Filtros para gases e vapores são totalmente diferentes dos filtros para particulados. Estamos sempre afirmando e reforçando o conceito que um filtro para particulados tem ZERO eficiência para retenção de vapores ou gases e filtros para gases e vapores não retêm particulados.
A razão para essa afirmação está relacionada com os mecanismos de filtração e de retenção de agentes químicos particulados e de gasosos e as tecnologias presentes em cada meio filtrante.
A retenção de particulados em um meio filtrante se dá na superfície da fibra. A retenção de gasosos acontece nas áreas intersticiais abertas no carvão ativado, conhecidas como poros, e formam uma estrutura interna complexa que confere ao material uma área superficial extremamente alta, frequentemente superior a 1.000 m2/grama de carvão. Essas áreas são produzidas por oxidação e são capazes de adsorver (fixar na superfície) moléculas orgânicas ou absorver outras moléculas como cloro, gases ácidos e outras substâncias indesejáveis.
A porosidade do carvão é dividida em microporos (< 2 nm), mesoporos (até 50 nm) e macroporos (> 50 nm), sendo a proporção entre eles determinante para a aplicação do carvão.
Adsorção é diferente de absorção. No processo de adsorção de um vapor existe uma interação física entre a superfície do carvão e o material que é retido. A força de adsorção é, sempre, muito baixa e depende das características físico-químicas do material adsorvido. A absorção envolve uma reação química na qual o absorvente interage quimicamente com o gás ou o vapor que entra em contato com ele.
No caso dos cartuchos utilizados em Equipamentos de Proteção Respiratória (EPRs) filtrantes, os vapores orgânicos são adsorvidos nos poros do carvão ativado. Ficam retidos nesses poros por foça eletrostática, sendo essa interação muito fraca. Substâncias químicas com baixo Ponto de Ebulição (PE < 65°C) podem se desprender facilmente e mover-se dentro do leito de carvão. Processo similar ocorre com gases.
Em geral, quanto mais volátil for o vapor orgânico, menor será a sua adsorção, ou seja, maior a probabilidade de sofrer dessorção. A dessorção é o processo pelo qual um material adsorvido se desprende do carvão ativado e pode ocorrer naturalmente durante períodos de inatividade ou se um vapor orgânico menos volátil deslocar um vapor orgânico mais volátil.
Pode ainda ocorrer a dessorção durante o armazenamento ou períodos de inatividade através da migração química. A migração é o movimento de uma substância química previamente adsorvida através do cartucho químico, mesmo sem circulação de ar. Durante períodos de inatividade, os vapores orgânicos podem dessorver e redistribuir-se das áreas de alta concentração para áreas de menor concentração, ou seja, a parte posterior do cartucho.
Quando um trabalhador reutiliza um respirador para vapores orgânicos, sem qualquer tratamento químico, ele pode inalar o vapor orgânico dessorvido, quando, depois de algum tempo, o trabalhador usa o respirador novamente. Para tornar os cartuchos mais eficazes na captura de gases, os sorventes podem ser impregnados com determinados reagentes químicos.
O carvão ativado impregnado remove moléculas específicas de gases e vapores por absorção química. A absorção química é a formação de ligações entre as moléculas do impregnante e o contaminante químico. Essas ligações são muito mais fortes do que as forças atrativas da adsorção física. Este tipo de ligação geralmente é irreversível. Na tabela abaixo vemos exemplos de tipos de cartuchos e agentes químicos utilizados para impregnação do carvão ativado.
O assunto é extenso. Abordamos mais um tópico neste artigo e daremos sequência nas próximas semanas. Obrigado por nos seguir. Excelente semana para você.
