CAAI 2180 Standard Air Filter Tester / Uji Standar Filter Udara

Riset filter udara / masker dipicu oleh berbagai persoalan pencemaran udara dan persoalan bioaerosol (virus, bakteri dan mikroorganisme di udara) yang semakin meningkat akhir-akhir ini. Beberapa filter yang digolongkan berdasarkan efisiensi filtrasi partikel, misalnya filter efficient particulate air filter (EPA), high-efficiency particulate air filter (HEPA), dan ultra low penetration air filter (ULPA) memiliki efisiensi masing-masing melebihi 99.5 %, 99.995 %, dan 99.9995 %. Filter-filter ini secara umum terdiri dari lembaran-lembaran serat yang disusun berlipat-lipat sehingga memiliki luas permukaan yang sangat besar. Penggunaan luas filter udara pada kendaraan, industri pengolahan makanan, sistem ventilasi bangunan, dan masker telah mendorong kemajuan teknologi filter udara pada bidang fabrikasi  maupun karakterisasinya. Meskipun kebutuhan akan filter udara ini sangat besar, namun sangat disayangkan riset dan industri terkait fabrikasi dan karakterisasi filter udara di Indonesia masih belum berkembang. Hal ini disebabkan tidak tersedianya alat Uji Filter Udara Standar. 

Kualitas suatu filter dapat ditinjau dari beberapa parameter-parameter filtrasi, yaitu penetrasi partikel, efisiensi filtrasi, pressure drop, dan quality factor. Penetrasi partikel (P) menggambarkan berapa banyak partikel yang dapat lolos melewati filter yang dinyatakan melalui rasio jumlah partikel setelah (Ndown) dan sebelum (Nup) filtrasi, atau P=Ndown/Nup (Chao dkk. 2015). Dari nilai penetrasi partikel ini dapat diperoleh nilai efisiensi filtrasi (η), yaitu η=(1-P)×100%. Perumusan nilai efisiensi ini merupakan efisiensi total dari setiap mekanisme filtrasi (impaction, interception, diffusion) yang bekerja pada partikel. 

Pressure drop menyatakan perbedaan tekanan yang muncul antara muka sebelum dan sesudah filter ketika udara dialirkan melewatinya. Perbedaan tekanan ini muncul karena filter berpori memberikan tahanan kepada aliran udara yang melewatinya. Filter dengan pori-pori lebih kecil akan memberikan nilai pressure drop yang lebih besar. Filter udara yang baik adalah filter yang memiliki nilai pressure drop yang rendah, karena dengan demikian hanya diperlukan usaha yang kecil untuk mengalirkan udara melewati filter tersebut.

Pengukuran efisiensi filtrasi membutuhkan prosedur dan peralatan yang jauh lebih kompleks. Untuk mendapatkan efisiensi filter, diperlukan informasi banyaknya partikel yang ditangkap oleh filter, yang dapat dihitung dari data konsentrasi partikel sebelum dan sesudah filtrasi. Beberapa peneliti menghitung efisiensi filtrasi dari informasi konsentrasi massa partikel sebelum dan sesudah filtrasi. Tetapi, sebagian besar peneliti dan alat uji filter standar menghitung efisiensi filtrasi dari konsentrasi jumlah partikel. Alat uji filter udara standar dilengkapi dengan aerosol generator, electrostatic classifier sebagai selektor ukuran partikel dan condensation particle counter (CPC) sebagai pengukur konsentrasi jumlah partikel, sehingga dapat diperoleh kurva efisiensi filtrasi terhadap diameter partikel. Kurva efisiensi filtrasi terhadap diameter partikel biasanya digunakan untuk menentukan nilai most penetrating particle size (MPPS), yaitu ukuran partikel yang paling mudah lolos dari filtrasi. Kurva ini juga dipakai untuk menganalisis mekanisme-mekanisme fisis yang berkontribusi dalam proses filtrasi, seperti difusi, intersepsi, dan impaksi.

CAAI 2180 adalah sistem uji filter standar (sesuai standar ISO 21083) yang dapat mengukur parameter-parameter penting dalam uji performa filter udara meliputi:  penetrasi partikel, efisiensi filtrasi, pressure drop, nilai MPPS dan quality factor. Sebagai sumber partikel uji disediakan partikel Uji dengan NaCl (standar saat ini) maupun sumber partikel PM2.5 menggunakan asap dari hasil pembakaran dupa. Diagram sistem uji filter standar tersebut ditunjukan pada gambar di bawah ini. 

Cara merujuk/sitasi penggunaan alat CAAI 2180 di paper:

“The air filtration tests evaluated the following filtration parameters: pressure drop, filtration efficiency, and quality factor. The tests used standar air filter tester apparatus (CAAI 2180, Center of Aerosol and Analytical Instrumentation (CAAI), Bandung, Indonesia) [1-6]”

“Filtration performances of xxxxx membranes, which include the pressure drop, filtration efficiency, and quality factor, were examined using standar air filter tester apparatus (CAAI 2180, Center of Aerosol and Analytical Instrumentation (CAAI), Bandung, Indonesia), which was slightly modified from [1-6]”.

Keyword: Air Filter Test, Indonesia, Masker, Aerosol, Efisiensi Filter, Faktor Kualitas, Penuruan Tekanan, Pressure Drop, Efficiency, Quality Factor

Beberapa publikasi terkait CAAI 2180 Standard Air Filter Tester:

1. “Structure and morphology optimization of nanofiber membrane for the application of high-performance air filtration”, Powder Technology, Vol 430 (2023) 118978 https://doi.org/10.1016/j.powtec.2023.118978   |PDF|

2. “Fabrication and Structure Optimization of Expanded Polystyrene (EPS) Waste Fiber for High-Performance Air Filtration”, Powder Technology, Vol 402 (2022) 117357 https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117357

3. “High-performance blow spun waste-acrylonitrile butadiene styrene (ABS) fibrous membrane for air filter”, Journal of Materials Research and Technology, Vol 18 (2022) 4564-4577 https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.04.107

4. “Synthesis of Electrospun PAN/TiO2/Ag Nanofibers Membrane As Potential Air Filtration Media with Photocatalytic Activity”, ACS Omega , Vol 7, (2022) 10516–10525 https://doi.org/10.1021/acsomega.2c00015 

5. “Electrospun nanofiber from various source of expanded polystyrene (EPS) waste and their characterization as potential air filter media”, Waste Management, Vol 103,(2020) 76-86   https://doi.org/10.1016/j.wasman.2019.12.017

6. “Development of a new personal air filter test system using a low-cost particulate matter (PM) sensor”, Aerosol Science and Technology, Vol 54, (2020) 203-216   https://doi.org/10.1080/02786826.2019.1678734

7. “Controlled morphology of electrospun nanofibers from waste expanded polystyrene for aerosol filtration”, Nanotechnology,  Vol 30 (42), (2019) 425602  https://doi.org/10.1088/1361-6528/ab2e3b

8. “The synthesis of nanofiber membranes from acrylonitrile butadiene styrene (ABS) waste using electrospinning for use as air filtration media”, RSC Advances, Vol 9 (53),(2019) 30741-30751   https://doi.org/10.1039/C9RA04877D

9. “Air Filtration Media from Electrospun Waste High-impact Polystyrene Fiber Membrane”, Materials Research Express, Vol. 5 (2018), 035049.  DOI: 10.1088/2053-1591/aab6ef

10. “Digital pulse analyzer for simultaneous measurement of pulse height, pulse width, and interval time on an optical particle counter”, Meas. Sci. Technol., Vol 31, (2020) 065901    https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab7167