توصيفگر ها :
فيلتراسيون , بيبافت پلياستر , نانوذرات ZIF-8 , اصلاح سطح , ذرات معلق
چكيده فارسي :
در سالهاي اخير افزايش آلودگي هوا و ذرات معلق به يكي از چالشهاي جدي براي سلامت عمومي تبديل شده است. استفاده از فيلترهاي بيبافت پليمري بهعنوان بسترهاي فيلتراسيون، به دليل وزن كم، انعطافپذيري و قابليت توليد انبوه بسيار مورد توجه قرار گرفته است. با اين حال، راندمان پايين در حذف ذرات معلق، محدوديتي اساسي در كاربرد آنها ايجاد ميكند. در اين پژوهش بهمنظور ارتقاء كارايي فيلتراسيون، نانوذرات زئوليت ايميدازولات -8 (ZIF-8) بر روي بستر بيبافت پلياستر سنتز و تثبيت شده است. جهت مشخصهيابي و ارزيابي فيلترهاي اصلاحشده از آزمونهاي FTIR، XRD، SEM و همچنين آزمون جذب/واجذب نيتروژن استفاده شد. نتايج FTIR و XRD حضور پيكهاي مشخصه و ساختار بلوري ZIF-8 را در نمونههاي اصلاحشده تأييد كردند. همچنين آزمون جذب/واجذب نيتروژن بر اساس تئوري BET بيانگر افزايش چشمگير سطح ويژه بستر اصلاحشده بود. دادههاي آزمون فيلتراسيون بر اساس استاندارد EN 779 براي فيلتري با وزن مخصوص 350 گرم بر متر مربع نشان داد كه راندمان حذف ذرات در محدوده 5/2 تا 10 ميكرومتر در نمونه اصلاحشده بهطور قابلتوجهي افزايش يافته و براي ذرات 10 ميكرون به بيش از 88 درصد رسيده است. علاوه بر اين، راندمان فيلتراسيون در محدوده ذرات 3/0 تا 5/2 ميكرومتر نيز افزايش يافته و در سطح قابل قبول قرار گرفته است. آزمون مذكور نشان داد كه نمونه اصلاحشده داراي ميانگين راندمان فيلتراسيون 8/70 درصد و افت فشار 8/73 پاسكال است كه اين مقادير بيانگر تعادل مطلوب ميان كارايي فيلتراسيون و عبور جريان هوا است. اين پژوهش علاوه بر تأييد ساختار و ويژگيهاي بستر اصلاحشده، نشان داد كه بهكارگيري نانوذرات ZIF-8 ميتواند رويكردي پايدار و مقرونبهصرفه در توسعه فيلترهاي نوين باشد. نتايج بهدستآمده افقهاي تازهاي براي استفاده از اين فيلترها در مقياس صنعتي و همچنين بهبود كيفيت هواي محيطهاي شهري و صنعتي فراهم ميكند. در نهايت، دستاوردهاي اين تحقيق ميتواند مبنايي براي مطالعات آينده در زمينه طراحي فيلترهاي پيشرفته با راندمان بالا و افت فشار كنترلشده قرار گيرد.
چكيده انگليسي :
In recent years, the rise in air pollution and the presence of fine particulate matter (PM2.5 and PM10) have become critical public health concerns. Nonwoven polymer filters, due to their lightweight, flexibility, and mass-production potential, have garnered significant attention as filtration media. However, their limited efficiency in removing fine particles presents a major challenge for their widespread application. In this study, to improve filtration efficiency, ZIF-8 nanoparticles were synthesized onto a polyester nonwoven substrate. The modified substrate was characterized using FTIR, XRD, FESEM, and nitrogen adsorption/desorption tests. FTIR and XRD results confirmed the presence of characteristic peaks and the crystalline structure of ZIF-8 in the modified substrate. Additionally, nitrogen adsorption/desorption tests, based on BET theory, showed a significant increase in the specific surface area of the modified substrate. Filtration performance, according to the EN 779 standard, indicated a substantial improvement in particle removal efficiency in the range of 2.5 to 10 micrometers, with the efficiency for 10-micron particles reaching over 88%. Moreover, filtration efficiency in the 0.3 to 2.5 micrometers range also improved, achieving an acceptable level. The modified substrate exhibited an average filtration efficiency of 70.8% and a pressure drop of 73.8 Pascals, reflecting an optimal balance between filtration performance and airflow resistance. This research demonstrates that the incorporation of ZIF-8 nanoparticles offers a sustainable and cost-effective approach for the development of advanced filters. The findings pivotal the way for potential industrial applications and improved air quality in urban and industrial environments. Ultimately, this study provides a basis for future research into designing high-performance filters with controlled pressure drop and superior filtration efficiency.