مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مهندسی شیمی و مواد پیشرفته، دانشگاه علم و صنعت (UST)، Daejeon، 34113 جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مهندسی شیمی و مواد پیشرفته، دانشگاه علم و صنعت (UST)، Daejeon، 34113 جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مهندسی شیمی و مواد پیشرفته، دانشگاه علم و صنعت (UST)، Daejeon، 34113 جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مهندسی شیمی و مواد پیشرفته، دانشگاه علم و صنعت (UST)، Daejeon، 34113 جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مهندسی شیمی و مواد پیشرفته، دانشگاه علم و صنعت (UST)، Daejeon، 34113 جمهوری کره
مرکز تحقیقات شیمی مبتنی بر موسسه فناوری شیمیایی کره (KRICT)، اولسان، 44429، جمهوری کره
مهندسی شیمی و مواد پیشرفته، دانشگاه علم و صنعت (UST)، Daejeon، 34113 جمهوری کره
برای به اشتراک گذاشتن نسخه کامل متن این مقاله با دوستان و همکاران خود از لینک زیر استفاده کنید.بیشتر بدانید.
با توجه به همه گیری ویروس کرونا و مسائل مربوط به ذرات معلق (PM) موجود در هوا، تقاضا برای ماسک به طور تصاعدی افزایش یافته است.با این حال، فیلترهای ماسک سنتی مبتنی بر الکتریسیته ساکن و غربال نانو همگی یکبار مصرف، غیرقابل تجزیه و یا بازیافت هستند که باعث ایجاد مشکلات جدی زباله می شود.علاوه بر این، اولی در شرایط مرطوب عملکرد خود را از دست می دهد، در حالی که دومی با کاهش قابل توجه فشار هوا کار می کند و مسدود شدن منافذ نسبتاً سریع رخ می دهد.در اینجا، یک فیلتر ماسک فیبری زیست تخریب پذیر، ضد رطوبت، بسیار تنفسی و با کارایی بالا ساخته شده است.به طور خلاصه، دو الیاف فوق ریز زیست تخریب پذیر و تشک های نانوالیافی در فیلتر غشایی Janus ادغام می شوند و سپس با نانوسبیل های کیتوزان دارای بار کاتیونی پوشانده می شوند.این فیلتر به اندازه فیلتر تجاری N95 کارآمد است و می تواند 98.3 درصد از 2.5 میکرومتر PM را حذف کند.نانوالیاف از نظر فیزیکی ذرات ریز را غربال می کنند و الیاف بسیار ریز اختلاف فشار کم 59 Pa را ایجاد می کنند که برای تنفس انسان مناسب است.برخلاف کاهش شدید عملکرد فیلترهای N95 تجاری در هنگام قرار گرفتن در معرض رطوبت، افت عملکرد این فیلتر ناچیز است، بنابراین می توان از آن چندین بار استفاده کرد زیرا دوقطبی دائمی کیتوزان PM بسیار ریز (مثلا نیتروژن) را جذب می کند.و اکسیدهای گوگرد).مهم است که این فیلتر در مدت 4 هفته در خاک کمپوست کاملاً تجزیه شود.
همه‌گیری بی‌سابقه کروناویروس فعلی (COVID-19) تقاضای زیادی برای ماسک ایجاد کرده است.[1] سازمان بهداشت جهانی (WHO) تخمین می‌زند که در سال جاری هر ماه به 89 میلیون ماسک پزشکی نیاز است.[1] نه تنها متخصصان مراقبت های بهداشتی به ماسک های N95 با کارایی بالا نیاز دارند، بلکه ماسک های همه منظوره برای همه افراد نیز به تجهیزات ضروری روزانه برای پیشگیری از این بیماری عفونی تنفسی تبدیل شده اند.[1] علاوه بر این، وزارتخانه های مربوطه اکیدا استفاده از ماسک های یکبار مصرف را در هر روز توصیه می کنند، [1] این امر منجر به مشکلات زیست محیطی مربوط به مقادیر زیادی زباله ماسک شده است.
از آنجایی که ذرات معلق (PM) در حال حاضر مشکل‌سازترین مشکل آلودگی هوا هستند، ماسک‌ها به موثرترین اقدام متقابل موجود برای افراد تبدیل شده‌اند.PM با توجه به اندازه ذرات (به ترتیب 2.5 و 10μm) به PM2.5 و PM10 تقسیم می شود که به طور جدی بر محیط طبیعی [2] و کیفیت زندگی انسان به طرق مختلف تأثیر می گذارد.[2] هر سال، PM باعث 4.2 میلیون مرگ و 103.1 میلیون سال زندگی تعدیل شده ناتوانی می شود.[2] PM2.5 تهدیدی جدی برای سلامتی است و رسماً به عنوان سرطان‌زای گروه I شناخته می‌شود.[2] بنابراین، تحقیق و توسعه یک فیلتر ماسک کارآمد از نظر نفوذپذیری هوا و حذف PM به موقع و مهم است.[3]
به طور کلی، فیلترهای الیافی سنتی PM را به دو روش مختلف جذب می‌کنند: از طریق الک فیزیکی مبتنی بر نانوالیاف و جذب الکترواستاتیکی بر اساس میکروالیاف (شکل 1a).استفاده از فیلترهای مبتنی بر نانوالیاف، به ویژه تشک های نانوالیاف الکتروریسی شده، ثابت کرده است که یک استراتژی موثر برای حذف ذرات معلق است که نتیجه در دسترس بودن مواد گسترده و ساختار محصول قابل کنترل است.[3] حصیر نانوالیافی می‌تواند ذرات با اندازه هدف را حذف کند، که ناشی از تفاوت اندازه بین ذرات و منافذ است.[3] با این حال، الیاف در مقیاس نانو باید به طور متراکم روی هم چیده شوند تا منافذ بسیار کوچکی را تشکیل دهند که به دلیل اختلاف فشار بالا برای تنفس راحت انسان مضر است.علاوه بر این، سوراخ های کوچک به ناچار نسبتاً سریع مسدود می شوند.
از سوی دیگر، تشک فیبر فوق ریز ذوب شده توسط یک میدان الکتریکی پرانرژی به صورت الکترواستاتیک شارژ می شود و ذرات بسیار کوچک توسط جذب الکترواستاتیکی جذب می شوند.[4] به عنوان نمونه ای معرف، ماسک تنفسی N95 یک ماسک صورت با فیلتر ذرات است که الزامات موسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی را برآورده می کند زیرا می تواند حداقل 95٪ از ذرات معلق در هوا را فیلتر کند.این نوع فیلتر PM بسیار ریز را که معمولاً از مواد آنیونی مانند SO42- و NO3- تشکیل شده است، از طریق جاذبه الکترواستاتیک قوی جذب می کند.با این حال، بار استاتیک روی سطح الیاف به راحتی در یک محیط مرطوب، مانند تنفس مرطوب انسان، [4] از بین می رود و در نتیجه ظرفیت جذب کاهش می یابد.
به منظور بهبود بیشتر عملکرد فیلتراسیون یا حل مبادله بین راندمان حذف و افت فشار، فیلترهای مبتنی بر نانوالیاف و میکروالیاف با مواد با کیفیت بالا مانند مواد کربنی، چارچوب‌های آلی فلزی و نانوذرات PTFE ترکیب می‌شوند.[4] با این حال، سمیت بیولوژیکی نامشخص و اتلاف بار این افزودنی‌ها همچنان مشکلات اجتناب‌ناپذیری هستند.[4] به ویژه، این دو نوع فیلتر سنتی معمولاً تجزیه ناپذیر هستند، بنابراین در نهایت در محل های دفن زباله دفن می شوند یا پس از استفاده سوزانده می شوند.بنابراین، توسعه فیلترهای ماسک بهبود یافته برای حل این مشکلات زباله و در عین حال ضبط PM به شیوه ای رضایت بخش و قدرتمند یک نیاز فعلی مهم است.
به منظور حل مشکلات فوق، ما یک فیلتر غشایی Janus یکپارچه با تشک های میکروفیبر و نانوالیاف مبتنی بر پلی (بوتیلن سوکسینات) (بر پایه PBS) [5] تولید کرده ایم.فیلتر غشایی Janus با سبیل های نانو کیتوزان (CsWs) [5] پوشانده شده است (شکل 1b).همانطور که همه ما می دانیم، PBS یک پلیمر زیست تخریب پذیر است که می تواند از طریق الکتروریسی الیاف بسیار ظریف و نانوالیاف غیر بافته تولید کند.الیاف در مقیاس نانو به طور فیزیکی PM را به دام می اندازند، در حالی که الیاف نانو در مقیاس میکرو افت فشار را کاهش می دهند و به عنوان یک چارچوب CsW عمل می کنند.کیتوزان یک ماده زیستی است که ثابت شده است خواص بیولوژیکی خوبی از جمله زیست سازگاری، زیست تخریب پذیری و سمیت نسبتا کم دارد، [5] که می تواند اضطراب ناشی از استنشاق تصادفی کاربران را کاهش دهد.[5] علاوه بر این، کیتوزان دارای جایگاه های کاتیونی و گروه های آمید قطبی است.[5] حتی در شرایط مرطوب، می تواند ذرات بسیار ریز قطبی (مانند SO42- و NO3-) را جذب کند.
در اینجا، ما یک فیلتر ماسک قطره ای زیست تخریب پذیر، با راندمان بالا، ضد رطوبت و فشار کم را بر اساس مواد زیست تخریب پذیر به راحتی در دسترس گزارش می کنیم.با توجه به ترکیب الک فیزیکی و جذب الکترواستاتیک، فیلتر یکپارچه میکروفیبر/نانوالیاف با پوشش CsW دارای راندمان حذف PM2.5 بالایی (تا 98٪) است و در عین حال، حداکثر افت فشار روی ضخیم ترین فیلتر است. فقط 59 Pa است و برای تنفس انسان مناسب است.در مقایسه با کاهش عملکرد قابل توجهی که فیلتر تجاری N95 نشان می‌دهد، این فیلتر کاهش ناچیز راندمان حذف ذرات معلق را نشان می‌دهد (کمتر از 1٪) حتی زمانی که کاملاً خیس است، به دلیل شارژ دائمی CsW.علاوه بر این، فیلترهای ما در خاک کمپوست شده در عرض 4 هفته کاملاً زیست تخریب پذیر هستند.در مقایسه با سایر مطالعات با مفاهیم مشابه، که در آن قسمت فیلتر از مواد زیست تخریب پذیر تشکیل شده است، یا عملکرد محدودی را در کاربردهای بافته نشده بیوپلیمری بالقوه نشان می دهد، [6] این فیلتر به طور مستقیم قابلیت تجزیه زیستی ویژگی های پیشرفته را نشان می دهد (فیلم S1، اطلاعات پشتیبانی).
به عنوان جزئی از فیلتر غشایی Janus، ابتدا تشک های PBS نانوالیاف و الیاف فوق ریز تهیه شد.بنابراین محلول‌های 11% و 12% PBS به دلیل تفاوت در ویسکوزیته برای تولید الیاف نانومتری و میکرومتری الکتروریسی شدند.[7] اطلاعات دقیق از ویژگی های محلول و شرایط بهینه الکتروریسی در جداول S1 و S2، در اطلاعات پشتیبانی ذکر شده است.از آنجایی که فیبر as-spun هنوز حاوی حلال باقیمانده است، یک حمام انعقادی آب اضافی به یک دستگاه الکتروریسی معمولی اضافه می شود، همانطور که در شکل 2a نشان داده شده است.علاوه بر این، حمام آب همچنین می تواند از قاب برای جمع آوری تشک فیبر PBS خالص منعقد شده استفاده کند که با ماتریس جامد در تنظیمات سنتی متفاوت است (شکل 2b).[7] متوسط قطر الیاف تشک های میکروفیبر و نانوالیاف به ترتیب 2.25 و 0.51 میکرومتر است و متوسط قطر منافذ به ترتیب 13.1 و 3.5 میکرومتر است (شکل 2c، d).از آنجایی که حلال کلروفرم/اتانول 9:1 پس از آزاد شدن از نازل به سرعت تبخیر می شود، اختلاف ویسکوزیته بین محلول های 11 و 12 درصد وزنی به سرعت افزایش می یابد (شکل S1، اطلاعات پشتیبانی کننده).[7] بنابراین، اختلاف غلظت تنها 1 درصد وزنی می تواند تغییر قابل توجهی در قطر فیبر ایجاد کند.
قبل از بررسی عملکرد فیلتر (شکل S2، اطلاعات پشتیبان)، به منظور مقایسه منطقی فیلترهای مختلف، منسوجات نبافته الکتروریسی شده با ضخامت استاندارد تولید شدند، زیرا ضخامت عامل مهمی است که بر اختلاف فشار و راندمان فیلتراسیون عملکرد فیلتر تأثیر می گذارد.از آنجایی که منسوجات نبافته نرم و متخلخل هستند، تعیین مستقیم ضخامت منسوجات نبافته الکتروریسی شده دشوار است.ضخامت پارچه به طور کلی با تراکم سطح (وزن در واحد سطح، وزن پایه) متناسب است.بنابراین، در این مطالعه از وزن پایه (gm-2) به عنوان یک معیار موثر برای ضخامت استفاده می کنیم.[8] همانطور که در شکل 2e نشان داده شده است، ضخامت با تغییر زمان الکتروریسی کنترل می شود.با افزایش زمان چرخش از 1 دقیقه به 10 دقیقه، ضخامت تشک میکروفیبر به ترتیب به 0.2، 2.0، 5.2 و 9.1 گرم در متر مربع افزایش می یابد.به همین ترتیب، ضخامت حصیر نانوالیاف به ترتیب به 0.2، 1.0، 2.5 و 4.8 گرم بر متر مربع افزایش یافت.تشک های میکروفیبر و نانوالیاف با مقادیر ضخامت آنها (gm-2) به این صورت مشخص می شوند: M0.2، M2.0، M5.2 و M9.1، و N0.2، N1.0، N2.5 و N4. 8.
اختلاف فشار هوا (ΔP) کل نمونه یک شاخص مهم برای عملکرد فیلتر است.[9] تنفس از طریق فیلتر با افت فشار بالا برای کاربر ناراحت کننده است.به طور طبیعی، مشاهده می شود که با افزایش ضخامت فیلتر، افت فشار افزایش می یابد، همانطور که در شکل S3 نشان داده شده است که اطلاعات را پشتیبانی می کند.تشک نانوالیافی (N4.8) افت فشار بیشتری نسبت به مایکروفیبر (M5.2) در ضخامت قابل مقایسه نشان می‌دهد، زیرا تشک نانوالیاف دارای منافذ کوچک‌تری است.همانطور که هوا با سرعتی بین 0.5 تا 13.2 ms-1 از فیلتر عبور می کند، افت فشار دو نوع فیلتر مختلف به تدریج از 101 Pa به 102 Pa افزایش می یابد. ضخامت باید برای متعادل کردن افت فشار و حذف PM بهینه شود. بهره وری؛سرعت هوا 1.0 ms-1 معقول است زیرا زمان تنفس انسان از طریق دهان حدود 1.3 ms-1 است.[10] در این رابطه، افت فشار M5.2 و N4.8 در سرعت هوا 1.0 ms-1 (کمتر از 50 Pa) قابل قبول است (شکل S4، اطلاعات پشتیبانی کننده).لطفا توجه داشته باشید که افت فشار ماسک های N95 و فیلتر کره ای مشابه (KF94) به ترتیب 50 تا 70 Pa است.پردازش بیشتر CsW و ادغام فیلتر میکرو/نانو می تواند مقاومت هوا را افزایش دهد.بنابراین، به منظور ارائه حاشیه افت فشار، ما N2.5 و M2.0 را قبل از تجزیه و تحلیل M5.2 و N4.8 تجزیه و تحلیل کردیم.
در سرعت هوای هدف 1.0 ms-1، راندمان حذف PM1.0، PM2.5، و PM10 از میکروفیبر PBS و تشک های نانوالیاف بدون بار استاتیک مورد مطالعه قرار گرفت (شکل S5، اطلاعات پشتیبانی کننده).مشاهده می شود که راندمان حذف PM به طور کلی با افزایش ضخامت و اندازه PM افزایش می یابد.راندمان حذف N2.5 به دلیل منافذ کوچکتر از M2.0 بهتر است.راندمان حذف M2.0 برای PM1.0، PM2.5 و PM10 به ترتیب 55.5٪، 64.6٪ و 78.8٪ بود، در حالی که مقادیر مشابه N2.5 71.9٪، 80.1٪ و 89.6٪ بود (شکل 2f).ما متوجه شدیم که بزرگترین تفاوت در راندمان بین M2.0 و N2.5 PM1.0 است، که نشان می دهد الک فیزیکی مش میکروفیبر برای PM در سطح میکرون موثر است، اما برای PM در سطح نانو موثر نیست (شکل S6، اطلاعات پشتیبانی).، M2.0 و N2.5 هر دو توانایی ضبط PM پایین کمتر از 90٪ را نشان می دهند.علاوه بر این، N2.5 ممکن است بیشتر از M2.0 در برابر گرد و غبار حساس باشد، زیرا ذرات گرد و غبار به راحتی می توانند منافذ کوچکتر N2.5 را مسدود کنند.در غیاب بار استاتیک، الک فیزیکی در توانایی خود برای دستیابی به افت فشار مورد نیاز و راندمان حذف به طور همزمان محدود است زیرا رابطه مبادله بین آنها وجود دارد.
جذب الکترواستاتیکی پرکاربردترین روش برای جذب PM به شیوه ای کارآمد است.[11] به طور کلی، بار استاتیک به اجبار به فیلتر غیر بافته شده از طریق یک میدان الکتریکی با انرژی بالا اعمال می شود.با این حال، این بار استاتیک به راحتی در شرایط مرطوب پراکنده می شود و در نتیجه توانایی ضبط PM را از دست می دهد.[4] به عنوان یک ماده زیستی برای فیلتراسیون الکترواستاتیک، ما 200 نانومتر طول و 40 نانومتر عرض CsW را معرفی کردیم.به دلیل داشتن گروه های آمونیومی و گروه های آمید قطبی، این نانوسبیل ها حاوی بارهای کاتیونی دائمی هستند.بار مثبت موجود روی سطح CsW با پتانسیل زتا آن (ZP) نشان داده می شود.CsW در آب با pH 4.8 پراکنده می شود و ZP آنها +49.8 میلی ولت است (شکل S7، اطلاعات پشتیبانی کننده).
میکروالیاف PBS پوشش داده شده با CsW (ChMs) و نانوالیاف (ChNs) با پوشش غوطه وری ساده در پراکندگی آب CsW 0.2 درصد وزنی تهیه شدند که غلظت مناسب برای اتصال حداکثر مقدار CsW به سطح الیاف PBS است، همانطور که در نشان داده شده است. شکل نشان داده شده در شکل 3a و شکل S8، اطلاعات را پشتیبانی می کند.تصویر طیف‌سنجی پرتو ایکس پراکنده انرژی نیتروژن (EDS) نشان می‌دهد که سطح فیبر PBS به طور یکنواخت با ذرات CsW پوشیده شده است، که در تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نیز مشهود است (شکل 3b؛ شکل S9، اطلاعات پشتیبانی کننده) .علاوه بر این، این روش پوشش نانومواد باردار را قادر می‌سازد تا سطح فیبر را به خوبی بپیچند و در نتیجه قابلیت حذف الکترواستاتیک PM را به حداکثر برسانند (شکل S10، اطلاعات پشتیبان).
راندمان حذف PM ChM و ChN مورد مطالعه قرار گرفت (شکل 3c).M2.0 و N2.5 با CsW برای تولید ChM2.0 و ChN2.5 به ترتیب پوشش داده شدند.راندمان حذف ChM2.0 برای PM1.0، PM2.5 و PM10 به ترتیب 70.1٪، 78.8٪ و 86.3٪ بود، در حالی که مقادیر مشابه ChN2.5 به ترتیب 77.0٪، 87.7٪ و 94.6٪ بود.پوشش CsW راندمان حذف M2.0 و N2.5 را تا حد زیادی بهبود می بخشد، و اثر مشاهده شده برای PM کمی کوچکتر قابل توجه تر است.به طور خاص، سبیل های نانو کیتوزان راندمان حذف PM0.5 و PM1.0 M2.0 را به ترتیب 15 و 13 درصد افزایش دادند (شکل S11، اطلاعات پشتیبانی کننده).اگرچه حذف PM1.0 کوچکتر M2.0 به دلیل فاصله نسبتاً وسیع فیبریل آن دشوار است (شکل 2c)، ChM2.0 PM1.0 را جذب می کند زیرا کاتیون ها و آمیدهای موجود در CsWs از یون یون عبور می کنند و برهمکنش قطب یون را جفت می کنند. و برهمکنش دوقطبی-دوقطبی با گرد و غبار.با توجه به پوشش CsW، راندمان حذف PM ChM2.0 و ChN2.5 به اندازه M5.2 و N4.8 ضخیم تر است (جدول S3، اطلاعات پشتیبانی کننده).
جالب توجه است، اگرچه راندمان حذف PM تا حد زیادی بهبود یافته است، پوشش CsW به سختی بر افت فشار تأثیر می گذارد.افت فشار ChM2.0 و ChN2.5 اندکی به 15 و 23 Pa افزایش یافت، تقریباً نیمی از افزایش مشاهده شده برای M5.2 و N4.8 (شکل 3d؛ جدول S3، اطلاعات پشتیبانی کننده).بنابراین، پوشش با مواد زیستی روشی مناسب برای برآوردن نیازهای عملکرد دو فیلتر اصلی است.یعنی راندمان حذف PM و اختلاف فشار هوا، که متقابل هستند.با این حال، راندمان حذف PM1.0 و PM2.5 ChM2.0 و ChN2.5 هر دو کمتر از 90٪ است.بدیهی است که این عملکرد نیاز به بهبود دارد.
یک سیستم فیلتراسیون یکپارچه متشکل از غشاهای متعدد با تغییر تدریجی قطر فیبر و اندازه منافذ می تواند مشکلات فوق را حل کند [12].فیلتر هوای یکپارچه دارای مزایای دو نانوالیاف مختلف و شبکه های الیافی بسیار ظریف است.در این راستا، ChM و ChN به سادگی برای تولید فیلترهای یکپارچه (Int-MNs) روی هم قرار می گیرند.به عنوان مثال، Int-MN4.5 با استفاده از ChM2.0 و ChN2.5 تهیه شده است، و عملکرد آن با ChN4.8 و ChM5.2 که چگالی های منطقه ای مشابهی دارند (یعنی ضخامت) مقایسه می شود.در آزمایش راندمان حذف PM، سمت الیاف فوق‌العاده ریز Int-MN4.5 در اتاق غبارآلود در معرض دید قرار گرفت، زیرا سمت الیاف بسیار ریز نسبت به سمت نانوالیاف در برابر گرفتگی مقاوم‌تر بود.همانطور که در شکل 4a نشان داده شده است، Int-MN4.5 راندمان حذف PM و اختلاف فشار بهتری را نسبت به دو فیلتر تک جزیی، با افت فشار 37 Pa، که مشابه ChM5.2 و بسیار کمتر از ChM5.2 ChN4 است، نشان می دهد.8. علاوه بر این، راندمان حذف PM1.0 Int-MN4.5 91٪ است (شکل 4b).از سوی دیگر، ChM5.2 چنین راندمان حذف PM1.0 بالایی را نشان نداد زیرا منافذ آن بزرگتر از منافذ Int-MN4.5 است.
زمان ارسال: نوامبر-03-2021
