Metodo sperimentale per la valutazione dell'efficienza di filtri odore

The aim of this master's thesis project for materials engineering is entitled: Experimental method for evaluating the efficiency of odour filters. The aim is to find an experimental method for comparing different types of filters from the point of view of their efficiency in removing odour molecules. To remove the odour, these filters mainly use the mechanisms of adsorption (activated carbon and geopolymer filters) and photocatalysis (photocatalytic filters). In order to be able to compare the filters under the same conditions, fluid-dynamic tests were also carried out, which show the relationship between pressure drop and filtration rate. This relationship is important in order to see how much a filter can affect the suction power of the fan. The odour removal tests were carried out inside a sealed chamber with a volume of 1 m³, with the power supply regulating the fan power and the concentration detection system next to it. The literature supporting this project provides us with a method for calculating the odour removal efficiency value which is only valid if the concentration inside the chamber at the end of the test reaches zero. However, during the tests it was found that the concentration does not reach zero but some of it remains inside the chamber. In this case we had to revise the previous formula, adding the remaining concentration parameter. in this way, the efficiency value can no longer be expressed using the formula in the literature, but this formula becomes an efficiency parameter that expresses how quickly the filter manages to decrease the concentration inside the chamber. the first test performed was a test with a single injection. From this test, it became clear that pre-polymeric filters do not have the performance comparable to commercial filters; moreover, the remaining concentration is independent of the speed of the air passing through the filter, while the eta parameter is inversely proportional to the speed of the air: the slower a filter passes, the more time it has in contact with the adsorbent surface, the better the odour removal takes place. Another aspect evaluated is the progressive saturation that a carbon filter can present. This aspect was evaluated in a test consisting of four cycles of injections, which showed that: the remaining concentration parameter increases with the number of injections, leading the filter to become progressively saturated. In contrast, the eta parameter is independent of this. This confirms that the eta parameter, which should lose its deficiency as saturation increases, does not represent odour removal efficiency as proposed in the literature. Further, you wanted to assess how the filters behave post-saturation by doing two tests with the fan off and the fan running. The results showed that: with the fan running, the filter manages to remove more odour; while with the fan off, the filter releases some substance through the desorption mechanism. Finally, the odour removal performance was evaluated for a series-arranged activated carbon-photocatalysis hybrid filtration system. This filtration system led to good results: the photocatalysis mechanism supports the adsorption mechanism, improving the service life of the carbon filter, and the photocatalytic filter is able to absorb very volatile substances, such as acetaldehyde, and remove it completely.

Il progetto di tesi magistrale per ingegneria dei materiali si intitola: metodo sperimentale per la valutazione dell'efficienza di filtri odore, voi ed ha come obiettivo la ricerca di un metodo sperimentale per poter confrontare filtri, di diversa tipologia, dal punto di vista della loro efficienza nella rimozione delle molecole di odore. i filtri testati all'interno di questo progetto sono dei filtri a Carboni attivi, dei filtri geopolimerici a base sodio ed a base potassio, e dei filtri fotocatalitici. Per rimuovere l'odore, questi filtri utilizzano principalmente i meccanismi di: adsorbimento (filtri Carboni attivi e geopolimerici) e fotocatalisi (filtri fotocatalitici). Per poter confrontare i filtri alle medesime condizioni sono stati effettuati anche dei test fluidodinamici, i quali mostrano la relazione tra le perdite di carico con la velocità di filtrazione. Tale quale relazione risulta importante per vedere quanto un filtro possa impattare sulla potenza di aspirazione della ventola. Le prove di rimozione dell'odore sono state eseguite all'interno di una camera sigillata di volume 1 m³, con accanto l'apposito Power supply di regolazione della potenza delle ventole e il sistema di rilevazione della concentrazione. La letteratura di supporto a tale progetto ci fornisce un metodo per la ricerca il calcolo del valore di efficienza di rimozione dell'odore valido solo se la concentrazione all'interno della camera alla fine del test arrivi ad essere nulla. ma durante le prove si è visto che la concentrazione non arriva a zero ma, un po’ di essa rimane all'interno della camera. In questo caso si è dovuto rivedere la formula posta precedentemente, aggiungendo il parametro di concentrazione rimanente. in questo modo, il valore di efficienza non è più esprimibile con la formula della letteratura ma tale formula diventa un parametro di efficienza che mi esprime quanto veloce il filtro riesce a decrementare la concentrazione all'interno della camera. il primo test eseguito stato un test con una singola iniezione. da questo test, si è capito che i filtri già polimerici non possiedono le prestazioni paragonabili ai filtri commerciali; inoltre, concentrazione rimanente è indipendente da veloce dalla velocita dell'aria che passa attraverso il filtro mentre, il parametro eta è inversamente proporzionale alla velocità dell'aria: più un filtro passa lentamente, più tempo a contatto con la superficie adsorbente, meglio avviene la rimozione dell'odore. Un altro aspetto valutato e la progressiva saturazione che è un filtro a carbone può presentare. Tale aspetto è stato valutato con un test composto da quattro cicli di iniezioni, il quale ha dimostrato che: il parametro della concentrazione rimanente aumenta con il numero delle iniezioni portando il filtro a progressiva saturazione. Invece, il parametro eta ne risulta indipendente. Ciò conferma che il parametro eta, il quale dovrebbe perdere deficienza all'aumentare della saturazione, non rappresenta l'efficienza di rimozione dell'odore, come proposto dalla letteratura. Ulteriormente, hai voluto valutare qual è il comportamento dei filtri post saturazione facendo due prove con ventola spenta e ventola in esercizio. I risultati hanno portato che: con la ventola in esercizio, il filtro riesce a rimuovere ulteriormente dell'odore; mentre con la ventola spenta, il filtro rilascia un po’ di sostanza attraverso il meccanismo di desorbimento. Infine, sono state valutate le prestazioni di rimozione dell'odore per un sistema di filtrazione ibrido Carboni attivi-fotocatalisi disposti in serie. questo sistema di filtrazione ha portato a dei buoni risultati: il meccanismo di fotocatalisi supporta il meccanismo di adsorbimento migliorando la vita in esercizio del filtro a Carboni e il filtro fotocatalitico riesce ad assorbire sostanze molto volatili, come l’acetaldeide, rimuovendola completamente.