فناوری نانو- مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف برای فیلتراسیون ذرات- مشخصهیابی، عملکرد و روشهای آزمون
Nanotechnology – Air filter media containing nanofibres for filtration of particles - Characterization, performance and test methods
شماره:
21008
سال انتشار:
1398
ذرات معلق در هوا اندازههای مختلفی دارند آسیب رسانی این ذرات صرف نظر از ماهیت شیمیایی آنها با اندازه آنها ارتباط دارد لذا با توجه به پیشرفت صنعت در حوزه فناوری نانو و صنعتی شدن روزافزون شهرها در کشور افزایش آلودگی هوا معضلی است که روز به روز بیشتر باید به آن توجه کرد. در نتیجه استفاده از فیلترهای هوای رایج در بازار اثر زیادی در پیشگیری ورود این دسته ذرات به سامانه دستگاههایی مانند خودروها، توربینهای گازی وسایل محافظت شخصی جمعکنندههای غبار ندارند در نتیجه بهتر است در این دستگاهها از فیلترهایی با قابلیت فیلتراسیون بالاتر استفاده شود.
مدیای فیلتر نقش بسیار مهمی در عملکرد فیلتراسیون گونههای مختلفی از فیلتر بازی میکند. امروزه به شکل متداولی از فیلترهای الکترواستاتیکی جهت افزایش بازدهی فیلترهای معمولی استفاده میشود. مشکل عمده این نوع فیلترها در این است که پس از رسیدن به نقطه اشباع چون نوع سازوکار فیلتراسیون ذرات آنها الکترواستاتیکی است، بازدهی به شدت کاهش پیدا میکند. به همین جهت امروزه صنایع مرتبط طبقه بندی فیلتری جدیدی معرفی کردهاند به نام فیلترهای هوا حاوی نانوالیاف، در این نوع فیلترها بدون افزایش محسوس افت فشار بازدهی بهبود یافته است.
در سالهای اخیر مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف به شکل گستردهای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. در نتیجه استفاده از فیلترهای حاوی نانوالیاف بهعنوان یکی از روشهای فیلتراسیون با بازدهی بالا اولیه و نهایی افت فشار پایین قابلیت تمیز شوندگی اقتصادی بودن و بهبود تبدیل انرژی در موتورهای احتراقی و کمپرسورها متداول شده است مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف معمولا با پوشش دادن یک یا چند نوع نانوالیاف پلیمری بسپاری بر سطح منسوج بی بافت دارای تخلخل، تولید میشود.
روشهای گوناگونی مانند الکتروریسی تیروریسی و غیره برای تولید مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف استفاده میشود. با توجه به فرایند تولید نانوالیاف میتواند ساختار بلوری چگالی سطحی، ریخت شناسی و قطر متفاوتی داشته باشد به طور معمول از نانوالیافهای پلیمری مانند پلی آمید پلی وینیلیدین فلوراید پلی اکریلونیتریل و پلی یورتان در تولید مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف استفاده میشود. نانوالیاف میتواند بر انواع گوناگونی از بسترههای بیبافت و بافته پوشش داده شود علاوه بر این نانوالیاف تولید شده میتواند شامل نانوالیاف سرامیکی چندسازه پلیمری سرامیکی و حاوی نانوذرات معدنی برای ایجاد عملکردی ویژه باشد. نانوالیاف به دلیل خصوصیاتی همانند سطح ویژه مؤثر و تخلخل بالا و همچنین ایجاد جریان لغزشی در برابر هوای عبوری گزینه مناسبی برای ساخت بسترهای فیلتر کننده ذرات زیر میکرونی میباشند. قطر نانوالیاف به شکل قابل توجهی کمتر از قطر میکروالیافی است که عموما در فیلترها استفاده میشود. این ویژگی به سازوکار اینرسی و رهگیری امکان بیشتری برای بهبود بازدهی فیلتراسیون میدهد. سازوکار اینرسی زمانی اتفاق میافتد که به دلیل اینرسی ذره ناخالصی از جریان هوا جدا میشود و رهگیری نیز زمانی اتفاق میافتد که یک ذره اینرسی کافی را ندارد تا از جریان هوا جدا شود اما به اندازه کافی به لیف نزدیک میشود تا اینکه نیروهای طبیعی ذره را به لیف بچسباند اثر جریان لغزش در فیلترهای رایج اتفاق نمیافتد و این سازوکار در مدیای فیلتر حاوی نانوالیاف به دلیل کوچک بودن اندازه الیاف اتفاق میافتد این اثر باعث گذر مقدار بیشتری از ذرات آلودگی در نزدیکی سطح نانوالیاف میشود. همین امر عامل افزایش بازدهی سازوکار اینرسی و رهگیری است در نتیجه توانایی فیلتراسیون غشاء نانوالیاف در افت فشار یکسان در مقایسه با میکروالیاف، افزایش پیدا میکند.
علاوه بر این، سطح ویژه مؤثر بسیار بالای نانوالیاف در تسهیل جذب آلودگی هوا نقش بسزایی ایفا میکند. تمام ویژگیهای ذکر شده در تولید محدوده وسیعی از فیلترهای هوای حاوی نانوالیاف در فیلتراسیون هوا اثر گذار است حائز اهمیت است که چنین عملکرد فیلتراسیونی به مشخصات و ویژگیهای گوناگونی از نانوالیاف پوشش داده شده وابسته است. از جمله این مشخصات میتوان به ریخت شناسی و قطر نانوالیاف موجود در مدیای فیلترهای هوا اشاره کرد. علاوه بر این چگالی سطحی گرماژ که در مدیای فیلترهای هوای رایج، حائز اهمیت نیست و در استانداردهای مرتبط با فیلتر ذکر نشده است. برای این طبقه از مدیای فیلترهای هوا میتواند در نظر گرفته شود. لذا الزامات جدیدی را باید برای تولید مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف رعایت کرد و هدف از تدوین این استاندارد بیان الزاماتی است که در استانداردهای پیشین عنوان و بحث نشده است.
مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف در این استاندارد تنها زمانی قابل تایید است که روشهای آزمون برای مجموعه مدیای فیلتر هوا و یا بخشهایی از آن با موفقیت انجام شده باشد این استاندارد ارتباط بین فروشنده و خریدار را تسهیل میکند.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این استاندارد مشخصه یابی و عملکرد مدیای فیلتر هوای حاوی نانوالیاف و روشهای آزمون مربوطه برای فیلتراسیون ذرات است. علاوه براین مشخصات ساختاری فیزیکی و شیمیایی نانوالیاف استفاده شده در مدیای فیلترهای هوا و روشهای اندازه گیری برای تک تک مشخصات نیز در این استاندارد مورد بررسی قرار میگیرد.
شماره استاندارد ملی ایران:
21008
سال انتشار:
1398
فناوری نانو- مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف برای فیلتراسیون ذرات- مشخصهیابی، عملکرد و روشهای آزمون
Nanotechnology – Air filter media containing nanofibres for filtration of particles - Characterization, performance and test methods
ذرات معلق در هوا اندازههای مختلفی دارند آسیب رسانی این ذرات صرف نظر از ماهیت شیمیایی آنها با اندازه آنها ارتباط دارد لذا با توجه به پیشرفت صنعت در حوزه فناوری نانو و صنعتی شدن روزافزون شهرها در کشور افزایش آلودگی هوا معضلی است که روز به روز بیشتر باید به آن توجه کرد. در نتیجه استفاده از فیلترهای هوای رایج در بازار اثر زیادی در پیشگیری ورود این دسته ذرات به سامانه دستگاههایی مانند خودروها، توربینهای گازی وسایل محافظت شخصی جمعکنندههای غبار ندارند در نتیجه بهتر است در این دستگاهها از فیلترهایی با قابلیت فیلتراسیون بالاتر استفاده شود.
مدیای فیلتر نقش بسیار مهمی در عملکرد فیلتراسیون گونههای مختلفی از فیلتر بازی میکند. امروزه به شکل متداولی از فیلترهای الکترواستاتیکی جهت افزایش بازدهی فیلترهای معمولی استفاده میشود. مشکل عمده این نوع فیلترها در این است که پس از رسیدن به نقطه اشباع چون نوع سازوکار فیلتراسیون ذرات آنها الکترواستاتیکی است، بازدهی به شدت کاهش پیدا میکند. به همین جهت امروزه صنایع مرتبط طبقه بندی فیلتری جدیدی معرفی کردهاند به نام فیلترهای هوا حاوی نانوالیاف، در این نوع فیلترها بدون افزایش محسوس افت فشار بازدهی بهبود یافته است.
در سالهای اخیر مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف به شکل گستردهای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته است. در نتیجه استفاده از فیلترهای حاوی نانوالیاف بهعنوان یکی از روشهای فیلتراسیون با بازدهی بالا اولیه و نهایی افت فشار پایین قابلیت تمیز شوندگی اقتصادی بودن و بهبود تبدیل انرژی در موتورهای احتراقی و کمپرسورها متداول شده است مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف معمولا با پوشش دادن یک یا چند نوع نانوالیاف پلیمری بسپاری بر سطح منسوج بی بافت دارای تخلخل، تولید میشود.
روشهای گوناگونی مانند الکتروریسی تیروریسی و غیره برای تولید مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف استفاده میشود. با توجه به فرایند تولید نانوالیاف میتواند ساختار بلوری چگالی سطحی، ریخت شناسی و قطر متفاوتی داشته باشد به طور معمول از نانوالیافهای پلیمری مانند پلی آمید پلی وینیلیدین فلوراید پلی اکریلونیتریل و پلی یورتان در تولید مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف استفاده میشود. نانوالیاف میتواند بر انواع گوناگونی از بسترههای بیبافت و بافته پوشش داده شود علاوه بر این نانوالیاف تولید شده میتواند شامل نانوالیاف سرامیکی چندسازه پلیمری سرامیکی و حاوی نانوذرات معدنی برای ایجاد عملکردی ویژه باشد. نانوالیاف به دلیل خصوصیاتی همانند سطح ویژه مؤثر و تخلخل بالا و همچنین ایجاد جریان لغزشی در برابر هوای عبوری گزینه مناسبی برای ساخت بسترهای فیلتر کننده ذرات زیر میکرونی میباشند. قطر نانوالیاف به شکل قابل توجهی کمتر از قطر میکروالیافی است که عموما در فیلترها استفاده میشود. این ویژگی به سازوکار اینرسی و رهگیری امکان بیشتری برای بهبود بازدهی فیلتراسیون میدهد. سازوکار اینرسی زمانی اتفاق میافتد که به دلیل اینرسی ذره ناخالصی از جریان هوا جدا میشود و رهگیری نیز زمانی اتفاق میافتد که یک ذره اینرسی کافی را ندارد تا از جریان هوا جدا شود اما به اندازه کافی به لیف نزدیک میشود تا اینکه نیروهای طبیعی ذره را به لیف بچسباند اثر جریان لغزش در فیلترهای رایج اتفاق نمیافتد و این سازوکار در مدیای فیلتر حاوی نانوالیاف به دلیل کوچک بودن اندازه الیاف اتفاق میافتد این اثر باعث گذر مقدار بیشتری از ذرات آلودگی در نزدیکی سطح نانوالیاف میشود. همین امر عامل افزایش بازدهی سازوکار اینرسی و رهگیری است در نتیجه توانایی فیلتراسیون غشاء نانوالیاف در افت فشار یکسان در مقایسه با میکروالیاف، افزایش پیدا میکند.
علاوه بر این، سطح ویژه مؤثر بسیار بالای نانوالیاف در تسهیل جذب آلودگی هوا نقش بسزایی ایفا میکند. تمام ویژگیهای ذکر شده در تولید محدوده وسیعی از فیلترهای هوای حاوی نانوالیاف در فیلتراسیون هوا اثر گذار است حائز اهمیت است که چنین عملکرد فیلتراسیونی به مشخصات و ویژگیهای گوناگونی از نانوالیاف پوشش داده شده وابسته است. از جمله این مشخصات میتوان به ریخت شناسی و قطر نانوالیاف موجود در مدیای فیلترهای هوا اشاره کرد. علاوه بر این چگالی سطحی گرماژ که در مدیای فیلترهای هوای رایج، حائز اهمیت نیست و در استانداردهای مرتبط با فیلتر ذکر نشده است. برای این طبقه از مدیای فیلترهای هوا میتواند در نظر گرفته شود. لذا الزامات جدیدی را باید برای تولید مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف رعایت کرد و هدف از تدوین این استاندارد بیان الزاماتی است که در استانداردهای پیشین عنوان و بحث نشده است.
مدیای فیلتر هوا حاوی نانوالیاف در این استاندارد تنها زمانی قابل تایید است که روشهای آزمون برای مجموعه مدیای فیلتر هوا و یا بخشهایی از آن با موفقیت انجام شده باشد این استاندارد ارتباط بین فروشنده و خریدار را تسهیل میکند.
هدف از تدوین این استاندارد
هدف از تدوین این استاندارد مشخصه یابی و عملکرد مدیای فیلتر هوای حاوی نانوالیاف و روشهای آزمون مربوطه برای فیلتراسیون ذرات است. علاوه براین مشخصات ساختاری فیزیکی و شیمیایی نانوالیاف استفاده شده در مدیای فیلترهای هوا و روشهای اندازه گیری برای تک تک مشخصات نیز در این استاندارد مورد بررسی قرار میگیرد.