Iran Occupational Health Journal

fa مقایسه عملکرد فیلتراسیون نانوالیاف PAN/MgO ساده و پردازش شده با پلاسما در حذف ذرات 1000-10 نانومتری از جریان هوا COMPARISON OF FILTRATION PERFORMANCE BETWEEN NEAT AND PLASMA-TREATED PAN / MGO NANOFIBERS IN THE REMOVAL OF 10 TO 1000 NM PARTICLES تکنولوژیهای نوین تصفیه هوا(نانو و پلاسما) New air purification technologies (nano and plasma) پژوهشي Research مقدمه: نانو الیاف به خودی خود نرم و شکننده است و در تلاش برای حمایت خوب ساختاری معمولاً بر روی یک زیرلایه سفت نشانده می شوند. با این حال، یکی از چالش‌های عمده در ساختارهای اینچنینی، چسبندگی خوب لایه نانوالیاف بر روی زیرلایه است که در این خصوص پردازش پلاسما به عنوان یک روش پاک و سازگار با محیط زیست برای اصلاح سطح تلقی می‌گردد . مطالعه حاضر به مقایسه عملکرد  فیلتراسیون نانوالیاف هیبریدی پلی آکریلونیتریل (PAN) و نانوذرات اکسید منیزیم (MgO) ساده و پردازش شده با پلاسما در حذف  ذرات ریز از جریان هوا می‌پردازد. روش بررسی: نانوالیاف از محلول wt % 16 متشکل از پلیمر پلی آکریلونیتریل، نانوذرات اکسید منیزیم  (با نسبت 3:1) و حلال  N، N-دی متیل فرمامید توسط تکنیک الکتروریسی تولید گردیدند. سطح رویی بخش از نانوالیاف تولیدی تحت پردازش پلاسمای سرد با منبع تغذیه فرکانس رادیویی (56/13 مگاهرتز با توان 20 وات) ، گاز تشکیل‌دهنده آرگون و فشار عملیاتی 2/0 تور قرار گرفتند. آزمون کارایی اولیه در حذف عددی ذرات مطابق استاندارد ISO 29463 و EN 779 انجام گرفت.  افت فشار و فاکتور کیفیت برای مدیاهای تولیدی تعیین گردید. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، مطالعات ریخت شناسی الیاف و تعیین قطر الیاف صورت گرفت. از الگوریتم‌های تجزیه و تحلیل تصاویر  SEMاز طریق نرم‌افزار MATLAB  برای محاسبه درصد تخلخل مدیاها استفاده شد. به منظور تایید حضور نانوذرات اکسید منیزیم در نانوالیاف PAN/MgO الگوی پراش ایکس (XRD از آنها تهیه شد. یافته‌ها: نانوالیاف PAN/MgO ساده از قطر الیاف (56/65±38/221 نانومتر) کوچکتری برخوردار بود و انجام پردازش پلاسما باعث افزایش قطر الیاف (62/72±07/295 نانومتر)  شده است. از نظر ریخت شناسی، هر دو نوع نانوالیاف دانه‌دار و میزان تخلخل سطحی نانوالیاف PAN/MgO ساده و پردازش شده به ترتیب 41 و 48 درصد بود. نتایج ارزیابی عملکرد مدیاهای تولیدی در حذف عددی ذرات نشان داد که میانگین کارایی اولیه مدیای ساده و پردازش شده به ترتیب 07/6±37/90 ‌و 86/8±60/73 درصد برای جمع آوری ذرات 10 تا 1000 نانومتری محاسبه گردید. حداقل میانگین کارایی (%60/81) و حداکثر میانگین کارایی (%89/97)  مدیای ساده به ترتیب مربوط به سایز ذره 8/101 نانومتر و 900 نانومتر بود.  حداقل میانگین کارایی (%57/51) و حداکثر میانگین کارایی (%25/99) مدیای پردازش شده به ترتیب مربوط به سایز ذره 8/101 نانومتر و 900 نانومتر بود.  میانگین افت فشار اولیه مدیای ساده و پردازش شده در سرعت سطحی آزمون به ترتیب 11/3±22/78 و  33/2±00/22 پاسکال و میانگین فاکتور کیفیت آنها برای جمع آوری ذرات 10 تا 1000 نانومتری به ترتیب برابر 029/0 و  060/0 (پاسکال/1) تعیین شد. نتیجه گیری: به طور کلی، بیشترین درصد کارایی فیلتراسیون و کمترین میزان افت فشار به ترتیب برای مدیای PAN/ MgO ساده و پردازش شده بدست آمد. با این حال بالاترین فاکتور کیفیت متعلق به مدیای پردازش شده بود. با انجام پردازش پلاسما اگرچه کارایی جمع آوری ذرات کاهش پیدا کرد ولی با کاهش چشمگیر افت فشار مدیا در نهایت فاکتور کیفیت نسبت به مدیای ساده میزان قابل توجه‌تری را بدست آورد. Introduction: The present study aimed to compare the filtration performance between neat hybrid electrospun nanofibers consisting of polyacrylonitrile (PAN) polymer and magnesium oxide (MgO) nanoparticles and plasma treated ones in removing fine particles from the air stream. Methodology: The upper surface of the nanofibers were processed by cold-plasma with a radio frequency power supply (13.56 MHz with a power of 20 watts), argon gas and operating pressure of 0.2 torr. Initial efficiency tests for numerical removal of particles have been done in accordance with standards ISO 29463 and EN 779. Pressure drop and quality factor were determined for the fabricated media. In order to confirm the presence of magnesium oxide nanoparticles in the nanofibers, X-ray diffraction pattern (XRD) was prepared. Analysis algorithms of SEM images were used to calculate the porosity of filters using MATLAB software. Result: The mean initial efficiency of neat and plasma-treated media was 90.77 ± 6.7 % and 73.66 ± 8.86 % for collecting particles from 10 to 1000 nm, respectively. The initial mean pressure drop of the neat and treated media at the test face velocity was 78.22 ± 3.11 pa and 22.00 ± 2.33 pa, respectively, and their mean quality factor for collecting 10 to 1000 nm particles was 0.029 and 0.010 (Pascal/1), respectively. Conclusion: By performing plasma treatment, collection efficiency of particle decreased, but with a significant decrease in pressure drop, so neat media ultimately presented the higher score of quality factor than treated one فیلتراسیون, نانوالیاف, پردازش پلاسما, عملکرد, نانوذرات Filtration, nanofiber, plasma-treated, performance, nanoparticle 45 62 http://ioh.iums.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1425-6&slc_lang=fa&sid=1 Farideh Golbabaei فریده گل بابایی fgolbabaei@sina.tums.ac.ir 13600319475328460038774 13600319475328460038774 No Tehran University of Medical Sciences,Department of Occupational Health, School of Public Health, دانشگاه علوم پزشکی تهران،گروه بهداشت حرفه‌ای، دانشکده بهداشت Majid Habibi Mohraz مجید حبیبی محرز majidmohraz@gmail.com 13600319475328460038775 13600319475328460038775 No Hamedan University of Medical Sciences,Department of Occupational Health, School of Public Health دانشگاه علوم پزشکی همدان،گروه مهندسی بهداشت حرفه‌ای، دانشکده بهداشت Rasoul Yarahmadi رسول یاراحمدی yarahmadi.r@iums.ac.ir 13600319475328460038776 13600319475328460038776 No Iran University of Medical Sciences,Department of Occupational Health, School of Public Health دانشگاه علوم پزشکی ایران،گروه بهداشت حرفه‌ای، دانشکده بهداشت Asghar Sadighzadeh اصغر صدیق زاده sadighzadeh@yahoo.com 13600319475328460038777 13600319475328460038777 No Atomic Energy Organization,Nuclear Fusion Research Center سازمان انرژی اتمی،مرکز تحقیقات گداخت هسته‌ای Hamzeh Mohammadi حمزه محمدی arash5h@yahoo.com 13600319475328460038778 13600319475328460038778 No Tehran University of Medical Sciences,Department of Occupational Health, School of Public Health دانشگاه علوم پزشکی تهران،گروه بهداشت حرفه‌ای، دانشکده بهداشت، Somayeh Farhang Dehghan سمیه فرهنگ دهقان somayeh.farhang@gmail.com 13600319475328460038779 13600319475328460038779 Yes Shahid Beheshti University of Medical Sciences,Daneshjoo Blvd, Velenjak St., Shahid Chamran Highway دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی،گروه مهندسی بهداشت حرفه‌ای و ایمنی کار، دانشکده بهداشت و ایمنی