ارزيابي ظرفيت غبارگيري مدياي نانوليفي و توانايي آن در ربايش گرد و غبار مصنوعي

Assessment of Dust Holding Capacity of Nanofiber Media and Its Ability to Capture Synthetic Dust

زمينه و هدف ارزيابي عملكرد فيلتراسيون نانوالياف عمدتا بر پايه تعيين كارايي آن در حذف عددي ذرات در گستره اندازه هاي مختلف است. علي رغم اهميت ظرفيت غبارگيري در عملكرد فيلتراسيون بسترهاي نانو ليفي، كمتر مطالعه اي به اين مهم پرداخته است. در مطالعه حاضر به ارزيابي ظرفيت غبارگيري مدياي نانوليفي و توانايي آن در ربايش گردوغبار مصنوعي، به منظور تعيين قابليت آن در حذف جرمي ذرات با تراكم هاي مختلف پرداخته شده است. درعين حال كارايي اوليه مدياي توليدي در حذف عددي ذرات نيز مورد بررسي قرار مي گيرد. روش ها براي تهيه نانوالياف محلول الكتروريسي 16 درصد وزني از پليمر پلي آكريلونيتريل آماده گرديد. آزمون كارايي اوليه در حذف عددي ذرات مطابق استاندارد 29463 ISO و آزمون ربايش گرد و غبار مصنوعي و يا ارستنس (Arrestance) مطابق استاندارد 779BS EN انجام شد. ويژگي هاي ريخت شناسي (مورفولوژي)، قطر و تخلخل سطحي نانو الياف توليدي با استفاده از تهيه تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي مورد بررسي قرار گرفت. يافته ها نتايج ارزيابي عملكرد مدياي توليدي در حذف عددي ذرات نشان داد كه ميانگين كلي كارايي اوليه براي جمع آوري ذرات 10 تا 1000 نانومتري برابر 19/62 ± 72/06 درصد است. نتايج آزمون ارستنس حاكي از آن بود كه با افزايش جرم ذرات تزريقي در مراحل مختلف بارگذاري، افت فشار مديا و كارايي جمع آوري ذرات افزايش مي يابد. ظرفيت غبارگيري و ميزان ارستنس مديا براي افت فشار نهايي 265 پاسكال، به ترتيب حدود 180 ميلي گرم و 99/86 درصد محاسبه گرديد. ميانگين كلي ارستنس نيز بعد از 6 مرحله بارگذاري حدود 99/86 درصد محاسبه گرديد. نتايج مشخصات ريخت شناسي نانو الياف توليدي نشان داد كه ميانگين قطر الياف 380 نانومتر و با ضريب تغييرت 1/20، از نظر مورفولوژي الياف غيريكنواخت و تخلخل سطحي آن 51 درصد تعيين گرديد. نتيجه گيري كارايي جمع آوري و ظرفيت غبارگيري مناسب در كنار ضخامت كم مدياهاي نانو ليفي، قابليت به كارگيري آن ها را در مباحث فيلتراسيون هوا مشخص تر مي نمايد.

Background and Aim: Evaluation of the performance of these products is mainly based on their efficiency in numerical removal of particles in the range of different sizes. While the most important features of filters are the dust holding capacity, and the ability to remove the mass of particles with different densities, fewer studies have addressed this issue. Therefore, the present study evaluates the dust holding capacity of nanofiber media and its ability to capture synthetic dust to determine its ability to remove the mass of particles with different densities. At the same time, the initial efficiency of the fabricated media in the numerical removal of particles is also examined. Methods: For producing nanofibers, a 16% w/w electrospinning solution of polyacrylonitrile polymer was prepared. The initial efficiency test in numerical removal of particles was performed according to ISO 29463 standard and the BS EN 779 standard was used for synthetic dust capture or arrestance test. Morphological characteristics, diameter, and surface porosity of the produced nanofibers were investigated using scanning electron microscopy. Results: The investigation of the numerical removal of particles by the produced media showed that the average initial efficiency for collecting particles from 10 to 1000 nm was 72.06 ± 19.62%. The results of the arrestance test showed that with increasing the mass of injected particles in different loading stages, the media pressure drop also increases. The dust holding capacity and the arrestance of the media for the final pressure drop of 265 Pascal were calculated to be about 180 mg and 99.86%, respectively. The total mean of arrestance was calculated to be about 99.86% after 6 loading steps. The morphological characterization of the produced nanofibers showed that the average diameter of the fibers was 380 nm with a coefficient of variation of 1.20, the morphology of nanofibers was non-uniform, and the surface porosity was determined to be 51%. Conclusion: Proper collection efficiency and dust holding capacity, along with the low thickness of nanofiber media, make their applicability more specific in air filtration properties.