Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Ilg‘or materiallar va kimyo muhandisligi, Fan va texnologiya universiteti (UST), Daejon, 34113 Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Ilg‘or materiallar va kimyo muhandisligi, Fan va texnologiya universiteti (UST), Daejon, 34113 Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Ilg‘or materiallar va kimyo muhandisligi, Fan va texnologiya universiteti (UST), Daejon, 34113 Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Ilg‘or materiallar va kimyo muhandisligi, Fan va texnologiya universiteti (UST), Daejon, 34113 Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Ilg‘or materiallar va kimyo muhandisligi, Fan va texnologiya universiteti (UST), Daejon, 34113 Koreya Respublikasi
Koreya Kimyo Texnologiyalari Instituti (KRICT) Bioasosli Kimyo Tadqiqot Markazi, Ulsan, 44429, Koreya Respublikasi
Ilg‘or materiallar va kimyo muhandisligi, Fan va texnologiya universiteti (UST), Daejon, 34113 Koreya Respublikasi
Do'stlaringiz va hamkasblaringiz bilan ushbu maqolaning to'liq matnli versiyasini baham ko'rish uchun quyidagi havoladan foydalaning.Batafsil ma'lumot.
Koronavirus pandemiyasi va havodagi zarrachalar (PM) bilan bog'liq muammolar tufayli niqoblarga talab keskin o'sdi.Biroq, statik elektr va nano elakka asoslangan an'anaviy niqob filtrlarining barchasi bir martalik, parchalanmaydigan yoki qayta ishlanadigan bo'lib, jiddiy chiqindilar bilan bog'liq muammolarni keltirib chiqaradi.Bunga qo'shimcha ravishda, birinchisi nam sharoitda o'z funksiyasini yo'qotadi, ikkinchisi esa havo bosimining sezilarli darajada pasayishi bilan ishlaydi va nisbatan tez teshiklarning tiqilib qolishi sodir bo'ladi.Bu yerda biologik parchalanadigan, namlik o‘tkazmaydigan, havo o‘tkazuvchanligi yuqori, yuqori samarali tolali niqob filtri ishlab chiqildi.Muxtasar qilib aytganda, ikkita biologik parchalanadigan o'ta nozik tolalar va nanotolali paspaslar Janus membrana filtriga birlashtirilgan va keyin katyonik zaryadlangan xitozan nanohiskerlari bilan qoplangan.Ushbu filtr tijorat N95 filtri kabi samarali va 2,5 mikron PM ning 98,3% ni olib tashlashi mumkin.Nanofiberlar nozik zarralarni jismonan ko'zdan kechiradi va o'ta nozik tolalar inson nafas olishi uchun mos bo'lgan 59 Pa past bosim farqini ta'minlaydi.Namlikka ta'sir qilganda tijorat N95 filtrlarining unumdorligi keskin pasayishidan farqli o'laroq, ushbu filtrning unumdorligini yo'qotish ahamiyatsiz, shuning uchun uni bir necha marta ishlatish mumkin, chunki xitozanning doimiy dipoli o'ta nozik PMni (masalan, azot) adsorbsiyalaydi.Va oltingugurt oksidlari).Ushbu filtr kompostlangan tuproqda 4 hafta ichida butunlay parchalanishi muhimdir.
Hozirgi misli ko'rilmagan koronavirus pandemiyasi (COVID-19) niqoblarga katta talabni oshirmoqda.[1] Jahon sogʻliqni saqlash tashkiloti (JSST) hisob-kitoblariga koʻra, bu yil har oyda 89 million tibbiy niqobga ehtiyoj bor.[1] Nafaqat tibbiyot xodimlari yuqori samarali N95 niqoblariga muhtoj, balki barcha odamlar uchun umumiy maqsadli niqoblar ham ushbu respiratorli yuqumli kasallikning oldini olish uchun kundalik ajralmas asbobga aylandi.[1] Bundan tashqari, tegishli vazirliklar har kuni bir martalik niqoblardan foydalanishni qat'iy tavsiya qiladi, [1] bu katta miqdordagi niqob chiqindilari bilan bog'liq ekologik muammolarga olib keldi.
Zarrachalar (PM) hozirgi vaqtda havo ifloslanishining eng muammoli muammosi bo'lganligi sababli, niqoblar odamlar uchun mavjud bo'lgan eng samarali qarshi choraga aylandi.PM zarracha kattaligiga (mos ravishda 2,5 va 10 mkm) ko'ra PM2,5 va PM10 ga bo'linadi, bu tabiiy muhitga [2] va inson hayoti sifatiga turli yo'llar bilan jiddiy ta'sir qiladi.[2] Har yili PM 4,2 million o'limga va 103,1 million nogironlikka moslashtirilgan hayot yiliga sabab bo'ladi.[2] PM2.5 salomatlik uchun ayniqsa jiddiy xavf tug'diradi va rasman I guruh kanserogeni sifatida belgilangan.[2] Shuning uchun havo o'tkazuvchanligi va PMni olib tashlash nuqtai nazaridan samarali niqob filtrini tadqiq qilish va ishlab chiqish o'z vaqtida va muhimdir.[3]
Umuman olganda, an'anaviy tolali filtrlar PMni ikki xil usulda ushlaydi: nanotolalar asosida fizikaviy saralash va mikrofiberlarga asoslangan elektrostatik adsorbsiya orqali (1a-rasm).Nanofiber asosidagi filtrlardan, xususan, elektrospun nanotolali paspaslardan foydalanish PMni olib tashlashning samarali strategiyasi ekanligini isbotladi, bu keng material mavjudligi va boshqariladigan mahsulot tuzilishi natijasidir.[3] Nanofiber mat zarralar va gözenekler o'rtasidagi o'lchamdagi farqdan kelib chiqadigan maqsadli o'lchamdagi zarralarni olib tashlashi mumkin.[3] Biroq, yuqori bosim farqi tufayli insonning qulay nafas olishiga zararli bo'lgan juda kichik teshiklarni hosil qilish uchun nano o'lchamdagi tolalarni zich joylashtirish kerak.Bundan tashqari, kichik teshiklar muqarrar ravishda nisbatan tez bloklanadi.
Boshqa tomondan, eritilgan ultra-nozik tolali mat yuqori energiyali elektr maydoni tomonidan elektrostatik zaryadlanadi va juda kichik zarralar elektrostatik adsorbsiya bilan ushlanadi.[4] Vakolatli misol sifatida, N95 respiratori zarrachalarni filtrlaydigan yuz niqobli respirator bo'lib, Milliy Kasbiy xavfsizlik va salomatlik instituti talablariga javob beradi, chunki u havodagi zarrachalarning kamida 95 foizini filtrlay oladi.Ushbu turdagi filtr kuchli elektrostatik tortishish orqali odatda SO42- va NO3- kabi anion moddalardan tashkil topgan o'ta nozik PMni o'zlashtiradi.Shu bilan birga, tolali mat yuzasidagi statik zaryad nam muhitda, masalan, nam inson nafasida topilgan [4], adsorbsiya qobiliyatining pasayishiga olib keladi.
Filtrlash samaradorligini yanada yaxshilash yoki olib tashlash samaradorligi va bosimning pasayishi o'rtasidagi kelishuvni hal qilish uchun nanotolalar va mikrofiberlarga asoslangan filtrlar uglerod materiallari, metall organik ramkalar va PTFE nanozarralari kabi yuqori k-li materiallar bilan birlashtiriladi.[4] Biroq, bu qo'shimchalarning noaniq biologik toksikligi va zaryadning tarqalishi hali ham muqarrar muammolardir.[4] Xususan, bu ikki turdagi anʼanaviy filtrlar odatda parchalanmaydi, shuning uchun ular oxir-oqibatda chiqindixonalarga koʻmiladi yoki ishlatilgandan keyin yondiriladi.Shu sababli, ushbu chiqindi muammolarini hal qilish va shu bilan birga PMni qoniqarli va kuchli tarzda qo'lga kiritish uchun takomillashtirilgan niqob filtrlarini ishlab chiqish muhim dolzarb ehtiyojdir.
Yuqoridagi muammolarni hal qilish uchun biz poli(butilen suksinat) asosidagi (PBS asosidagi)[5] mikrofiber va nanofiber paspaslar bilan birlashtirilgan Janus membrana filtrini ishlab chiqardik.Janus membrana filtri xitozan nanomo‘ylovlari (CsWs) bilan qoplangan [5] (1b-rasm).Hammamizga ma'lumki, PBS - bu elektrospinning orqali ultra nozik tolalar va nanofiber matolarni ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan vakillik biologik parchalanadigan polimer.Nano-miqyosdagi tolalar PMni jismonan ushlab turadi, mikro o'lchamdagi nano-tolalar esa bosimning pasayishini kamaytiradi va CsW ramkasi sifatida ishlaydi.Chitosan yaxshi biologik xususiyatlarga ega ekanligi isbotlangan biologik asosli material bo'lib, biologik moslik, biologik parchalanish va nisbatan past toksiklik [5] bo'lib, foydalanuvchilarning tasodifiy inhalatsiyasi bilan bog'liq tashvishlarni kamaytiradi.[5] Bundan tashqari, xitosanda katyonik joylar va qutbli amid guruhlari mavjud.[5] Nam sharoitda ham u qutbli oʻta nozik zarrachalarni (masalan, SO42- va NO3-) oʻziga jalb qilishi mumkin.
Bu erda biz biologik parchalanadigan, yuqori samarali, namlikka chidamli va past bosimli tomchi niqob filtri haqida xabar beramiz.Jismoniy elakdan o'tkazish va elektrostatik adsorbsiyaning kombinatsiyasi tufayli CsW bilan qoplangan mikrofiber / nanofiber o'rnatilgan filtr yuqori PM2.5 ni olib tashlash samaradorligiga ega (98% gacha) va shu bilan birga, eng qalin filtrdagi maksimal bosim pasayishi. faqat U 59 Pa, inson nafas olish uchun mos.N95 tijoriy filtri ko'rsatgan unumdorlikning sezilarli pasayishi bilan solishtirganda, bu filtr doimiy CsW zaryadi tufayli to'liq ho'l bo'lganda ham PMni yo'qotish samaradorligini (<1%) arzimas darajada yo'qotadi.Bundan tashqari, bizning filtrlarimiz 4 hafta ichida kompostlangan tuproqda butunlay biologik parchalanadi.Filtr qismi biologik parchalanadigan materiallardan tashkil topgan yoki potentsial biopolimer to'qilmagan ilovalarda cheklangan ish faoliyatini ko'rsatadigan shunga o'xshash tushunchalarga ega bo'lgan boshqa tadqiqotlar bilan solishtirganda, [6] bu filtr ilg'or xususiyatlarning biologik parchalanishini bevosita ko'rsatadi (film S1, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).
Janus membrana filtrining komponenti sifatida dastlab nanofiber va nozik tolali PBS matlari tayyorlangan.Shuning uchun, 11% va 12% PBS eritmalari yopishqoqlikdagi farq tufayli mos ravishda nanometr va mikrometr tolalarini ishlab chiqarish uchun elektrospun qilindi.[7] Eritma xususiyatlari va optimal elektrospinning shartlari haqida batafsil ma'lumotlar S1 va S2 jadvallarida, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumotlarda keltirilgan.Spin tolasi hali ham qoldiq erituvchini o'z ichiga olganligi sababli, 2a-rasmda ko'rsatilganidek, odatdagi elektrospinning qurilmasiga qo'shimcha suv koagulyatsiyasi vannasi qo'shiladi.Bundan tashqari, suv hammomi an'anaviy sharoitda qattiq matritsadan farqli bo'lgan koagulyatsiyalangan sof PBS tolali matni yig'ish uchun ramkadan ham foydalanishi mumkin (2b-rasm).[7] Mikrofiber va nanotolali paspaslarning o'rtacha tola diametri mos ravishda 2,25 va 0,51 mkm, o'rtacha teshik diametri esa mos ravishda 13,1 va 3,5 mkm (2c, d-rasm).9:1 xloroform/etanol erituvchisi nozuldan chiqarilgandan so‘ng tezda bug‘langanda, og‘irligi 11 va 12% eritmalar orasidagi yopishqoqlik farqi tez ortadi (S1-rasm, qo‘llab-quvvatlovchi ma’lumot).[7] Shuning uchun, faqat 1 wt% konsentratsiyali farq tola diametrining sezilarli o'zgarishiga olib kelishi mumkin.
Filtrning ishlashini tekshirishdan oldin (S2-rasm, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot), turli xil filtrlarni oqilona taqqoslash uchun standart qalinlikdagi elektrospun nonwovenlar ishlab chiqarilgan, chunki qalinligi filtr ishlashining bosim farqi va filtrlash samaradorligiga ta'sir qiluvchi muhim omil hisoblanadi.To'qilmagan matolar yumshoq va gözenekli bo'lganligi sababli, elektrospun matoning qalinligini to'g'ridan-to'g'ri aniqlash qiyin.Matoning qalinligi odatda sirt zichligiga mutanosibdir (birlik maydoniga og'irlik, asosiy og'irlik).Shuning uchun, biz ushbu tadqiqotda qalinlikning samarali o'lchovi sifatida asosiy og'irlikdan (gm-2) foydalanamiz.[8] Qalinligi 2e-rasmda ko'rsatilganidek, elektrospinning vaqtini o'zgartirish orqali boshqariladi.Yigirilish vaqti 1 daqiqadan 10 minutgacha oshgani sayin, mikrofiber matning qalinligi mos ravishda 0,2, 2,0, 5,2 va 9,1 gm-2 gacha oshadi.Xuddi shu tarzda, nanofiber matning qalinligi mos ravishda 0,2, 1,0, 2,5 va 4,8 gm-2 ga oshirildi.Mikrofiber va nanofiber paspaslar qalinligi qiymatlari bo'yicha (gm-2) quyidagicha belgilanadi: M0,2, M2,0, M5,2 va M9,1 va N0,2, N1,0, N2,5 va N4. 8.
Butun namunadagi havo bosimi farqi (DP) filtr ishlashining muhim ko'rsatkichidir.[9] Yuqori bosim tushishi bilan filtr orqali nafas olish foydalanuvchi uchun noqulaydir.Tabiiyki, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot S3-rasmda ko'rsatilganidek, filtrning qalinligi oshgani sayin bosimning pasayishi ortib borishi kuzatiladi.Nanofiber mat (N4.8) mikrofiber (M5.2) matiga nisbatan solishtirish mumkin bo'lgan qalinlikdagi bosimning yuqori pasayishini ko'rsatadi, chunki nanofiber mat kichikroq teshiklarga ega.Havo filtrdan 0,5 dan 13,2 ms-1 gacha tezlikda o'tayotganda, ikki xil turdagi filtrlarning bosimining pasayishi asta-sekin 101 Pa dan 102 Pa gacha oshadi. Qalinligi bosimning pasayishi va PMni olib tashlashni muvozanatlash uchun optimallashtirilishi kerak. samaradorlik;1,0 ms-1 havo tezligi oqilona, chunki odamlarning og'iz orqali nafas olish vaqti taxminan 1,3 ms-1 ni tashkil qiladi.[10] Shu munosabat bilan, M5.2 va N4.8 bosimining pasayishi 1,0 ms-1 (50 Pa dan kam) havo tezligida qabul qilinadi (S4-rasm, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).E'tibor bering, N95 va shunga o'xshash Koreya filtri standarti (KF94) niqoblarining bosim pasayishi mos ravishda 50 dan 70 Pa gacha.Keyinchalik CsW ishlov berish va mikro/nano filtr integratsiyasi havo qarshiligini oshirishi mumkin;shuning uchun bosimning pasayishi chegarasini ta'minlash uchun biz M5.2 va N4.8 ni tahlil qilishdan oldin N2.5 va M2.0 ni tahlil qildik.
Maqsadli havo tezligi 1,0 ms-1 da, PBS mikrofiber va nanofiber paspaslarning PM1.0, PM2.5 va PM10 ni olib tashlash samaradorligi statik zaryadsiz o'rganildi (S5-rasm, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).PMni olib tashlash samaradorligi odatda qalinligi va PM o'lchamining oshishi bilan ortadi.N2.5 ning olib tashlash samaradorligi M2.0 ga qaraganda kichikroq teshiklari tufayli yaxshiroqdir.PM1.0, PM2.5 va PM10 uchun M2.0 ning olib tashlash samaradorligi mos ravishda 55,5%, 64,6% va 78,8%, N2.5 ning o'xshash qiymatlari esa 71,9%, 80,1% va 89,6% ni tashkil etdi (rasm). 2f).Biz M2.0 va N2.5 oʻrtasidagi samaradorlikning eng katta farqi PM1.0 ekanligini payqadik, bu mikrofiber toʻrni jismoniy elakdan oʻtkazish mikron darajasidagi PM uchun samarali ekanligini, lekin nano-darajali PM uchun samarali emasligini koʻrsatadi (rasm) S6, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumotlar)., M2.0 va N2.5 ikkalasi ham 90% dan kam boʻlgan past PMni olish qobiliyatini koʻrsatadi.Bundan tashqari, N2.5 M2.0 ga qaraganda changga ko'proq moyil bo'lishi mumkin, chunki chang zarralari N2.5 ning kichikroq teshiklarini osongina to'sib qo'yishi mumkin.Statik zaryad bo'lmaganda, jismoniy elakdan o'tkazish bir vaqtning o'zida kerakli bosimning pasayishi va olib tashlash samaradorligiga erishish qobiliyatida cheklangan, chunki ular o'rtasidagi o'zaro bog'liqlik.
Elektrostatik adsorbsiya PMni samarali tarzda olishning eng keng tarqalgan usuli hisoblanadi.[11] Odatda, statik zaryad yuqori energiyali elektr maydoni orqali to'qilmagan filtrga majburan qo'llaniladi;ammo, bu statik zaryad nam sharoitda osonlik bilan tarqaladi, natijada PM ushlash qobiliyatini yo'qotadi.[4] Elektrostatik filtrlash uchun bio-asosli material sifatida biz 200 nm uzunlikdagi va 40 nm kenglikdagi CsW ni kiritdik;ammoniy guruhlari va qutbli amid guruhlari tufayli bu nanohiskerlar doimiy katyonik zaryadlarni o'z ichiga oladi.CsW yuzasida mavjud musbat zaryad uning zeta potentsiali (ZP) bilan ifodalanadi;CsW pH 4,8 bo'lgan suvda tarqaladi va ularning ZP +49,8 mV ekanligi aniqlandi (S7-rasm, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).
CsW bilan qoplangan PBS mikrofiberlari (ChMs) va nanotolalar (ChNs) 0,2 wt% CsW suv dispersiyasida oddiy daldırma qoplamasi bilan tayyorlangan, bu PBS tolalari yuzasiga maksimal CsWs miqdorini biriktirish uchun mos konsentratsiyadir. rasm 3a-rasmda va S8-rasmda ko'rsatilgan, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot.Azot energiyasini tarqatuvchi rentgen spektroskopiyasi (EDS) tasviri PBS tolasining yuzasi CsW zarralari bilan bir xilda qoplanganligini ko'rsatadi, bu skanerlash elektron mikroskop (SEM) tasvirida ham aniq (3b-rasm; S9-rasm, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot). .Bunga qo'shimcha ravishda, ushbu qoplama usuli zaryadlangan nanomateriallarga tolalar yuzasini nozik tarzda o'rashga imkon beradi va shu bilan elektrostatik PMni olib tashlash qobiliyatini maksimal darajada oshiradi (S10-rasm, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).
ChM va ChN ning PM olib tashlash samaradorligi o'rganildi (3c-rasm).M2.0 va N2.5 mos ravishda ChM2.0 va ChN2.5 hosil qilish uchun CsW bilan qoplangan.PM1.0, PM2.5 va PM10 uchun ChM2.0 ning olib tashlash samaradorligi mos ravishda 70.1%, 78.8% va 86.3% ni tashkil etdi, ChN2.5 ning oʻxshash qiymatlari mos ravishda 77.0%, 87.7% va 94.6% ni tashkil etdi.CsW qoplamasi M2.0 va N2.5 ning olib tashlash samaradorligini sezilarli darajada yaxshilaydi va biroz kichikroq PM uchun kuzatilgan ta'sir sezilarliroq.Xususan, xitozan nanohiskerlari M2.0 ning PM0.5 va PM1.0 ni olib tashlash samaradorligini mos ravishda 15% va 13% ga oshirdi (S11-rasm, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).M2.0 nisbatan keng fibril oralig'i (2c-rasm) tufayli kichikroq PM1.0 ni istisno qilish qiyin bo'lsa-da, ChM2.0 PM1.0 ni adsorbsiyalaydi, chunki CsWlardagi kationlar va amidlar ion-ion orqali o'tadi, qutb-ion o'zaro ta'sirini bog'laydi. , va chang bilan dipol-dipol o'zaro ta'siri.CsW qoplamasi tufayli ChM2.0 va ChN2.5 ning PMni olib tashlash samaradorligi qalinroq M5.2 va N4.8 niki kabi yuqori (jadval S3, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).
Qizig'i shundaki, PMni olib tashlash samaradorligi sezilarli darajada yaxshilangan bo'lsa-da, CsW qoplamasi bosimning pasayishiga deyarli ta'sir qilmaydi.ChM2.0 va ChN2.5 bosimining pasayishi 15 va 23 Pa ga biroz oshdi, M5.2 va N4.8 uchun kuzatilgan o'sishning deyarli yarmi (3d-rasm; S3-jadval, qo'llab-quvvatlovchi ma'lumot).Shuning uchun, bio-asosli materiallar bilan qoplash ikkita asosiy filtrning ishlash talablarini qondirish uchun mos usuldir;ya'ni PMni olib tashlash samaradorligi va havo bosimi farqi, bu bir-birini istisno qiladi.Shu bilan birga, ChM2.0 va ChN2.5 ning PM1.0 va PM2.5 chiqarish samaradorligi ikkalasi ham 90% dan past;Shubhasiz, bu ko'rsatkichni yaxshilash kerak.
Asta-sekin o'zgaruvchan tolalar diametrlari va g'ovak o'lchamlari bilan bir nechta membranalardan tashkil topgan integratsiyalashgan filtrlash tizimi yuqoridagi muammolarni hal qilishi mumkin [12].Integratsiyalashgan havo filtri ikki xil nanotolalar va nozik tolali tarmoqlarning afzalliklariga ega.Shu munosabat bilan, ChM va ChN birlashtirilgan filtrlarni (Int-MNs) ishlab chiqarish uchun oddiygina stacklanadi.Masalan, Int-MN4.5 ChM2.0 va ChN2.5 yordamida tayyorlanadi va unumdorligi oʻxshash hududiy zichlikka (yaʼni qalinligi) ega boʻlgan ChN4.8 va ChM5.2 bilan solishtiriladi.PMni olib tashlash samaradorligi bo'yicha tajribada Int-MN4.5 ning o'ta nozik tolali tomoni changli xonada ochildi, chunki ultra nozik tolalar tomoni nanofiber tomoniga qaraganda tiqilib qolishga nisbatan ko'proq chidamli edi.Shakl 4a da ko'rsatilganidek, Int-MN4.5 ikkita bitta komponentli filtrga qaraganda yaxshiroq PM olib tashlash samaradorligini va bosim farqini ko'rsatadi, bosimning pasayishi 37 Pa, bu ChM5.2 ga o'xshash va ChM5.2 ChN4 dan ancha past.8. Bundan tashqari, Int-MN4.5 ning PM1.0 olib tashlash samaradorligi 91% ni tashkil qiladi (4b-rasm).Boshqa tomondan, ChM5.2 PM1.0 ni olib tashlashning unchalik yuqori samaradorligini ko'rsatmadi, chunki uning teshiklari Int-MN4.5 dan kattaroqdir.
Yuborilgan vaqt: 03-noyabr 2021-yil
