Iran Occupational Health Journal
سلامت كار ايران
ioh
Medical Sciences
http://ioh.iums.ac.ir
136
journal136
1735-5133
2228-7493
10.61186/ioh
fa
jalali
1399
12
1
gregorian
2021
3
1
18
1
online
1
fulltext
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
<span dir="LTR"></span><span dir="LTR"></span><span dir="LTR"></span><span dir="LTR"></span><strong><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">مقدمه</span></span></strong><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">: 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 (</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">PAN</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">) و نانوذرات اکسید منیزیم (</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">MgO</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">) ساده و پردازش شده با پلاسما در حذف </span></span> <span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">ذرات ریز از جریان هوا میپردازد.</span></span><strong><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;"></span></span></span></strong><br>
<strong><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">روش بررسی</span></span></strong><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">: نانوالیاف از محلول </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">wt %</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> 16 متشکل از پلیمر پلی آکریلونیتریل، نانوذرات اکسید منیزیم (با نسبت 3:1) و حلال </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">N</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">، </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">N</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">-دی متیل فرمامید توسط تکنیک الکتروریسی تولید گردیدند. سطح رویی بخش از نانوالیاف تولید</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">ی تحت پردازش پلاسمای سرد </span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">با منبع تغذیه</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> فرکانس رادیویی </span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">(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 </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">ISO 29463</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> و </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">EN 779</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> انجام گرفت. افت فشار</span></span> <span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">و فاکتور کیفیت برای مدیاهای تولیدی تعیین گردید. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">SEM</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">)، مطالعات ریخت شناسی الیاف و تعیین قطر الیاف صورت گرفت. از الگوریتمهای تجزیه و تحلیل تصاویر </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;"> SEM</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">از طریق نرمافزار</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;"> MATLAB </span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> برای محاسبه درصد تخلخل مدیاها استفاده شد. به منظور تایید حضور نانوذرات اکسید منیزیم در نانوالیاف </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">PAN/MgO</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> الگوی پراش ایکس (</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">XRD</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> از آنها تهیه شد.</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:14.0pt;"></span></span><br>
<strong><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">یافتهها:</span></span></strong> <span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">نانوالیاف </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">PAN/MgO</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> ساده از قطر الیاف (56/65</span></span><span style="font-family:Cambria,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">±</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">38/221 نانومتر) کوچکتری برخوردار بود و انجام پردازش پلاسما باعث افزایش قطر الیاف (62/72</span></span><span style="font-family:Cambria,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">±</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">07/295 نانومتر) شده است. از نظر ریخت شناسی، هر دو نوع نانوالیاف دانهدار و میزان تخلخل سطحی نانوالیاف </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">PAN/MgO</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> 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</span></span><span style="font-family:Cambria,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">±</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">37/90 و 86/8</span></span><span style="font-family:Cambria,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">±</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">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</span></span><span style="font-family:Cambria,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">±</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">22/78 و 33/2</span></span><span style="font-family:Cambria,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">±</span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">00/22 پاسکال و میانگین فاکتور کیفیت آنها برای جمع آوری ذرات 10 تا 1000 نانومتری به ترتیب برابر </span></span><span style="font-family:B Mitra;">029/0 و </span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> 060/0 (پاسکال/1) تعیین شد.</span></span><span style="color:red;"><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"></span></span></span><br>
<strong><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">نتیجه گیری: </span></span></strong><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;">به طور کلی، بیشترین درصد کارایی فیلتراسیون و کمترین میزان افت فشار به ترتیب برای مدیای </span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;">PAN/ MgO</span></span></span><span style="font-family:B Mitra;"><span style="font-size:12.0pt;"> 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.</span></span><span dir="LTR"><span style="font-family:Times New Roman,serif;"><span style="font-size:12.0pt;"></span></span></span>
<br>
<strong>Introduction:</strong> 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.<br>
<strong>Methodology</strong><strong>:</strong> 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.<br>
<strong>Result:</strong> 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.<br>
<strong>Conclusion:</strong> 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