کارایی عالی دستگاه‌های تصفیه‌ی هوای جدید و تحمل در محیط‌های سخت

فیلترگاز نفوذپذیر سه بعدی قابل تغییرشکل برای محیط‌های سخت

اسفنج کامپوزیت ZIP-8@PDA@PDMS با شکل قابل تغییر، بازدهی بالای تصفیه‌ی آلودگی‌های PM  تحت شرایط دمای بالا و شرایط رطوبت بالا را به دست می‌آورد.

اعتبار: Yukui Gou, Fuzhou University

طراحی‌های فیلتر هوای جدید، قول پتانسیل قوی برای کاربرد در اتومبیل و صنعت را می‌دهند. یک اسفنج کامپوزیت با بازدهی بالا که به طور موثر برای فیلتر ذرات معلق در دمای بالا و محیط‌های با رطوبت بالا توسط یک تیم تحقیقاتی طراحی شده‌اند. این اسفنج با خواص مکانیکی عالی از مواد سازگار با محیط زیست ساخته‌ شده‌ است. این فیلتر پتانسیل بالایی برای کمک به جنگ آلودگی هوا در اتومبیل ها و صنعت دارد.

این کار توسط یک تیم از محققان چینی در دانشگاه Fuzhou ، امروز (۳اکتبر،۲۰۲۲) در مجله ی Particoulogy منتشرشده است.

ذرات معلق ناشی از اگزوز اتومبیل و  دودکش‌های صنعتی یک خطر قابل توجه برای انسان‌ها و محیط‌زیست به وجود می‌آورند. آلودگی ذرات مخصوصا برای انسان‌ها خطرناک هستند چون می‌تواند به سیستم مرکزی عصبی و سیستم تنفسی آسیب واردکند. محققان در تلاشند تا فیلترهای هوای بهتری بسازند تا مشکل آلودگی هوا را حل کند و کیفیت محیط را افزایش‌دهد. تا این نقطه اگرچه فیلترهای درحال‌توسعه در محیط‌های سخت به خوبی اجرا نشده‌اند، جایی که دما و رطوبت بالاست، یا در مواقع نیاز به دوره‌ی طولانی فیلتر، چالش های جدیدی را به همراه داشته‌ است.

برای ساخت یک فیلتر هوای جدید، تیمی از دانشمندان، یک دستگاه جذب ذرات سه بعدی طراحی کرده‌اند. آن‌ها از یک روش الگوی ساده‌ی قربانی استفاده‌کرده‌اند تا یک اسفنج پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان بسازند. سپس آن‌ها پوشش پلی‌دوپامین (PDA)، روی اسکلت اسفنجی با استفاده از روش بارگذاری درجا امتحان‌کردند. سپس تعداد زیادی از ذرات ZIF-8 در پوشش PDA رشد داده‌شده‌اند. ZIF-8 یک چارچوب فلزی-طبیعی، دسته‌ای از مواد نفوذپذیر که از نظر ساختاری و قابلیت تصرف شیمیایی همه کاره هستند. چارچوب فلزی-طبیعی، پتانسیل خوبی برای اسفاده در رشته‌های جذب گاز و تصفیه‌ی هوا نشان‌دادند. منافذ فراوان در اسفنج کامپوزیتی جریان هوای خوبی را فراهم می‌کند و ذرات ZIF-8 بازدهی تصفیه‌ی اسفنج را بهبود می‌بخشد.

ذرات معلق ناشی از اگزوز اتومبیل ها و دودکش‌های صنعتی

ذرات معلق ناشی از اگزوز اتومبیل‌ها و دودکش‌های صنعتی، به متغیرهایی نیازدارد که درمقابل دمای بالا و رطوبت بالا، پایداری و اجزای مکانیکی خوبی داشته‌باشند. تیم، اسفنجشان را در دمای بالا( ۲۵۰درجه‌ی سیلسیوس/ ۴۸۲ درجه‌ی فارنهایت) و رطوبت بالا(۹۰ درصد رطوبت) تست کردند، یعنی شرایطی که یک محیط صنعتی با دمای بالا را شبیه سازی کرده است. نتیجه‌ی دمای بالا و رطوبت، پتانسیل قوی اسفنج کامپوزیتی برای ابزارهای صنعتی را نشان می‌دهد.

تست‌های بیشتر اسفنج کامپوزیتی شرایط موردنیاز برای استفاده در تصفیه‌ی اگزوز اتومبیل را دوبرابر می‌کند. چون اسفنج به راحتی شکل داده می‌شود و پایداری ساختاری دارد، می‌تواند به راحتی در سناریوهای مختلف و موارد مورد نیاز استفاده‌شود. بنابراین محققان اسفنج کامپوزیتی را به منظور پرکردن دهانه‌ی لوله‌ی اگزوز آماده کردند. در تست اگزوز اتومبیل که به اگزوز منتشرشده در اتومبیل ها در حالت عملکرد نرمال دارد، شبیه‌سازی شده، اسفنج کامپوزیتی به کارایی بیشتر از ۹۹% در حذف ذرات معلق رسید. حتی بعد از ۵۶ ساعت تصفیه، اسفنج کامپوزیتی همچنان به کارایی عالی رسید.

Lia Yuekun ، یک پروفسور، در دانشگاه Fuzhou می‌گوید: این مطالعه یک ایده‌ی طراحی فیلترهای هوای با کارایی بالای ۳ بعدی ارائه می‌دهد که می‌تواند با محیط‌های سخت سازگار باشد.

چون اسفنج کامپوزیتی، پایداری ساختاری خوبی دارد و همچنین به راحتی می‌تواند شکل داده‌شود، برای استفاده در ابزارهای محدوده‌ی اگزوز اتومبیل تا دودکش‌های صنعتی تا فن‌های آشپزخانه مناسب است.

Lai می‌گوید:” در قدم بعدی تیم تحقیقاتی ما فیلترهای گازی را جستجو می‌کند که می‌تواند با دماهای بالاتر سازگار باشد. همچنین برای بخش‌های آلوده‌ کننده‌ی هوا نه فقط در زمینه‌ی فیلتر ذرات معلق.”

در این راه محققان باید کاربرد سناریوهای فیلترگاز را گسترش‌ بدهند و همچنین پتانسیل کاربردهای عملی را بالا ببرند. Lai می‌گوید:” هدف نهایی ما دستیابی به یک فیلتر گاز است که می‌تواند در محیط‌های متنوع استفاده شود و کارایی بالای متریال فیلتر با یک تنوع بالای عملکردهاست.

منابع: “Rational designed ZIF-8@PDA@PDMS composite sponge for efficient and sustainable particulate matter filtering under harsh environment” ۳ October 2022, Particuology.

پیام بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *