دستاورد محققان چینی؛

تصفیه‌کننده‌های پیشرفته هوا با استفاده از نانومواد ضدعفونی‌کننده جدید

محققان چینی با کمک فناوری نانو مواد جدیدی را پیشنهاد کرده‌اند که اکسید‌های گوگرد و نیتروژن را از هوا در دمای محیط حذف می‌کنند.

کد خبر: ۹۷۵۲۰۶

شنبه - ۱۵ آبان ۱۴۰۰ / November 06, 2021

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو، فرصت‌های جدیدی را برای حذف ذرات ریز و آلاینده‌های گازی از هوای اطراف و کاهش خطرات مرتبط با سلامتی ایجاد کرده است. پیامد‌های انتشار آلاینده‌ها بروز بیشتر بیماری‌های قلبی و تنفسی است که توسط تحقیقات سم‌شناسی مختلف نشان داده شده است. برای کاهش غلظت ذرات معلق در مراکز شهری، بررسی‌های شیمیایی روی ذرات زیر ۲٫۵ میکرون و مطالعات شناسایی منابع آلاینده، نشان داده است که باید محدودیت‌های انتشار ترکیبات آلی فرار (VOCs)، اکسید‌های نیتروژن و گوگرد انجام شود.

در حالی که سطوح ذرات زیر ۲٫۵ میکرون اتمسفر بسیار زیاد است، گردش هوای بیرون ممکن است تأثیر مضری بر کیفیت هوای داخل ساختمان داشته باشد. در داخل ساختمان نیز تجزیه بی‌هوازی اجزای مبلمان، نقاشی، فرش، مصالح ساختمانی و منسوجات، به ویژه در خانه‌های مدرن یا اخیراً بازسازی شده با تهویه ناکافی، می‌تواند به طور قابل توجهی بر کیفیت هوا داخل ساختمان تأثیر بگذارد.

پیشرفت‌های اخیر در فناوری نانو، فرصت‌های باورنکردنی را برای استفاده از نانومواد برای حذف آلاینده‌ها باز کرده است. نانومواد مساحت سطحی بیشتری را ارائه می‌دهند و ویژگی‌های مغناطیسی، الکتریکی و کاتالیزوری بسیار متفاوتی را نشان می‌دهند که آن‌ها را برای تصفیه، جذب، فیلتراسیون و فوتوکاتالیست در مقایسه با ذرات بزرگ‌تر مناسب کرده است.

نانومواد در حال حاضر در فیلترکردن ذرات، جذب گاز، حذف باکتری‌ها و تولید کاتالیزور مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها در دستگاه‌های مختلف تصفیه برای به حداقل رساندن ذرات معلق و سایر آلاینده‌ها مانند VOC و NOx استفاده شده‌اند.

برخلاف فیلتر‌های هوای چند لایه معمولی، فیلتر‌های هوای نانوالیافی دارای سطح و تخلخل بالا بوده که منجر به کاهش فشار و مقاومت جریان هوا می‌شود. این مواد نیازی به پمپ‌های با ظرفیت بالا ندارند. عملکرد فیلتر تحت تأثیر راندمان فیلتراسیون و همچنین افت فشار است. بهینه‌سازی اثر فیلتراسیون نانوالیاف با افزایش قطبیت و بار‌های الکترواستاتیک سطوح در پلیمر‌های مورد استفاده برای ایجاد آن‌ها، یک راهبرد رایج است. اجزای فعال را می‌توان در پلیمر‌های مورد استفاده برای تولید نانوالیاف گنجاند تا قابلیت‌های خاص مختلفی را ارائه دهد.

در تحقیقی دیگر، یک نانو ژنراتور تریبوالکتریک در یک فیلتر هوای متشکل از پلیمر الکتروریسی شده با سیم‌های پوشش داده شده از فولاد ضدزنگ قرار داده شد تا بتواند انرژی مورد نیاز فیلتر توسط خود فیلتر تامین شود. هنگامی که این فیلتر با یک ماده فعال فوتوکاتالیست جفت شد، نتایج برجسته‌ای از نظر جذب PM ۲.۵ و تجزیه فرمالدئید نشان داد. ماسک‌های صورت و مواد مورد استفاده در پنجره که از نانوکامپوزیت‌ها و منسوجات نبافته تولید شده‌اند، برای کاربرد‌های دنیای واقعی به منظور حفاظت از سلامت عمومی با جلوگیری از نفوذ PM ۲.۵ از خارج به داخل فضای مورد نظر، ایجاد شده‌اند.

فرآیند جذب یک روش غیر مخرب برای حذف آلاینده‌های گازی از هوا است. این فناوری می‌تواند شامل دو مکانیسم مجزا باشد: جذب شیمیایی (کووالانسی) و جذب فیزیکی (غیرکووالانسی).

به نظر می‌رسد که مواد کربنی در اشکال مختلف، بیشترین جاذب مورد استفاده برای حذف VOC باشند. از سوی دیگر، اکسید گرافن ممکن است در انواع ساختار‌ها به عنوان یک بستر فلزی برای کاتالیزور‌ها استفاده شود که برای جذب و تجزیه همزمان VOCs طراحی شده‌اند.

اگرچه توسعه فناوری تصفیه هوا بر اساس نانومواد موانع عملی متعددی پیش رو داشته باشد، با این حال به نظر می‌رسد شانس زیادی برای دستیابی به اهداف نهایی وجود دارد. انتقال جرم ناکافی و زمان قرار گرفتن بیشتر در معرض آلاینده‌ها بر روی سطح فوتوکاتالیست می‌تواند کارایی آن‌ها را به شدت محدود کند. استفاده از کمپرسور یا فن در این دستگاه‌ها برای هدایت هوا بر روی سطح فوتوکاتالیست ممکن است، این مشکلات را حل کند.

فناوری نانو چندین مزیت از جمله شرایط کاری مطلوب، نیاز به حداقل تجهیزات و هزینه‌های جاری ارزان را به دنبال دارد.