امروزه آلودگی هوا به یکی از بحران‌های جامعه بشری تبدیل شده‌است. از این رو همواره تلاش شده به کمک تکنولوژی‌های مدرن دستگاه‌های مختلفی برای تهویه‌ی هوا طراحی و تولید شوند. یکی از این فناوری‌ها دستگاه رسوب دهنده الکترواستاتیکی بوده که هم برای صنایع و هم برای مصارف خانگی قابل استفاده است. در این نوشته از ستاره به بررسی انواع مختلف این دستگاه و چگونگی عملکرد آن پرداخته‌ایم. موضوعی که در کتاب فیزیک پایه یازدهم هم به آن اشاره شده‌است. تا انتهای مطلب با ما همراه شوید.
اصول کار رسوب دهنده های الکترواستاتیکی
رسوب دهنده الکترواستاتیکی یک ابزار تصفیه‌کننده‌ی هوا است که از مجموعه‌ای از “سیم‌های نازکِ الکترودهای تخلیه” و “صفحه‌های جاذب ذرات” (همانند تصویر زیر) تشکیل شده‌است.
پیشنهاد ستاره
علت نام‌گذاری الکترواستاتیک بر روی این وسیله، استفاده از نیروی الکترواستاتیک برای جذب آلودگی‌ها و ذرات موجود در هوا است.
این دستگاه به شکلی طراحی شده که برای تصفیه‌ی هوا باید به صفحات و سیم‌ها یک ولتاژ بسیار قوی اعمال شود. در نتیجه‌ی این نیروی وارده، یک میدان الکتریکی در میان صفحات جذب‌کننده و سیم‌ها ایجاد خواهدشد. زمانی که هوا وارد این دستگاه می‌شود، ذرات معلق موجود در هوا (مانند گرد و غبار) تحت تاثیر میدان الکتریکی قوی موجود درون دستگاه، شارژ شده و دارای بار الکتریکی منفی می‌شوند. در انتها ذرات و گرد و غبار به طور کامل جذب صفحات با بار الکتریکی مثبت می‌شوند و در نهایت هوای تمیز باقی مانده از میان ذرات و صفحات عبور کرده و از دستگاه خارج می‌شود. ذراتی که بر روی صفحات مانده‌اند هم در اغلب اوقات با استفاده از روش‌هایی سازگار با محیط زیست دفع شده تا دستگاه تمیز شود.
تمامی مدل‌های دستگاه‌های رسوب‌دهنده الکترواستاتیک عملکردی مشابه دارند؛ به این معنا که زمانی که دودی از دستگاهی خارج شده و وارد هوا می‌شود، با وارد شدن به رسوب‌دهنده الکترواستاتیک از یک سیم و یک صفحه عبور می‌کند و تحت تاثیر میدان الکتریکی موجود باردار می‌شود. در ادامه‌ی مسیر جذب صفحه‌ای با بار مخالف شده و در نهایت هوای تصفیه شده از دستگاه خارج می‌شود. اما تفاوتی در بعضی بخش‌های این رسوب‌دهنده‌ها وجود دارد که می‌تواند باعث بهبود عملکرد آنها شود. به عنوان مثال در مقابل دود ناشی از زغال سنگ کم‌سولفور که خاکستر و ذرات بسیار زیادی دارد، باید از رسوب‌دهنده‌ای با انرژی و نیروی بیشتر در ابعاد بزرگ‌تر استفاده کرد. چنین رسوب‌دهنده‌های عظیمی معمولا در صنعت کاربرد فراوانی دارند. چراکه به خوبی می‌توانند منجر به تصفیه هوای پر از دود، گازها و آلاینده‌های مضر شوند.
آشنایی با انواع مختلف رسوب دهنده الکترواستاتیکی
در حال حاضر دستگاه‌های رسوب دهنده الکترواستاتیکی تنوع محدودی داشته که هر کدام مزایا و معایب خودشان را دارند. در ادامه با دو مدل از این دستگاه آشنا می‌شویم:
رسوب دهنده‌های صفحه‌ای
یکی از رایج‌ترین انواع دستگاه‌های رسوب‌دهنده الکترواستاتیکی، رسوب‌دهنده صفحه‌ای است. ساختار این دستگاه به شکلی بوده که یک گروه از سیم‌ها به صورت عمودی در کنار هم قرار گرفته و در ادامه صفحه‌های جذب‌کننده نصب شده‌اند. دوباره سیم‌ها و سپس صفحات به همین ترتیب قرار گرفته‌اند. در ردیف اول سیم‌ها توسط نیروی وارده شارژ شده و میدان الکتریکی را تشکیل می‌دهند و صفحه‌ها هم به عنوان جذب‌کننده‌ی ذرات عمل می‌کنند. طراحی و عملکرد رسوب‌دهنده‌های صفحه‌ای منجر به کاهش تولید ازون می‌شود؛ گازی مضر که می‌تواند باعث به خطر افتادن سلامت موجودات زنده شود. این ویژگی مثبت می‌تواند برای افرادی که در نزدیکی دستگاه‌های رسوب‌دهنده کار می‌کنند، در حفظ سلامت آنها نقش موثری ایفا کند.
رسوب دهنده‌های استوانه‌ای
دستگاه رسوب‌دهنده الکترواستاتیکی استوانه‌ای یا مرطوب برای جمع‌آوری ذراتی که حاوی رطوبت بالا یا ذرات قابل احتراق بوده، استفاده می‌شوند. این دستگاه که ساختاری لوله‌ای دارد، از اسپری‌های آب برای جمع‌آوری ذرات از میان گازهای آلوده و جذب آنها به صفحات جذب‌کننده استفاده می‌کند.
آشنایی با تاریخچه دستگاه‌های رسوب دهنده الکترواستاتیکی
در اوایل قرن بیستم، در سال ۱۹۰۷ اولین‌بار دکتر فردریک کوترل که در آن زمان استاد شیمی دانشگاه کالیفرنیا بود، رسوب‌دهنده الکترواستاتیکی را طراحی کرد. دستگاهی که ذرات را باردار کرده و به کمک نیروی الکترواستاتیکی آنها را جمع‌آوری می‌کرد. فردریک کوترل برای آزمایش دستگاه خود، از آن برای جمع‌آوری ذرات غبار اسیدسولفوریک و دود اکسیدسرب استفاده کرد. ذراتی که باعث آسیب به باغ‌های انگور آن منطقه می‌شدند. در ادامه با وجود عدم شناخت کامل دستگاه و چگونگی عملکرد آن، کوترل تلاش بسیاری برای توسعه و ارتقای این رسوب‌دهنده انجام داد. از این رو توانست سود خوبی از فروش این دستگاه به دست آورد و از درآمد آن برای ادامه‌ی آزمایشات و اختراعات خود استفاده کند.
استفاده از رسوب دهنده الکترواستاتیکی برای مصارف خانگی
بعضی از مدل‌های دستگاه رسوب دهنده الکترواستاتیکی به شکلی طراحی و ساخته شده‌اند که می‌توان در خانه هم از آنها استفاده کرد و البته به آنها تهویه هوای الکترونیکی هم گفته می‌شود. عملکرد این رسوب‌دهنده‌ها هم مانند مدل‌ها دیگر خود به این صورت است که هوا توسط فیلتر اولیه‌ی دستگاه به درون دستگاه کشیده شده و سپس ذرات آن شارژ می‌شوند. در ادامه ذرات باردار جذب صفحه‌های جذب‌کننده شده و آلودگی‌ها به همین آسانی جمع‌آوری می‌شوند. در مرحله‌ی بعد هوای باقی مانده از فیلتر دیگری هم عبور می‌کند تا در نهایت هوایی پاک و عاری از هرگونه آلودگی وارد محیط خانه شود.
معایب دستگاه‌های رسوب‌دهنده الکترواستاتیکی خانگی
۱. ازون؛ مهم‌ترین مسئله‌ی مرتبط با انواع رسوب‌دهنده‌های خانگی
یکی از مهم‌ترین ایراداتی که به رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیکی به ویژه نوع خانگی آن وارد است، انتشار گاز ازون و اکسیدنیتروژن است. اگرچه مقدار تولید آن بسیار ناچیز است با این حال نگرانی‌ها مبنی بر به خطر افتادن سلامت انسان‌ها را به همراه دارد. از این رو باید پیش از استفاده از رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیکی در خانه، این نکته را به یاد داشت.
۲. پاکیزگی دستگاه
یکی از مهم‌ترین مسائل در ارتباط با دستگاه‌های تصفیه‌ی هوا، پاکیزگی آنها به منظور افزایش طول عمر دستگاه و همچنین عملکرد بهتر در زمان پاک‌سازی ذرات است. اما تمیز کردن رسوب‌دهنده‌های خانگی کار ساده‌ای نیست. صفحه‌ها و بخش داخلی دستگاه باید به صورت دستی تمیز شود. در نتیجه در زمان باز کردن دستگاه باعث پخش شدن دوباره‌ی ذرات در هوا و از سوی دیگر تنفس این ذرات توسط افراد خانه می‌شود. ذرات آلوده‌ای که می‌توانند باعث به خطر افتادن سلامت خانواده شود.
۳. عملکرد ضعیف رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیکی خانگی
رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیکی در مقایسه با دیگر انواع دستگاه‌های تهویه هوا الکتریکی، در جذب ذرات بسیار کوچک یا مواد شیمیایی گازی عملکرد ضعیفی دارد؛ به ویژه در زمان کثیف بودن صفحه‌های جذب‌کننده. این دستگاه در جذب ذرات بزرگ‌تر و گرد و غبار موفق‌تر عمل می‌کند.
تفاوت دستگاه یونیزه‌کننده هوا و رسوب دهنده الکترواستاتیکی خانگی
دستگاه‌های یونیزه‌کننده هوا و رسوب‌دهنده الکترواستاتیکی، برای تهویه‌ی هوا خانه استفاده می‌شوند. اما عملکردی متفاوت دارند. یونیزه‌کننده هوا ذراتی با بار منفی تولید می‌کند که در برخورد این ذرات با ذرات موجود در فضای خانه مانند گرد و غبار و سایر آلاینده‌ها که معمولا بار مثبت داشته، به یک‌دیگر جذب می‌شوند. در نتیجه‌ی این برخورد، ذرات معلق در هوا سنگین شده و بر روی سطوح مختلف فرود می‌آیند. بنابراین لوازم خانه بسیار آلوده خواهندشد. در مقابل رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیکی همانطور که اشاره شده، با جذب ذرات و جداسازی آنها درون دستگاه در نهایت هوای پاک را وارد محیط خانه می‌کنند.
سخن پایانی
با وجود عملکرد مطلوب دستگاه‌های رسوب دهنده الکترواستاتیکی در تهویه‌ی هوا، به دلیل مسائل بهداشتی و نگرانی‌های موجود درباره انتشار گاز ازون پیشنهاد می‌شود از این دستگاه در خانه استفاده نشود. می‌توان برای تهویه‌ی هوای خانه از دیگر انواع دستگاه‌های تهویه‌ی هوا موجود در بازار استفاده کرد. همچنین شما همراهان ستاره می‌توانید برای یافتن پاسخ بسیاری از پرسش‌ها و تحقیقات کتاب‌های درسی مقاطع مختلف تحصیلی دانش‌آموزان خود با بخش محتوای کمک درسی سایت همراه شوید.
برگرفته از: Electrostatic Precipitator