Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Gamitin ang link sa ibaba upang ibahagi ang buong tekstong bersyon ng artikulong ito sa iyong mga kaibigan at kasamahan.matuto pa.
Dahil sa pandemya ng coronavirus at mga isyung nauugnay sa particulate matter (PM) sa hangin, ang pangangailangan para sa mga maskara ay lumaki nang husto.Gayunpaman, ang mga tradisyunal na mask filter batay sa static na kuryente at nano sieve ay lahat ay disposable, non-degradable o recyclable, na magdudulot ng malubhang problema sa basura.Bilang karagdagan, ang una ay mawawalan ng pag-andar nito sa ilalim ng mahalumigmig na mga kondisyon, habang ang huli ay gagana nang may makabuluhang pagbaba ng presyon ng hangin at medyo mabilis na pagbara ng butas na magaganap.Dito, nabuo ang isang biodegradable, moisture-proof, highly breathable, high-performance fiber mask filter.Sa madaling sabi, dalawang biodegradable ultrafine fibers at nanofiber mat ay isinama sa filter ng Janus membrane, at pagkatapos ay pinahiran ng cationically charged chitosan nanowhisker.Ang filter na ito ay kasinghusay ng komersyal na N95 filter at maaaring mag-alis ng 98.3% ng 2.5 µm PM.Ang mga nanofiber ay pisikal na nagsa-screen ng mga pinong particle, at ang mga ultrafine fiber ay nagbibigay ng mababang pressure na 59 Pa, na angkop para sa paghinga ng tao.Taliwas sa matinding pagbaba sa pagganap ng mga komersyal na filter ng N95 kapag nalantad sa kahalumigmigan, ang pagkawala ng pagganap ng filter na ito ay bale-wala, kaya maaari itong magamit nang maraming beses dahil ang permanenteng dipole ng chitosan ay sumisipsip ng ultrafine PM (halimbawa, nitrogen).At sulfur oxides).Mahalaga na ang filter na ito ay ganap na nabubulok sa composted na lupa sa loob ng 4 na linggo.
Ang kasalukuyang hindi pa naganap na coronavirus pandemic (COVID-19) ay nagtutulak ng malaking pangangailangan para sa mga maskara.[1] Tinatantya ng World Health Organization (WHO) na 89 milyong medikal na maskara ang kailangan bawat buwan sa taong ito.[1] Hindi lamang ang mga propesyonal sa pangangalagang pangkalusugan ay nangangailangan ng mataas na kahusayan na N95 mask, ngunit ang mga pangkalahatang layunin na maskara para sa lahat ng mga indibidwal ay naging kailangang-kailangan din sa pang-araw-araw na kagamitan para sa pag-iwas sa nakakahawang sakit na ito sa paghinga.[1] Dagdag pa rito, mariing inirerekumenda ng mga nauugnay na ministeryo ang paggamit ng mga disposable mask araw-araw, [1] ito ay humantong sa mga problema sa kapaligiran na may kaugnayan sa malaking halaga ng basura ng maskara.
Dahil ang particulate matter (PM) ang kasalukuyang pinakaproblemadong problema sa polusyon sa hangin, ang mga maskara ang naging pinakamabisang panlaban na magagamit sa mga indibidwal.Ang PM ay nahahati sa PM2.5 at PM10 ayon sa laki ng butil (2.5 at 10μm ayon sa pagkakabanggit), na seryosong nakakaapekto sa natural na kapaligiran [2] at sa kalidad ng buhay ng tao sa iba't ibang paraan.[2] Taun-taon, ang PM ay nagdudulot ng 4.2 milyong pagkamatay at 103.1 milyong taon ng buhay na inayos sa kapansanan.[2] Ang PM2.5 ay nagdudulot ng isang partikular na seryosong banta sa kalusugan at opisyal na itinalaga bilang isang pangkat I na carcinogen.[2] Samakatuwid, napapanahon at mahalaga na magsaliksik at bumuo ng isang mahusay na mask filter sa mga tuntunin ng air permeability at PM removal.[3]
Sa pangkalahatan, kinukuha ng tradisyonal na fiber filter ang PM sa dalawang magkaibang paraan: sa pamamagitan ng physical sieving batay sa nanofibers at electrostatic adsorption batay sa microfibers (Figure 1a).Ang paggamit ng mga filter na nakabatay sa nanofiber, lalo na ang mga electrospun nanofiber mat, ay napatunayang isang epektibong diskarte sa pag-alis ng PM, na resulta ng malawak na kakayahang magamit ng materyal at nakokontrol na istraktura ng produkto.[3] Ang nanofiber mat ay maaaring mag-alis ng mga particle ng target na laki, na sanhi ng pagkakaiba ng laki sa pagitan ng mga particle at pores.[3] Gayunpaman, ang mga nano-scale fiber ay kailangang makapal na nakasalansan upang bumuo ng napakaliit na mga butas, na nakakapinsala sa komportableng paghinga ng tao dahil sa nauugnay na pagkakaiba sa mataas na presyon.Bilang karagdagan, ang maliliit na butas ay hindi maiiwasang maharangan nang medyo mabilis.
Sa kabilang banda, ang meltblown na ultra-fine fiber mat ay electrostatically charged ng isang high-energy electric field, at ang napakaliit na particle ay nakukuha ng electrostatic adsorption.[4] Bilang isang kinatawan na halimbawa, ang N95 respirator ay isang particle-filtering face-mask respirator na nakakatugon sa mga kinakailangan ng National Institute of Occupational Safety and Health dahil nakakapag-filter ito ng hindi bababa sa 95% ng mga airborne particle.Ang ganitong uri ng filter ay sumisipsip ng ultrafine PM, na kadalasang binubuo ng mga anionic na sangkap tulad ng SO42− at NO3−, sa pamamagitan ng malakas na electrostatic attraction.Gayunpaman, ang static na singil sa ibabaw ng fiber mat ay madaling mawala sa isang mahalumigmig na kapaligiran, tulad ng matatagpuan sa mahalumigmig na paghinga ng tao, [4] na nagreresulta sa pagbaba sa kapasidad ng adsorption.
Upang higit na mapahusay ang pagganap ng pagsasala o malutas ang trade-off sa pagitan ng kahusayan sa pag-alis at pagbaba ng presyon, ang mga filter na batay sa nanofibers at microfibers ay pinagsama sa mga high-k na materyales, tulad ng mga carbon material, metal organic frameworks, at PTFE nanoparticle.[4] Gayunpaman, ang hindi tiyak na biolohikal na toxicity at pagkawala ng singil ng mga additives na ito ay hindi pa rin maiiwasang mga problema.[4] Sa partikular, ang dalawang uri ng tradisyunal na filter na ito ay karaniwang hindi nabubulok, kaya kalaunan ay ililibing sila sa mga landfill o susunugin pagkatapos gamitin.Samakatuwid, ang pagbuo ng pinahusay na mga filter ng maskara upang malutas ang mga problemang ito sa basura at sa parehong oras ay makuha ang PM sa isang kasiya-siya at malakas na paraan ay isang mahalagang kasalukuyang pangangailangan.
Upang malutas ang mga problema sa itaas, gumawa kami ng isang Janus membrane filter na isinama sa poly(butylene succinate)-based (PBS-based)[5] microfiber at nanofiber mat.Ang filter ng Janus membrane ay pinahiran ng chitosan nano whiskers (CsWs) [5] (Larawan 1b).Tulad ng alam nating lahat, ang PBS ay isang kinatawan na biodegradable polymer, na maaaring makagawa ng ultrafine fiber at nanofiber nonwovens sa pamamagitan ng electrospinning.Ang mga nano-scale fibers ay pisikal na nakaka-trap ng PM, habang ang micro-scale na nano-fibers ay nagpapababa ng pressure drop at kumikilos bilang isang CsW framework.Ang chitosan ay isang bio-based na materyal na napatunayang may magandang biological properties, kabilang ang biocompatibility, biodegradability at medyo mababa ang toxicity, [5] na maaaring mabawasan ang pagkabalisa na nauugnay sa aksidenteng paglanghap ng mga gumagamit.[5] Bilang karagdagan, ang chitosan ay may mga cationic site at polar amide group.[5] Kahit na sa ilalim ng mahalumigmig na mga kondisyon, maaari itong makaakit ng mga polar ultrafine particle (tulad ng SO42- at NO3-).
Dito, nag-uulat kami ng isang biodegradable, high-efficiency, moisture-proof at low-pressure drop mask filter batay sa madaling magagamit na mga biodegradable na materyales.Dahil sa kumbinasyon ng physical sieving at electrostatic adsorption, ang CsW-coated microfiber/nanofiber integrated filter ay may mataas na PM2.5 removal efficiency (hanggang 98%), at kasabay nito, ang maximum pressure drop sa pinakamakapal na filter ay lamang Ito ay 59 Pa, angkop para sa paghinga ng tao.Kung ikukumpara sa makabuluhang pagkasira ng performance na ipinakita ng N95 commercial filter, ang filter na ito ay nagpapakita ng hindi gaanong pagkawala ng PM removal efficiency (<1%) kahit na basang-basa, dahil sa permanenteng CsW charge.Bilang karagdagan, ang aming mga filter ay ganap na nabubulok sa composted na lupa sa loob ng 4 na linggo.Kung ikukumpara sa iba pang mga pag-aaral na may katulad na mga konsepto, kung saan ang bahagi ng filter ay binubuo ng mga biodegradable na materyales, o nagpapakita ng limitadong pagganap sa mga potensyal na biopolymer nonwoven na aplikasyon, [6] ang filter na ito ay direktang nagpapakita ng Biodegradability ng mga advanced na tampok (pelikula S1, sumusuporta sa impormasyon).
Bilang bahagi ng Janus membrane filter, unang inihanda ang nanofiber at superfine fiber PBS mat.Samakatuwid, ang 11% at 12% na mga solusyon sa PBS ay electrospun upang makabuo ng nanometer at micrometer fibers, ayon sa pagkakabanggit, dahil sa kanilang pagkakaiba sa lagkit.[7] Ang detalyadong impormasyon ng mga katangian ng solusyon at pinakamainam na kondisyon ng electrospinning ay nakalista sa Talahanayan S1 at S2, sa sumusuportang impormasyon.Dahil ang as-spun fiber ay naglalaman pa rin ng natitirang solvent, isang karagdagang water coagulation bath ay idinagdag sa isang tipikal na electrospinning device, tulad ng ipinapakita sa Figure 2a.Bilang karagdagan, maaari ding gamitin ng water bath ang frame para kolektahin ang coagulated pure PBS fiber mat, na iba sa solid matrix sa tradisyonal na setting (Larawan 2b).[7] Ang average na diameter ng fiber ng microfiber at nanofiber mat ay 2.25 at 0.51 µm, ayon sa pagkakabanggit, at ang average na diameter ng pore ay 13.1 at 3.5 µm, ayon sa pagkakabanggit (Larawan 2c, d).Habang ang 9:1 chloroform/ethanol solvent ay mabilis na sumingaw pagkatapos na mailabas mula sa nozzle, ang pagkakaiba ng lagkit sa pagitan ng 11 at 12 wt% na solusyon ay mabilis na tumataas (Larawan S1, sumusuportang impormasyon).[7] Samakatuwid, ang pagkakaiba sa konsentrasyon na 1 wt% lamang ay maaaring magdulot ng makabuluhang pagbabago sa diameter ng hibla.
Bago suriin ang pagganap ng filter (Figure S2, pagsuporta sa impormasyon), upang maihambing ang iba't ibang mga filter nang makatwiran, ang mga electrospun na hindi pinagtagpi ng karaniwang kapal ay ginawa, dahil ang kapal ay isang mahalagang kadahilanan na nakakaapekto sa pagkakaiba ng presyon at kahusayan ng pagsasala ng pagganap ng filter.Dahil ang mga nonwoven ay malambot at porous, mahirap direktang matukoy ang kapal ng electrospun nonwovens.Ang kapal ng tela ay karaniwang proporsyonal sa densidad ng ibabaw (timbang bawat yunit ng lugar, timbang ng batayan).Samakatuwid, sa pag-aaral na ito, ginagamit namin ang batayang timbang (gm-2) bilang isang mabisang sukatan ng kapal.[8] Ang kapal ay kinokontrol sa pamamagitan ng pagbabago ng oras ng electrospinning, tulad ng ipinapakita sa Figure 2e.Habang tumataas ang oras ng pag-ikot mula 1 minuto hanggang 10 minuto, ang kapal ng microfiber mat ay tataas sa 0.2, 2.0, 5.2, at 9.1 gm-2, ayon sa pagkakabanggit.Sa parehong paraan, ang kapal ng nanofiber mat ay nadagdagan sa 0.2, 1.0, 2.5, at 4.8 gm-2, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga microfiber at nanofiber mat ay itinalaga ng kanilang mga halaga ng kapal (gm-2) bilang: M0.2, M2.0, M5.2 at M9.1, at N0.2, N1.0, N2.5 at N4. 8.
Ang pagkakaiba sa presyon ng hangin (ΔP) ng buong sample ay isang mahalagang tagapagpahiwatig ng pagganap ng filter.[9] Ang paghinga sa pamamagitan ng isang filter na may mataas na pagbaba ng presyon ay hindi komportable para sa gumagamit.Naturally, napapansin na tumataas ang pressure drop habang tumataas ang kapal ng filter, tulad ng ipinapakita sa Figure S3, na sumusuporta sa impormasyon.Ang nanofiber mat (N4.8) ay nagpapakita ng mas mataas na pagbaba ng presyon kaysa sa microfiber (M5.2) na banig sa isang maihahambing na kapal dahil ang nanofiber mat ay may mas maliliit na pores.Habang dumadaan ang hangin sa filter sa bilis sa pagitan ng 0.5 at 13.2 ms-1, unti-unting tumataas ang pressure drop ng dalawang magkaibang uri ng filter mula 101 Pa hanggang 102 Pa. Dapat na i-optimize ang kapal upang balansehin ang pressure drop at PM removal kahusayan;Ang bilis ng hangin na 1.0 ms-1 ay makatwiran dahil ang oras na kailangan ng tao para makahinga sa pamamagitan ng bibig ay humigit-kumulang 1.3 ms-1.[10] Kaugnay nito, ang pagbaba ng presyon ng M5.2 at N4.8 ay katanggap-tanggap sa bilis ng hangin na 1.0 ms-1 (mas mababa sa 50 Pa) (Figure S4, pagsuporta sa impormasyon).Pakitandaan na ang pressure drop ng N95 at katulad na Korean filter standard (KF94) mask ay 50 hanggang 70 Pa, ayon sa pagkakabanggit.Ang karagdagang pagpoproseso ng CsW at pagsasama ng micro/nano filter ay maaaring magpapataas ng air resistance;samakatuwid, para makapagbigay ng pressure drop margin, sinuri namin ang N2.5 at M2.0 bago suriin ang M5.2 at N4.8.
Sa isang target na air velocity na 1.0 ms-1, ang kahusayan sa pag-alis ng PM1.0, PM2.5, at PM10 ng PBS microfiber at nanofiber mat ay pinag-aralan nang walang static charge (Figure S5, pagsuporta sa impormasyon).Napansin na ang kahusayan sa pagtanggal ng PM sa pangkalahatan ay tumataas sa pagtaas ng kapal at laki ng PM.Ang kahusayan sa pag-alis ng N2.5 ay mas mahusay kaysa sa M2.0 dahil sa mas maliliit na pores nito.Ang mga kahusayan sa pag-alis ng M2.0 para sa PM1.0, PM2.5 at PM10 ay 55.5%, 64.6% at 78.8%, ayon sa pagkakabanggit, habang ang mga katulad na halaga ng N2.5 ay 71.9%, 80.1% at 89.6% (Figure 2f).Napansin namin na ang pinakamalaking pagkakaiba sa kahusayan sa pagitan ng M2.0 at N2.5 ay ang PM1.0, na nagpapahiwatig na ang pisikal na pagsasala ng microfiber mesh ay epektibo para sa micron-level PM, ngunit hindi epektibo para sa nano-level PM (Figure S6, sumusuportang impormasyon)., M2.0 at N2.5 parehong nagpapakita ng mababang kakayahan sa pagkuha ng PM na mas mababa sa 90%.Bilang karagdagan, ang N2.5 ay maaaring mas madaling kapitan ng alikabok kaysa sa M2.0, dahil ang mga particle ng alikabok ay madaling harangan ang mas maliliit na pores ng N2.5.Sa kawalan ng static na singil, ang pisikal na pagsasala ay limitado sa kakayahang makamit ang kinakailangang pagbaba ng presyon at kahusayan sa pag-alis nang sabay-sabay dahil sa trade-off na relasyon sa pagitan nila.
Ang electrostatic adsorption ay ang pinakamalawak na ginagamit na paraan upang makuha ang PM sa isang mahusay na paraan.[11] Sa pangkalahatan, ang static charge ay puwersahang inilalapat sa non-woven na filter sa pamamagitan ng isang high-energy electric field;gayunpaman, ang static na singil na ito ay madaling mawala sa ilalim ng mahalumigmig na mga kondisyon, na nagreresulta sa pagkawala ng kakayahan sa pagkuha ng PM.[4] Bilang isang bio-based na materyal para sa electrostatic filtration, ipinakilala namin ang 200 nm ang haba at 40 nm ang lapad na CsW;dahil sa kanilang mga ammonium group at polar amide group, ang mga nanowhisker na ito ay naglalaman ng mga permanenteng cationic charge.Ang magagamit na positibong singil sa ibabaw ng CsW ay kinakatawan ng potensyal na zeta nito (ZP);Ang CsW ay dispersed sa tubig na may pH na 4.8, at ang kanilang ZP ay natagpuan na +49.8 mV (Figure S7, pagsuporta sa impormasyon).
Ang CsW-coated PBS microfibers (ChMs) at nanofibers (ChNs) ay inihanda sa pamamagitan ng simpleng dip coating sa 0.2 wt% CsW na pagpapakalat ng tubig, na kung saan ay ang naaangkop na konsentrasyon upang ikabit ang maximum na halaga ng CsWs sa ibabaw ng PBS fibers, tulad ng ipinapakita sa figure Ipinapakita sa Figure 3a at Figure S8, sumusuporta sa impormasyon.Ang imahe ng nitrogen energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) ay nagpapakita na ang ibabaw ng PBS fiber ay pantay na pinahiran ng mga CsW particle, na makikita rin sa scanning electron microscope (SEM) na imahe (Figure 3b; Figure S9, pagsuporta sa impormasyon) .Bilang karagdagan, ang pamamaraang ito ng patong na ito ay nagbibigay-daan sa mga naka-charge na nanomaterial na balutin nang makinis ang ibabaw ng hibla, at sa gayon ay na-maximize ang kakayahan sa pag-alis ng electrostatic PM (Larawan S10, pagsuporta sa impormasyon).
Ang kahusayan sa pag-alis ng PM ng ChM at ChN ay pinag-aralan (Larawan 3c).Ang M2.0 at N2.5 ay pinahiran ng CsW upang makagawa ng ChM2.0 at ChN2.5, ayon sa pagkakabanggit.Ang mga kahusayan sa pag-alis ng ChM2.0 para sa PM1.0, PM2.5 at PM10 ay 70.1%, 78.8% at 86.3%, ayon sa pagkakabanggit, habang ang mga katulad na halaga ng ChN2.5 ay 77.0%, 87.7% at 94.6% ayon sa pagkakabanggit.Ang CsW coating ay lubos na nagpapabuti sa kahusayan sa pag-alis ng M2.0 at N2.5, at ang epekto na naobserbahan para sa bahagyang mas maliit na PM ay mas makabuluhan.Sa partikular, pinataas ng chitosan nanowhisker ang kahusayan sa pag-alis ng PM0.5 at PM1.0 ng M2.0 ng 15% at 13%, ayon sa pagkakabanggit (Figure S11, pagsuporta sa impormasyon).Bagama't mahirap ibukod ang M2.0 sa mas maliit na PM1.0 dahil sa medyo malawak na fibril spacing nito (Larawan 2c), ang ChM2.0 ay nag-adsorb ng PM1.0 dahil ang mga cation at amide sa CsW ay dumadaan sa ion-ion, na pinagsama-samang Pole-ion interaction , at dipole-dipole na pakikipag-ugnayan sa alikabok.Dahil sa CsW coating nito, ang kahusayan sa pag-alis ng PM ng ChM2.0 at ChN2.5 ay kasing taas ng mas makapal na M5.2 at N4.8 (Talahanayan S3, sumusuportang impormasyon).
Kapansin-pansin, kahit na ang kahusayan sa pag-alis ng PM ay lubos na napabuti, ang CsW coating ay halos hindi nakakaapekto sa pagbaba ng presyon.Ang pagbaba ng presyon ng ChM2.0 at ChN2.5 ay tumaas nang bahagya sa 15 at 23 Pa, halos kalahati ng pagtaas na naobserbahan para sa M5.2 at N4.8 (Larawan 3d; Talahanayan S3, pagsuporta sa impormasyon).Samakatuwid, ang patong na may mga bio-based na materyales ay isang angkop na paraan upang matugunan ang mga kinakailangan sa pagganap ng dalawang pangunahing mga filter;iyon ay, ang kahusayan sa pag-alis ng PM at pagkakaiba sa presyon ng hangin, na kapwa eksklusibo.Gayunpaman, ang kahusayan sa pagtanggal ng PM1.0 at PM2.5 ng ChM2.0 at ChN2.5 ay parehong mas mababa sa 90%;malinaw naman, kailangang pagbutihin ang pagganap na ito.
Ang pinagsama-samang sistema ng pagsasala na binubuo ng maraming lamad na may unti-unting pagbabago ng mga diameter ng hibla at laki ng butas ay maaaring malutas ang mga problema sa itaas [12].Ang pinagsamang air filter ay may mga pakinabang ng dalawang magkaibang nanofiber at superfine fiber nets.Kaugnay nito, ang ChM at ChN ay nakasalansan lamang upang makagawa ng pinagsamang mga filter (Int-MNs).Halimbawa, ang Int-MN4.5 ay inihanda gamit ang ChM2.0 at ChN2.5, at ang pagganap nito ay inihambing sa ChN4.8 at ChM5.2 na may magkatulad na densidad ng mga lugar (ibig sabihin, kapal).Sa eksperimento sa kahusayan sa pag-alis ng PM, ang ultrafine fiber side ng Int-MN4.5 ay nalantad sa maalikabok na kwarto dahil ang ultrafine fiber side ay mas lumalaban sa pagbara kaysa sa nanofiber side.Gaya ng ipinapakita sa Figure 4a, ang Int-MN4.5 ay nagpapakita ng mas mahusay na PM removal efficiency at pressure difference kaysa sa dalawang single-component filter, na may pressure drop na 37 Pa, na katulad ng ChM5.2 at mas mababa kaysa sa ChM5.2 ChN4.8. Bilang karagdagan, ang kahusayan sa pagtanggal ng PM1.0 ng Int-MN4.5 ay 91% (Figure 4b).Sa kabilang banda, ang ChM5.2 ay hindi nagpakita ng ganoong kataas na kahusayan sa pag-alis ng PM1.0 dahil ang mga pores nito ay mas malaki kaysa sa Int-MN4.5.
Oras ng post: Nob-03-2021
