนาโนเมตรซึ่งเป็นเส้นใยขนาดเล็ก
ซึ่งส่งผลทำให้โมเลกุลของอากาศไม่เกิดระบบ Colloid กับเส้นใย อากาศจึงไหลผ่านได้ง่าย ส่งผลให้ความต้านทานการไหลของอากาศต่ำ (Lower Pressure Drop) นอกจากนี้ ปรากฏการณ์ Slip-Flow ยังทำให้อนุภาคของฝุ่นเคลื่อนที่ใกล้ชิดกับพื้นผิวของเส้นใยมากกว่า เพราะอากาศสามารถเคลื่อนที่และนำพาอนุภาคของฝุ่นมาได้ง่าย ส่งผลให้อนุภาคเหล่านี้ถูกดักจับโดยเส้นใยได้ดีขึ้น มีผลทำให้ประสิทธิภาพการกรองเพิ่มมากขึ้น (Higher Efficiency)

รูปที่ 1 แสดงกราฟ MPPS ที่ได้จากการทดสอบเนื้อใยกรองที่ความเร็มลม 5.3 เซนติเมตรต่อวินาที

ผลการทดสอบแผ่นใยกรองที่ความเร็มลม5.3 เซนติเมตรต่อวินาทีตามรูปที่ 1 พบว่าเนื้อใยกรอง
ที่ HEPA เดียวกันนั้น เส้นใยสังเคราะห์ PTFE มีความต้านทานการไหลของอากาศต่ำกว่า ใยแก้วสังเคราะห์ 50% (A) ในขณะที่เส้นใยสังเคราะห์ PTFE ในคลาส ULPA มีความต้านทานการไหลของอากาศต่ำกว่า ใยแก้วสังเคราะห์ในคลาส HEPA 33% (B)

รูปที่ 2 แสดงภาพจำลองของอนุภาคอากาศเมื่อเข้าใกล้เส้นใยขนาด 50 นาโนเมตรและ 50 ไมโครเมตร

รูปที่ 2 อธิบายปรากฏการณ์ Slip-Flow ที่เกิดขึ้นกับอนุภาคของอากาศ ดังจะเห็นว่าอนุภาคของอากาศเมื่อเคลื่อนที่ผ่านเส้นใยขนาด 50 ไมโครเมตร อนุภาคของอากาศจะติดอยู่ที่พื้นผิวของเส้นใย ทำให้ความเร็วของอนุภาคอากาศเท่ากับศูนย์ แต่ในทางตรงกันข้าม เมื่ออนุภาคของอากาศเคลื่อนที่ผ่านเส้นใยขนาด 50 นาโนเมตร อนุภาคของอากาศจะไม่ติดอยู่ที่พื้นผิวของเส้นใย ทำให้ความเร็วของอนุภาคอากาศไม่เท่ากับศูนย์ โดยอนุภาคเหล่านั้นจึงคลื่อนที่ผ่านพื้นผิวเส้นใยได้และเกิดเป็นปรากฏการณ์ Slip-Flow แต่ในทางปฏิบัตินั้น เส้นใยระดับนาโนจะไม่ถูกใช้เป็นเนื้อใยกรองเพียงอย่างเดียว อาจจะมีการนำเส้นใยระดับนาโนมาผสมกับเส้นใยระดับ
ไมโคร หรือเพิ่มชั้นของเส้นใยระดับนาโนบนพื้นผิวเส้นใยของตัวกรองระดับไมโคร แต่อย่างไรก็ตามชั้นของเส้นใยระดับนาโนนี้อาจจะประพฤติตัวเป็นเยื้อหุ้มบางๆที่ประกอบด้วยรูขนาดเล็ก ซึ่งจะไปขัดขวางการไหลของ
อากาศ ซึ่งจะทำให้ความต้านทานการไหลของอากาศเพิ่มขึ้น

Tanatchporn Sirimekanont : Technical Product Support

DIN 53438 COMBUSTIBILITY TEST

DIN 53438 COMBUSTIBILITY TEST

มาตรฐาน DIN 53438 เป็น German Standard ที่เกี่ยวข้องกับมาตรฐานความปลอดภัยด้านอัคคีภัยของวัสดุจำพวกเส้นใย (Fabrics) ซึ่งออกโดย Deutsches Institut Fur Normung (DIN) โดยมาตรฐาน DIN 53438 นี้เป็นมาตรฐานสำหรับทดสอบการเผาไหม้ของวัสดุ การทดสอบใยกรองตามมาตรฐาน DIN 53438  นั้นจะใช้เปลวไฟ (Propane gas) เผาวัสดุในแนวดิ่ง (Vertical) เป็นระยะเวลา
15 วินาที แล้ววัดระยะเวลาในที่เปลวไฟใช้ในการเผาไหม้จนถึงระยะที่กำหนด  (Measuring mark ) ซึ่งการทดสอบสามารถแบ่งได้เป็น 2 วิธี ดังนี้

  1. DIN 53438-2 edge ignition test (Method K) – เผาตัวอย่างชิ้นงานขนาด 190×90 mm บริเวณขอบ,

ระยะ measuring mark 150 mm

  1. DIN 53438-3 surface ignition test (Method F ) – เผาตัวอย่างชิ้นงานขนาด 230×90 mm บริเวณผิวหน้า, ระยะ measuring mark อยู่ระหว่าง 40-190 mm

โดยวัสดุหลังจากผ่านการทดสอบจะถูกแบ่ง Class ตามระยะเวลาการเผาไหม้ของเปลวไฟได้ดังนี้

อย่างไรก็ตามผลของการทดสอบการเผาไหม้ของวัสดุนั้นเป็นเพียงการทดลองในห้องแลปในสภาวะคงตัวที่สร้างขึ้นมา จึงไม่สามารถใช้ประเมินความเสี่ยงจากอัคคีภัยที่อาจเกิดขึ้นในกรณีที่วัสดุเกิดการเผาไหม้ได้

 

TEMP MAPPING การวัดการกระจายตัวของอุณหภูมิ

ทำไมต้องมีการวัดการกระจายตัวของอุณหภูมิ

การเก็บรักษายา เวชภัณฑ์ เคมีภัณฑ์ วัตถุดิบ ต่างๆอุณหภูมิมีผลต่อคุณภาพของสิ่งต่างๆเหล่านั้น
ตามมาตรฐานการเก็บรักษา ในพื้นที่ขนาดใหญ่มักมีการไหลของอากาศไม่สม่ำเสมอ หรือมีการเกิดความร้อนกระจายตัวอยู่ในบางจุด จึงจำเป็นต้องมีการตรวจสอบการกระจายตัว ว่าอยู่ในเกณฑ์หรือไม่

มาตรฐานโลก เป็นอย่างไร

ตามเงื่อนไขแนวทางแนะนำของ องค์การอนามัยโลก องค์การอาหารและยายุโรป
องค์การยาอเมริกา หรือ องค์การญี่ปุ่น ได้กำหนดโดยคร่าวๆ ดังนี้

ประเภทที่ 1 คือเก็บในตู้แช่แข็ง อุณหภูมิประมาณ -15 ถึง -20 องศาเซลเซียส
ประเภทที่ 2 คือ เก็บในตู้เย็น ที่สามารถเดินเข้าออกได้ อุณหภูมิ 2-8 องศาเซลเซียส
ประเภทที่ 3 คือ เก็บใน ห้องเย็น อุณหภูมิ 8-15 องศาเซลเซียส
ประเภทที่ 4 คือ เก็บใน อุณหภูมิห้องคือ อุณหภูมิ 15-25 องศาเซลเซียส

นอกจากนี้ยังมี การเก็บในอุณหภูมิที่ออกแบบมา สำหรับการใดการหนึ่งโดยเฉพาะ

ขั้นตอนทำอย่างไร

การวางตัวอย่างการเก็บอุณหภูมิ ทำได้โดยวาง data logger กระจายตามพื้นที่ชั้นวางในจำนวน
พอเหมาะ ที่มีตัววัดและบันทึกอุณหภูมิ แบบไม่สามารถแก้ได้ ตามมาตรฐาน CFR21 CHAPTER
11 เป็นเวลาไม่น้อยกว่า 24 ชั่วโมง แล้วมาสร้างกราฟ เพื่อตรวจดูว่า มีค่าเกินค่าช่วงที่ตั้งไว้หรือไม่
โดยการวางใกล้จุดที่มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมาก ต้องระบุไว้ด้วย
เพราะอาจจะเป็นสาเหตุที่ไม่ผ่านเกณฑ์ แต่อาจไม่มีผลต่อผลิตภัณฑ์
รูป Figure 1 and figure 2 p14

ส่วนผลลัพธ์ กราฟ P18

 

สถานที่ที่ใดที่ต้องทดสอบ

สถานที่ในการเก็บการยา เวชภัณฑ์ วัตถุดิบ บรรจุภัณฑ์ อาหาร เคมีภัณฑ์ ที่เก็บเป็นเวลานานๆ
โดยอุณหภูมิมีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ ควรตรวจสอบอย่างน้อยปีละ 1 ครั้ง
ในกรณีที่เก็บในสถานที่ๆไม่ได้ควบคุมอุณหภูมิ หากมีผลต่างของอุณหภูมิในช่วงแต่ละฤดูมาก
ควรจะทำการวัดในช่วงนั้นด้วย

 

เปรียบเทียบมาตรฐานโลก

PICTURE 1 : PRODUCTS SENSITIVE TO TEMPERATURE

PICTURE 2: TEMPERATURE DISTRIBUTION IN STORAGE

PICTURE 3 : DATA LOGGER POSITIONING

 

Download full Article