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生分解性CA/CPBエレクトロスピンナノファイバーで空気中のナノ粒子を効率的に保持します
Biodegradable CA/CPB electrospun nanofibers for efficient retention of airborne nanoparticles.
PMID: 32834561 PMCID: PMC7366959. DOI: 10.1016/j.psep.2020.07.024.
抄録
工業化プロセスの増加は、大気中への汚染物質の排出量の増加をもたらしました。同時に、エアロゾルろ過の進歩に対する需要は、より持続可能な技術に向かって進化しています。エレクトロスピニングは、それが異なる添加剤でポリマーナノファイバーを製造することができ、また、空気ろ過材料のための望ましい特徴である小さな細孔サイズと繊維径を得ることができるようになってから、注目を集めています。したがって、本研究では、エアロゾルナノ粒子の保持のためにエレクトロスピニング技術によって製造されたセルロースアセテート（CA）ナノファイバーとカチオン界面活性剤セチルピリジニウムブロマイド（CPB）のろ過性能を評価することを目的としている。塩化ナトリウム(NaCl)エアロゾル粒子(直径7〜300nm)の圧力損失と捕集効率の測定は、スキャニングモビリティー粒子サイザー(SMPS)を用いて行った。使用した電気紡糸ナノファイバーの平均直径は２３９ｎｍであり、１１３から３９８ｎｍの範囲であった。実験結果は、ナノファイバーが、ブラックカーボン（ＢＣ）および新規コロナウイルスを含むことができるエアロゾルナノ粒子（約１００％）に対して良好な透過性（１０ｍ）および高効率濾過を示したことを示した。圧力損失は1.6cm sで1.8kPaであり、これはいくつかの高効率ナノファイバーフィルターで報告されているのと同様である。また、空気中に存在するBC粒子も保持しており、375nmでは約90%、880nmでは約60%であった。最後に、本研究は、再生可能で、毒性のない生分解性があり、潜在的な抗菌特性を持つマスク用の室内空気フィルターおよびフィルター媒体の将来の設計のための情報を提供しました。
The increase of the industrialization process brought the growth of pollutant emissions into the atmosphere. At the same time, the demand for advances in aerosol filtration is evolving towards more sustainable technologies. Electrospinning is gaining notoriety, once it enables to produce polymeric nanofibers with different additives and also the obtaining of small pore sizes and fiber diameters; desirable features for air filtration materials. Therefore, this work aims to evaluate the filtration performance of cellulose acetate (CA) nanofibers and cationic surfactant cetylpyridinium bromide (CPB) produced by electrospinning technique for retention of aerosol nanoparticles. The pressure drop and collection efficiency measurements of sodium chloride (NaCl) aerosol particles (diameters from 7 to 300 nm) were performed using Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS). The average diameter of the electrospun nanofibers used was 239 nm, ranging from 113 to 398 nm. Experimental results indicated that the nanofibers showed good permeability (10 m) and high-efficiency filtration for aerosol nanoparticles (about 100 %), which can include black carbon (BC) and the new coronavirus. The pressure drop was 1.8 kPa at 1.6 cm s, which is similar to reported for some high-efficiency nanofiber filters. In addition, it also retains BC particles present in air, which was about 90 % for 375 nm and about 60 % for the 880 nm wavelength. Finally, this research provided information for future designs of indoor air filters and filter media for facial masks with renewable, non-toxic biodegradable, and potential antibacterial characteristics.
© 2020 Institution of Chemical Engineers. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.