ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ, കാര്യക്ഷമവും ശ്വസിക്കാൻ കഴിയുന്നതുമായ മൾട്ടി പർപ്പസ് മാസ്ക് ഫിൽട്ടർ-ചോയ്-2021-അഡ്വാൻസ്ഡ് സയൻസ്

കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് ആൻഡ് കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (യുഎസ്ടി), ഡെജിയോൺ, 34113 റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് ആൻഡ് കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (യുഎസ്ടി), ഡെജിയോൺ, 34113 റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് ആൻഡ് കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (യുഎസ്ടി), ഡെജിയോൺ, 34113 റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് ആൻഡ് കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (യുഎസ്ടി), ഡെജിയോൺ, 34113 റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് ആൻഡ് കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (യുഎസ്ടി), ഡെജിയോൺ, 34113 റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
കൊറിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് കെമിക്കൽ ടെക്നോളജി (KRICT) ബയോബേസ്ഡ് കെമിസ്ട്രി റിസർച്ച് സെന്റർ, ഉൽസാൻ, 44429, റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
അഡ്വാൻസ്ഡ് മെറ്റീരിയൽസ് ആൻഡ് കെമിക്കൽ എഞ്ചിനീയറിംഗ്, യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ് സയൻസ് ആൻഡ് ടെക്നോളജി (യുഎസ്ടി), ഡെജിയോൺ, 34113 റിപ്പബ്ലിക് ഓഫ് കൊറിയ
ഈ ലേഖനത്തിന്റെ പൂർണ്ണമായ പതിപ്പ് നിങ്ങളുടെ സുഹൃത്തുക്കളുമായും സഹപ്രവർത്തകരുമായും പങ്കിടാൻ ചുവടെയുള്ള ലിങ്ക് ഉപയോഗിക്കുക.കൂടുതലറിയുക.
കൊറോണ വൈറസ് പകർച്ചവ്യാധിയും വായുവിലെ കണികാ ദ്രവ്യവുമായി (പിഎം) ബന്ധപ്പെട്ട പ്രശ്നങ്ങളും കാരണം, മാസ്കുകളുടെ ആവശ്യം ഗണ്യമായി വർദ്ധിച്ചു.എന്നിരുന്നാലും, സ്റ്റാറ്റിക് ഇലക്ട്രിസിറ്റിയും നാനോ അരിപ്പയും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പരമ്പരാഗത മാസ്ക് ഫിൽട്ടറുകൾ എല്ലാം ഡിസ്പോസിബിൾ, നോൺ ഡിഗ്രേഡബിൾ അല്ലെങ്കിൽ റീസൈക്കിൾ ചെയ്യാവുന്നവയാണ്, ഇത് ഗുരുതരമായ മാലിന്യ പ്രശ്നങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും.കൂടാതെ, ഈർപ്പമുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ ആദ്യത്തേത് അതിന്റെ പ്രവർത്തനം നഷ്‌ടപ്പെടുത്തും, രണ്ടാമത്തേത് ഗണ്യമായ വായു മർദ്ദത്തിൽ പ്രവർത്തിക്കുകയും താരതമ്യേന വേഗത്തിൽ സുഷിരങ്ങൾ അടയുകയും ചെയ്യും.ഇവിടെ, ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ, ഈർപ്പം-പ്രൂഫ്, ഉയർന്ന ശ്വസിക്കാൻ കഴിയുന്ന, ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഫൈബർ മാസ്ക് ഫിൽട്ടർ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.ചുരുക്കത്തിൽ, രണ്ട് ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ അൾട്രാഫൈൻ ഫൈബറുകളും നാനോഫൈബർ മാറ്റുകളും ജാനസ് മെംബ്രൻ ഫിൽട്ടറിലേക്ക് സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു, തുടർന്ന് കാറ്റിയിക്കൽ ചാർജ്ജ് ചെയ്ത ചിറ്റോസാൻ നാനോഹിസ്കറുകൾ കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞിരിക്കുന്നു.ഈ ഫിൽട്ടറിന് വാണിജ്യ N95 ഫിൽട്ടർ പോലെ കാര്യക്ഷമമാണ് കൂടാതെ 2.5 µm PM ന്റെ 98.3% നീക്കം ചെയ്യാനും കഴിയും.നാനോ ഫൈബറുകൾ സൂക്ഷ്മമായ കണങ്ങളെ ശാരീരികമായി സ്‌ക്രീൻ ചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ അൾട്രാഫൈൻ നാരുകൾ 59 Pa ന്റെ താഴ്ന്ന മർദ്ദ വ്യത്യാസം നൽകുന്നു, ഇത് മനുഷ്യന്റെ ശ്വസനത്തിന് അനുയോജ്യമാണ്.വാണിജ്യാടിസ്ഥാനത്തിലുള്ള N95 ഫിൽട്ടറുകളുടെ പ്രവർത്തനക്ഷമത കുറയുന്നതിന് വിരുദ്ധമായി, ഈ ഫിൽട്ടറിന്റെ പ്രകടന നഷ്ടം നിസ്സാരമാണ്, അതിനാൽ ചിറ്റോസന്റെ സ്ഥിരമായ ദ്വിധ്രുവം അൾട്രാഫൈൻ PM (ഉദാഹരണത്തിന്, നൈട്രജൻ) ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനാൽ ഇത് ഒന്നിലധികം തവണ ഉപയോഗിക്കാം.കൂടാതെ സൾഫർ ഓക്സൈഡുകളും).ഈ ഫിൽട്ടർ 4 ആഴ്ചയ്ക്കുള്ളിൽ കമ്പോസ്റ്റ് ചെയ്ത മണ്ണിൽ പൂർണ്ണമായും വിഘടിപ്പിക്കേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്.
നിലവിലെ അഭൂതപൂർവമായ കൊറോണ വൈറസ് പാൻഡെമിക് (COVID-19) മാസ്കുകൾക്ക് വലിയ ഡിമാൻഡ് ഉണ്ടാക്കുന്നു.[1] ഈ വർഷം ഓരോ മാസവും 89 ദശലക്ഷം മെഡിക്കൽ മാസ്കുകൾ ആവശ്യമാണെന്ന് ലോകാരോഗ്യ സംഘടന (WHO) കണക്കാക്കുന്നു.[1] ഹെൽത്ത് കെയർ പ്രൊഫഷണലുകൾക്ക് ഉയർന്ന ദക്ഷതയുള്ള N95 മാസ്കുകൾ ആവശ്യമാണെന്ന് മാത്രമല്ല, എല്ലാ വ്യക്തികൾക്കും പൊതുവായ ആവശ്യത്തിനുള്ള മാസ്കുകൾ ഈ ശ്വാസകോശ സംബന്ധമായ പകർച്ചവ്യാധികൾ തടയുന്നതിന് ഒഴിച്ചുകൂടാനാവാത്ത ദൈനംദിന ഉപകരണമായി മാറിയിരിക്കുന്നു.[1] കൂടാതെ, എല്ലാ ദിവസവും ഡിസ്പോസിബിൾ മാസ്കുകൾ ഉപയോഗിക്കാൻ പ്രസക്തമായ മന്ത്രാലയങ്ങൾ ശക്തമായി ശുപാർശ ചെയ്യുന്നു, [1] ഇത് വലിയ അളവിലുള്ള മാസ്ക് മാലിന്യങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പാരിസ്ഥിതിക പ്രശ്നങ്ങളിലേക്ക് നയിച്ചു.
കണികാ ദ്രവ്യം (പിഎം) നിലവിൽ ഏറ്റവും പ്രശ്‌നകരമായ അന്തരീക്ഷ മലിനീകരണ പ്രശ്‌നമായതിനാൽ, മുഖംമൂടികൾ വ്യക്തികൾക്ക് ലഭ്യമായ ഏറ്റവും ഫലപ്രദമായ പ്രതിവിധിയായി മാറിയിരിക്കുന്നു.കണികാ വലിപ്പം (യഥാക്രമം 2.5, 10μm) അനുസരിച്ച് പിഎം പിഎം 2.5, പിഎം 10 എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, ഇത് പ്രകൃതി പരിസ്ഥിതിയെയും [2] മനുഷ്യന്റെ ജീവിത നിലവാരത്തെയും വിവിധ രീതികളിൽ ഗുരുതരമായി ബാധിക്കുന്നു.[2] ഓരോ വർഷവും, PM 4.2 ദശലക്ഷം മരണങ്ങൾക്കും 103.1 ദശലക്ഷം വൈകല്യങ്ങൾ ക്രമീകരിച്ച ജീവിത വർഷങ്ങൾക്കും കാരണമാകുന്നു.[2] PM2.5 ആരോഗ്യത്തിന് പ്രത്യേകിച്ച് ഗുരുതരമായ ഭീഷണി ഉയർത്തുന്നു, ഇത് ഒരു ഗ്രൂപ്പ് I കാർസിനോജൻ ആയി ഔദ്യോഗികമായി നിയോഗിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.[2] അതിനാൽ, വായു പ്രവേശനക്ഷമതയും PM നീക്കം ചെയ്യലും കണക്കിലെടുത്ത് കാര്യക്ഷമമായ മാസ്ക് ഫിൽട്ടർ ഗവേഷണം ചെയ്യുകയും വികസിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നത് സമയബന്ധിതവും പ്രധാനമാണ്.[3]
പൊതുവായി പറഞ്ഞാൽ, പരമ്പരാഗത ഫൈബർ ഫിൽട്ടറുകൾ പിഎമ്മിനെ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത രീതികളിൽ പിടിച്ചെടുക്കുന്നു: നാനോ ഫൈബറുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫിസിക്കൽ സീവിംഗ്, മൈക്രോ ഫൈബറുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് അഡോർപ്ഷൻ (ചിത്രം 1a).നാനോ ഫൈബർ അധിഷ്ഠിത ഫിൽട്ടറുകളുടെ ഉപയോഗം, പ്രത്യേകിച്ച് ഇലക്ട്രോസ്പൺ നാനോഫൈബർ മാറ്റുകൾ, PM നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ഫലപ്രദമായ തന്ത്രമാണെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, ഇത് വിപുലമായ മെറ്റീരിയൽ ലഭ്യതയുടെയും നിയന്ത്രിത ഉൽപ്പന്ന ഘടനയുടെയും ഫലമാണ്.[3] നാനോ ഫൈബർ മാറ്റിന് ടാർഗെറ്റ് വലുപ്പത്തിലുള്ള കണങ്ങളെ നീക്കം ചെയ്യാൻ കഴിയും, ഇത് കണങ്ങളും സുഷിരങ്ങളും തമ്മിലുള്ള വലുപ്പ വ്യത്യാസം മൂലമാണ്.[3] എന്നിരുന്നാലും, നാനോ-സ്കെയിൽ നാരുകൾ വളരെ ചെറിയ സുഷിരങ്ങൾ രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് ഇടതൂർന്ന് അടുക്കി വയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്, ഉയർന്ന സമ്മർദ്ദ വ്യത്യാസം കാരണം സുഖപ്രദമായ മനുഷ്യന്റെ ശ്വസനത്തിന് ഹാനികരമാണ്.കൂടാതെ, ചെറിയ ദ്വാരങ്ങൾ അനിവാര്യമായും താരതമ്യേന വേഗത്തിൽ തടയപ്പെടും.
മറുവശത്ത്, ഉരുകിയ അൾട്രാ-ഫൈൻ ഫൈബർ മാറ്റ് ഉയർന്ന ഊർജ്ജ വൈദ്യുത മണ്ഡലത്താൽ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആയി ചാർജ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് അഡോർപ്ഷൻ വഴി വളരെ ചെറിയ കണങ്ങളെ പിടിച്ചെടുക്കുന്നു.[4] ഒരു പ്രതിനിധി ഉദാഹരണമെന്ന നിലയിൽ, N95 റെസ്പിറേറ്റർ ഒരു കണികാ-ഫിൽട്ടറിംഗ് ഫെയ്സ്-മാസ്ക് റെസ്പിറേറ്ററാണ്, അത് നാഷണൽ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ഒക്യുപേഷണൽ സേഫ്റ്റി ആൻഡ് ഹെൽത്തിന്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നു, കാരണം ഇതിന് വായുവിലൂടെയുള്ള കണങ്ങളുടെ 95% എങ്കിലും ഫിൽട്ടർ ചെയ്യാൻ കഴിയും.ഇത്തരത്തിലുള്ള ഫിൽട്ടർ അൾട്രാഫൈൻ PM ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു, ഇത് സാധാരണയായി SO42−, NO3− പോലുള്ള അയോണിക് പദാർത്ഥങ്ങൾ അടങ്ങിയതാണ്, ഇത് ശക്തമായ ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ആകർഷണത്തിലൂടെയാണ്.എന്നിരുന്നാലും, ഫൈബർ മാറ്റിന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള സ്റ്റാറ്റിക് ചാർജ് ഈർപ്പമുള്ള അന്തരീക്ഷത്തിൽ എളുപ്പത്തിൽ ചിതറിപ്പോകുന്നു, ഈർപ്പമുള്ള മനുഷ്യ ശ്വസനത്തിൽ കാണപ്പെടുന്നു, [4] അതിന്റെ ഫലമായി ആഗിരണം ചെയ്യാനുള്ള ശേഷി കുറയുന്നു.
ഫിൽട്ടറേഷൻ പ്രകടനം കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനോ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയും മർദ്ദം കുറയുന്നതും തമ്മിലുള്ള വ്യാപാരം പരിഹരിക്കുന്നതിന്, നാനോഫൈബറുകളും മൈക്രോ ഫൈബറുകളും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഫിൽട്ടറുകൾ കാർബൺ മെറ്റീരിയലുകൾ, ലോഹ ഓർഗാനിക് ചട്ടക്കൂടുകൾ, PTFE നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾ എന്നിവ പോലുള്ള ഉയർന്ന-കെ മെറ്റീരിയലുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.[4] എന്നിരുന്നാലും, ഈ അഡിറ്റീവുകളുടെ അനിശ്ചിതമായ ജൈവ വിഷാംശവും ചാർജ് ഡിസ്സിപേഷനും ഇപ്പോഴും ഒഴിവാക്കാനാവാത്ത പ്രശ്നങ്ങളാണ്.[4] പ്രത്യേകിച്ചും, ഈ രണ്ട് തരം പരമ്പരാഗത ഫിൽട്ടറുകൾ സാധാരണയായി ഡീഗ്രേഡബിൾ അല്ല, അതിനാൽ അവ ഒടുവിൽ ലാൻഡ്ഫില്ലുകളിൽ കുഴിച്ചിടുകയോ ഉപയോഗത്തിന് ശേഷം കത്തിക്കുകയോ ചെയ്യും.അതിനാൽ, ഈ മാലിന്യ പ്രശ്‌നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിന് മെച്ചപ്പെടുത്തിയ മാസ്‌ക് ഫിൽട്ടറുകൾ വികസിപ്പിക്കുകയും അതേ സമയം തൃപ്തികരവും ശക്തവുമായ രീതിയിൽ PM പിടിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്യേണ്ടത് ഒരു പ്രധാന നിലവിലെ ആവശ്യമാണ്.
മേൽപ്പറഞ്ഞ പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനായി, ഞങ്ങൾ പോളി (ബ്യൂട്ടിലീൻ സക്സിനേറ്റ്) അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള (പിബിഎസ് അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള)[5] മൈക്രോ ഫൈബർ, നാനോ ഫൈബർ മാറ്റുകൾ എന്നിവയുമായി സംയോജിപ്പിച്ച ഒരു ജാനസ് മെംബ്രൻ ഫിൽട്ടർ നിർമ്മിച്ചു.ജാനസ് മെംബ്രൻ ഫിൽട്ടർ ചിറ്റോസാൻ നാനോ വിസ്‌കറുകൾ (CsWs) കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞതാണ് [5] (ചിത്രം 1 ബി).നമുക്കെല്ലാവർക്കും അറിയാവുന്നതുപോലെ, ഇലക്ട്രോസ്പിന്നിംഗിലൂടെ അൾട്രാഫൈൻ ഫൈബറും നാനോഫൈബർ നോൺ-നെയ്‌നുകളും ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഒരു പ്രതിനിധി ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ പോളിമറാണ് പിബിഎസ്.നാനോ-സ്കെയിൽ നാരുകൾ PM-നെ ശാരീരികമായി കുടുക്കുന്നു, അതേസമയം മൈക്രോ-സ്കെയിൽ നാനോ-ഫൈബറുകൾ മർദ്ദം കുറയ്ക്കുകയും CsW ചട്ടക്കൂടായി പ്രവർത്തിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.ചിറ്റോസൻ ഒരു ബയോ അധിഷ്ഠിത വസ്തുവാണ്, ബയോ കോംപാറ്റിബിലിറ്റി, ബയോഡീഗ്രേഡബിലിറ്റി, താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ വിഷാംശം എന്നിവയുൾപ്പെടെ നല്ല ജൈവ ഗുണങ്ങളുണ്ടെന്ന് തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, [5] ഇത് ഉപയോക്താക്കളുടെ ആകസ്മികമായ ശ്വസനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഉത്കണ്ഠ കുറയ്ക്കും.[5] കൂടാതെ, ചിറ്റോസനിൽ കാറ്റാനിക് സൈറ്റുകളും പോളാർ അമൈഡ് ഗ്രൂപ്പുകളും ഉണ്ട്.[5] ഈർപ്പമുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ പോലും, ധ്രുവീയ അൾട്രാഫൈൻ കണങ്ങളെ (SO42-, NO3- പോലുള്ളവ) ആകർഷിക്കാൻ ഇതിന് കഴിയും.
ഇവിടെ, എളുപ്പത്തിൽ ലഭ്യമായ ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ മെറ്റീരിയലുകളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒരു ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ, ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത, ഈർപ്പം-പ്രൂഫ്, ലോ-പ്രഷർ ഡ്രോപ്പ് മാസ്ക് ഫിൽട്ടർ ഞങ്ങൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യുന്നു.ഫിസിക്കൽ സീവിംഗ്, ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് അഡോർപ്ഷൻ എന്നിവയുടെ സംയോജനം കാരണം, CsW-കോട്ടഡ് മൈക്രോഫൈബർ/നാനോഫൈബർ ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് ഫിൽട്ടറിന് ഉയർന്ന PM2.5 നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയുണ്ട് (98% വരെ), അതേ സമയം, ഏറ്റവും കട്ടിയുള്ള ഫിൽട്ടറിലെ പരമാവധി മർദ്ദം കുറയുന്നു. ഇത് 59 Pa മാത്രമാണ്, മനുഷ്യ ശ്വസനത്തിന് അനുയോജ്യമാണ്.N95 കൊമേഴ്‌സ്യൽ ഫിൽട്ടർ കാണിക്കുന്ന കാര്യമായ പ്രകടന നിലവാരത്തകർച്ചയുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഈ ഫിൽട്ടർ ശാശ്വതമായ CsW ചാർജ് കാരണം, പൂർണ്ണമായി നനഞ്ഞിരിക്കുമ്പോൾ പോലും PM നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയിൽ (<1%) നിസ്സാരമായ നഷ്ടം കാണിക്കുന്നു.കൂടാതെ, ഞങ്ങളുടെ ഫിൽട്ടറുകൾ 4 ആഴ്ചയ്ക്കുള്ളിൽ കമ്പോസ്റ്റ് ചെയ്ത മണ്ണിൽ പൂർണ്ണമായും ജൈവ വിഘടനത്തിന് വിധേയമാണ്.സമാനമായ ആശയങ്ങളുള്ള മറ്റ് പഠനങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഫിൽട്ടർ ഭാഗം ബയോഡീഗ്രേഡബിൾ മെറ്റീരിയലുകൾ അടങ്ങിയതാണ്, അല്ലെങ്കിൽ സാധ്യതയുള്ള ബയോപോളിമർ നോൺ-നെയ്ഡ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ പരിമിതമായ പ്രകടനം കാണിക്കുന്നു, [6] ഈ ഫിൽട്ടർ നൂതന സവിശേഷതകളുടെ (സിനിമ എസ് 1, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ) ബയോഡീഗ്രേഡബിലിറ്റി നേരിട്ട് കാണിക്കുന്നു.
ജാനസ് മെംബ്രൻ ഫിൽട്ടറിന്റെ ഒരു ഘടകമെന്ന നിലയിൽ, നാനോഫൈബർ, സൂപ്പർഫൈൻ ഫൈബർ പിബിഎസ് മാറ്റുകൾ എന്നിവ ആദ്യം തയ്യാറാക്കി.അതിനാൽ, വിസ്കോസിറ്റിയിലെ വ്യത്യാസം കാരണം യഥാക്രമം നാനോമീറ്ററും മൈക്രോമീറ്റർ നാരുകളും ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ 11%, 12% പിബിഎസ് പരിഹാരങ്ങൾ ഇലക്ട്രോസ്പൺ ആയിരുന്നു.[7] പരിഹാര സവിശേഷതകളെയും ഒപ്റ്റിമൽ ഇലക്ട്രോസ്പിന്നിംഗ് അവസ്ഥകളെയും കുറിച്ചുള്ള വിശദമായ വിവരങ്ങൾ, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങളിൽ പട്ടികകൾ S1, S2 എന്നിവയിൽ പട്ടികപ്പെടുത്തിയിട്ടുണ്ട്.അസ്-സ്പൺ ഫൈബറിൽ ഇപ്പോഴും അവശേഷിക്കുന്ന ലായകങ്ങൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാൽ, ചിത്രം 2a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഒരു സാധാരണ ഇലക്ട്രോസ്പിന്നിംഗ് ഉപകരണത്തിലേക്ക് ഒരു അധിക വാട്ടർ കോഗ്യുലേഷൻ ബാത്ത് ചേർക്കുന്നു.കൂടാതെ, വാട്ടർ ബാത്തിന് ഫ്രെയിമുപയോഗിച്ച് കട്ടപിടിച്ച ശുദ്ധമായ പിബിഎസ് ഫൈബർ മാറ്റ് ശേഖരിക്കാനാകും, ഇത് പരമ്പരാഗത ക്രമീകരണത്തിലെ സോളിഡ് മാട്രിക്സിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമാണ് (ചിത്രം 2 ബി).[7] മൈക്രോ ഫൈബർ, നാനോ ഫൈബർ മാറ്റുകളുടെ ശരാശരി ഫൈബർ വ്യാസം യഥാക്രമം 2.25 ഉം 0.51 µm ഉം ആണ്, ശരാശരി സുഷിര വ്യാസം യഥാക്രമം 13.1 ഉം 3.5 µm ഉം ആണ് (ചിത്രം 2c, d).9:1 ​​ക്ലോറോഫോം/എഥനോൾ ലായകങ്ങൾ നോസിലിൽ നിന്ന് പുറത്തിറങ്ങിയതിനുശേഷം പെട്ടെന്ന് ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുന്നതിനാൽ, 11 മുതൽ 12 വരെ wt% പരിഹാരങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള വിസ്കോസിറ്റി വ്യത്യാസം അതിവേഗം വർദ്ധിക്കുന്നു (ചിത്രം S1, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ).[7] അതിനാൽ, 1 wt% മാത്രമുള്ള ഏകാഗ്രത വ്യത്യാസം ഫൈബർ വ്യാസത്തിൽ കാര്യമായ മാറ്റത്തിന് കാരണമാകും.
ഫിൽട്ടർ പ്രകടനം പരിശോധിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് (ചിത്രം എസ് 2, പിന്തുണയ്‌ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ), വിവിധ ഫിൽട്ടറുകൾ ന്യായമായും താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിനായി, സാധാരണ കട്ടിയുള്ള ഇലക്‌ട്രോസ്പൺ നോൺ-നെയ്‌നുകൾ നിർമ്മിച്ചു, കാരണം ഫിൽട്ടർ പ്രകടനത്തിന്റെ സമ്മർദ്ദ വ്യത്യാസത്തെയും ഫിൽട്ടറേഷൻ കാര്യക്ഷമതയെയും ബാധിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന ഘടകമാണ് കനം.നെയ്തെടുക്കാത്തവ മൃദുവും സുഷിരവുമുള്ളതിനാൽ, ഇലക്ട്രോസ്പൺ നോൺ-നെയ്തുകളുടെ കനം നേരിട്ട് നിർണ്ണയിക്കാൻ പ്രയാസമാണ്.തുണിയുടെ കനം സാധാരണയായി ഉപരിതല സാന്ദ്രതയ്ക്ക് ആനുപാതികമാണ് (ഒരു യൂണിറ്റ് ഏരിയയുടെ ഭാരം, അടിസ്ഥാന ഭാരം).അതിനാൽ, ഈ പഠനത്തിൽ, കട്ടിയുള്ളതിന്റെ ഫലപ്രദമായ അളവുകോലായി ഞങ്ങൾ അടിസ്ഥാന ഭാരം (gm-2) ഉപയോഗിക്കുന്നു.[8] ചിത്രം 2e-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഇലക്ട്രോസ്പിന്നിംഗ് സമയം മാറ്റുന്നതിലൂടെയാണ് കനം നിയന്ത്രിക്കുന്നത്.സ്പിന്നിംഗ് സമയം 1 മിനിറ്റിൽ നിന്ന് 10 മിനിറ്റായി വർദ്ധിക്കുമ്പോൾ, മൈക്രോ ഫൈബർ മാറ്റിന്റെ കനം യഥാക്രമം 0.2, 2.0, 5.2, 9.1 gm-2 ആയി വർദ്ധിക്കുന്നു.അതുപോലെ, നാനോഫൈബർ മാറ്റിന്റെ കനം യഥാക്രമം 0.2, 1.0, 2.5, 4.8 gm-2 എന്നിങ്ങനെ വർദ്ധിപ്പിച്ചു.മൈക്രോ ഫൈബർ, നാനോ ഫൈബർ മാറ്റുകൾ അവയുടെ കനം മൂല്യങ്ങൾ (gm-2) പ്രകാരം നിയുക്തമാക്കിയിരിക്കുന്നു: M0.2, M2.0, M5.2, M9.1, N0.2, N1.0, N2.5, N4. 8.
മുഴുവൻ സാമ്പിളിന്റെയും വായു മർദ്ദ വ്യത്യാസം (ΔP) ഫിൽട്ടർ പ്രകടനത്തിന്റെ ഒരു പ്രധാന സൂചകമാണ്.[9] ഉയർന്ന മർദ്ദം കുറയുന്ന ഒരു ഫിൽട്ടറിലൂടെ ശ്വസിക്കുന്നത് ഉപയോക്താവിന് അസുഖകരമാണ്.സ്വാഭാവികമായും, ഫിൽട്ടറിന്റെ കനം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് മർദ്ദം കുറയുന്നതായി നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു, ചിത്രം എസ് 3 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ.നാനോഫൈബർ മാറ്റ് (N4.8) മൈക്രോ ഫൈബർ (M5.2) മാറ്റേക്കാൾ ഉയർന്ന മർദ്ദം കാണിക്കുന്നു, കാരണം നാനോ ഫൈബർ മാറ്റിൽ ചെറിയ സുഷിരങ്ങളുണ്ട്.വായു 0.5 നും 13.2 ms-1 നും ഇടയിലുള്ള വേഗതയിൽ ഫിൽട്ടറിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ, രണ്ട് വ്യത്യസ്ത തരം ഫിൽട്ടറുകളുടെ മർദ്ദം ക്രമേണ 101 Pa മുതൽ 102 Pa വരെ വർദ്ധിക്കുന്നു. മർദ്ദം കുറയുന്നതും PM നീക്കം ചെയ്യലും സന്തുലിതമാക്കുന്നതിന് കനം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യണം. കാര്യക്ഷമത;1.0 ms-1 എന്ന വായു പ്രവേഗം ന്യായമാണ്, കാരണം മനുഷ്യർ വായിലൂടെ ശ്വസിക്കാൻ എടുക്കുന്ന സമയം ഏകദേശം 1.3 ms-1 ആണ്.[10] ഇക്കാര്യത്തിൽ, M5.2, N4.8 എന്നിവയുടെ മർദ്ദം കുറയുന്നത് 1.0 ms-1 (50 Pa-ൽ താഴെ) വായു പ്രവേഗത്തിൽ സ്വീകാര്യമാണ് (ചിത്രം S4, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ).N95-ന്റെയും സമാനമായ കൊറിയൻ ഫിൽട്ടർ സ്റ്റാൻഡേർഡ് (KF94) മാസ്കുകളുടെയും മർദ്ദം കുറയുന്നത് യഥാക്രമം 50 മുതൽ 70 Pa വരെയാണ്.കൂടുതൽ CsW പ്രോസസ്സിംഗും മൈക്രോ/നാനോ ഫിൽട്ടർ സംയോജനവും വായു പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കും;അതിനാൽ, പ്രഷർ ഡ്രോപ്പ് മാർജിൻ നൽകുന്നതിനായി, M5.2, N4.8 എന്നിവ വിശകലനം ചെയ്യുന്നതിന് മുമ്പ് ഞങ്ങൾ N2.5, M2.0 എന്നിവ വിശകലനം ചെയ്തു.
1.0 ms-1 എന്ന ടാർഗെറ്റ് എയർ പ്രവേഗത്തിൽ, പി‌ബി‌എസ് മൈക്രോ ഫൈബർ, നാനോ ഫൈബർ മാറ്റുകളുടെ PM1.0, PM2.5, PM10 എന്നിവയുടെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത സ്റ്റാറ്റിക് ചാർജ് കൂടാതെ പഠിച്ചു (ചിത്രം S5, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ).കനം, പിഎം വലുപ്പം എന്നിവ വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് പിഎം നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത പൊതുവെ വർദ്ധിക്കുന്നതായി നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.ചെറിയ സുഷിരങ്ങൾ കാരണം N2.5 ന്റെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത M2.0 നേക്കാൾ മികച്ചതാണ്.PM1.0, PM2.5, PM10 എന്നിവയ്‌ക്കായുള്ള M2.0-ന്റെ നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത യഥാക്രമം 55.5%, 64.6%, 78.8% എന്നിങ്ങനെയാണ്, അതേസമയം N2.5-ന്റെ സമാന മൂല്യങ്ങൾ 71.9%, 80.1%, 89.6% (ചിത്രം 2f).M2.0 ഉം N2.5 ഉം തമ്മിലുള്ള കാര്യക്ഷമതയിലെ ഏറ്റവും വലിയ വ്യത്യാസം PM1.0 ആണെന്ന് ഞങ്ങൾ ശ്രദ്ധിച്ചു, ഇത് മൈക്രോ ഫൈബർ മെഷിന്റെ ഫിസിക്കൽ സീവിംഗ് മൈക്രോൺ ലെവൽ PM-ന് ഫലപ്രദമാണെന്ന് സൂചിപ്പിക്കുന്നു, എന്നാൽ നാനോ ലെവൽ PM-ന് ഇത് ഫലപ്രദമല്ല (ചിത്രം S6, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ)., M2.0, N2.5 എന്നിവയും 90%-ൽ താഴെ PM ക്യാപ്‌ചർ ശേഷി കാണിക്കുന്നു.കൂടാതെ, M2.0 നേക്കാൾ പൊടിപടലത്തിന് N2.5 ഇരയാകാം, കാരണം പൊടിപടലങ്ങൾക്ക് N2.5 ന്റെ ചെറിയ സുഷിരങ്ങളെ എളുപ്പത്തിൽ തടയാൻ കഴിയും.സ്റ്റാറ്റിക് ചാർജിന്റെ അഭാവത്തിൽ, ഫിസിക്കൽ സീവിംഗ് അവയ്ക്കിടയിലുള്ള ട്രേഡ്-ഓഫ് ബന്ധം കാരണം ഒരേ സമയം ആവശ്യമായ മർദ്ദം ഡ്രോപ്പും നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയും കൈവരിക്കാനുള്ള കഴിവിൽ പരിമിതമാണ്.
കാര്യക്ഷമമായ രീതിയിൽ PM പിടിച്ചെടുക്കാൻ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയാണ് ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് അഡോർപ്ഷൻ.[11] സാധാരണയായി, ഉയർന്ന ഊർജ്ജമുള്ള വൈദ്യുത മണ്ഡലത്തിലൂടെ നോൺ-നെയ്ത ഫിൽട്ടറിലേക്ക് സ്റ്റാറ്റിക് ചാർജ് നിർബന്ധിതമായി പ്രയോഗിക്കുന്നു;എന്നിരുന്നാലും, ഈ സ്റ്റാറ്റിക് ചാർജ് ഈർപ്പമുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ എളുപ്പത്തിൽ ചിതറിപ്പോകുന്നു, ഇത് PM ക്യാപ്‌ചർ കഴിവ് നഷ്‌ടപ്പെടുത്തുന്നു.[4] ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് ഫിൽട്ടറേഷനുള്ള ഒരു ബയോ അധിഷ്ഠിത മെറ്റീരിയൽ എന്ന നിലയിൽ, ഞങ്ങൾ 200 nm നീളവും 40 nm വീതിയുമുള്ള CsW അവതരിപ്പിച്ചു;അവയുടെ അമോണിയം ഗ്രൂപ്പുകളും പോളാർ അമൈഡ് ഗ്രൂപ്പുകളും കാരണം, ഈ നാനോവിസ്കറുകളിൽ സ്ഥിരമായ കാറ്റാനിക് ചാർജുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.CsW ന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ലഭ്യമായ പോസിറ്റീവ് ചാർജിനെ അതിന്റെ സീറ്റാ പൊട്ടൻഷ്യൽ (ZP) പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നു;CsW 4.8 pH ഉള്ള വെള്ളത്തിൽ ചിതറിക്കിടക്കുന്നു, അവയുടെ ZP +49.8 mV ആയി കാണപ്പെടുന്നു (ചിത്രം S7, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ).
CsW-coated PBS microfibers (ChMs), nanofibers (ChNs) എന്നിവ 0.2 wt% CsW വാട്ടർ ഡിസ്‌പെർഷനിൽ ലളിതമായ ഡിപ് കോട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ചാണ് തയ്യാറാക്കിയത്, ഇത് PBS നാരുകളുടെ ഉപരിതലത്തിൽ പരമാവധി CsWs ഘടിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ഉചിതമായ സാന്ദ്രതയാണ്. ചിത്രം 3a, ചിത്രം S8 എന്നിവയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്ന ചിത്രം, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ.നൈട്രജൻ എനർജി ഡിസ്പെർസീവ് എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (ഇഡിഎസ്) ചിത്രം, പിബിഎസ് ഫൈബറിന്റെ ഉപരിതലം സിഎസ്ഡബ്ല്യു കണങ്ങളാൽ ഒരേപോലെ പൂശിയതായി കാണിക്കുന്നു, ഇത് സ്കാനിംഗ് ഇലക്ട്രോൺ മൈക്രോസ്കോപ്പ് (എസ്ഇഎം) ഇമേജിലും വ്യക്തമാണ് (ചിത്രം 3 ബി; ചിത്രം എസ് 9, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ) .കൂടാതെ, ഈ കോട്ടിംഗ് രീതി ചാർജ്ജ് ചെയ്ത നാനോ മെറ്റീരിയലുകളെ ഫൈബർ ഉപരിതലം നന്നായി പൊതിയാൻ പ്രാപ്തമാക്കുന്നു, അതുവഴി ഇലക്ട്രോസ്റ്റാറ്റിക് PM നീക്കം ചെയ്യാനുള്ള കഴിവ് പരമാവധി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു (ചിത്രം S10, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ).
ChM, ChN എന്നിവയുടെ PM നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത പഠിച്ചു (ചിത്രം 3c).M2.0, N2.5 എന്നിവ യഥാക്രമം ChM2.0, ChN2.5 എന്നിവ ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് CsW ഉപയോഗിച്ച് പൂശിയിരിക്കുന്നു.PM1.0, PM2.5, PM10 എന്നിവയ്‌ക്കായുള്ള ChM2.0-ന്റെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത യഥാക്രമം 70.1%, 78.8%, 86.3% ആയിരുന്നു, അതേസമയം ChN2.5-ന്റെ സമാന മൂല്യങ്ങൾ യഥാക്രമം 77.0%, 87.7%, 94.6% എന്നിങ്ങനെയാണ്.CsW കോട്ടിംഗ് M2.0, N2.5 എന്നിവയുടെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയെ വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു, കൂടാതെ അല്പം ചെറിയ PM ന് നിരീക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന പ്രഭാവം കൂടുതൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു.പ്രത്യേകിച്ചും, chitosan nanowhiskers M2.0′s PM0.5, PM1.0 എന്നിവയുടെ നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത യഥാക്രമം 15%, 13% വർദ്ധിപ്പിച്ചു (ചിത്രം S11, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ).താരതമ്യേന വീതിയേറിയ ഫൈബ്രിൽ സ്‌പെയ്‌സിംഗ് കാരണം M2.0 ചെറിയ PM1.0 ഒഴിവാക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണെങ്കിലും (ചിത്രം 2c), CsW-കളിലെ കാറ്റേഷനുകളും അമൈഡുകളും പോൾ-അയൺ ഇന്ററാക്ഷനുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന അയോൺ-അയോണിലൂടെ കടന്നുപോകുന്നതിനാൽ ChM2.0 PM1.0-നെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. , പൊടിയുമായുള്ള ദ്വിധ്രുവ-ദ്വിധ്രുവ ഇടപെടൽ.അതിന്റെ CsW കോട്ടിംഗ് കാരണം, ChM2.0, ChN2.5 എന്നിവയുടെ PM നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത കട്ടിയുള്ള M5.2, N4.8 (ടേബിൾ S3, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ) എന്നിവയേക്കാൾ ഉയർന്നതാണ്.
രസകരമെന്നു പറയട്ടെ, PM നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത വളരെയധികം മെച്ചപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, CsW കോട്ടിംഗ് മർദ്ദം കുറയുന്നതിനെ ബാധിക്കുന്നില്ല.ChM2.0, ChN2.5 എന്നിവയുടെ മർദ്ദം 15, 23 Pa ആയി ചെറുതായി വർദ്ധിച്ചു, M5.2, N4.8 എന്നിവയിൽ പകുതിയോളം വർദ്ധനവ് നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടു (ചിത്രം 3d; പട്ടിക S3, പിന്തുണയ്ക്കുന്ന വിവരങ്ങൾ).അതിനാൽ, രണ്ട് അടിസ്ഥാന ഫിൽട്ടറുകളുടെ പ്രകടന ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിന് ജൈവ-അടിസ്ഥാന സാമഗ്രികൾ ഉപയോഗിച്ച് പൂശുന്നത് അനുയോജ്യമായ ഒരു രീതിയാണ്;അതായത്, പിഎം നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയും വായു മർദ്ദ വ്യത്യാസവും പരസ്പരവിരുദ്ധമാണ്.എന്നിരുന്നാലും, ChM2.0, ChN2.5 എന്നിവയുടെ PM1.0, PM2.5 നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത രണ്ടും 90% ൽ താഴെയാണ്;വ്യക്തമായും, ഈ പ്രകടനം മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്.
ഫൈബർ വ്യാസങ്ങളും സുഷിരങ്ങളുടെ വലുപ്പവും ക്രമേണ മാറുന്ന ഒന്നിലധികം മെംബ്രണുകൾ അടങ്ങിയ ഒരു സംയോജിത ഫിൽട്ടറേഷൻ സിസ്റ്റത്തിന് മുകളിലുള്ള പ്രശ്നങ്ങൾ പരിഹരിക്കാൻ കഴിയും [12].സംയോജിത എയർ ഫിൽട്ടറിന് രണ്ട് വ്യത്യസ്ത നാനോ ഫൈബറുകളുടെയും സൂപ്പർഫൈൻ ഫൈബർ നെറ്റുകളുടെയും ഗുണങ്ങളുണ്ട്.ഇക്കാര്യത്തിൽ, സംയോജിത ഫിൽട്ടറുകൾ (Int-MNs) നിർമ്മിക്കുന്നതിനായി ChM, ChN എന്നിവ ലളിതമായി അടുക്കിയിരിക്കുന്നു.ഉദാഹരണത്തിന്, Int-MN4.5 തയ്യാറാക്കുന്നത് ChM2.0, ChN2.5 എന്നിവ ഉപയോഗിച്ചാണ്, അതിന്റെ പ്രകടനത്തെ സമാന ഏരിയൽ സാന്ദ്രതയുള്ള (അതായത് കനം) ChN4.8, ChM5.2 എന്നിവയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്നു.PM നീക്കം ചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത പരീക്ഷണത്തിൽ, പൊടി നിറഞ്ഞ മുറിയിൽ Int-MN4.5 ന്റെ അൾട്രാഫൈൻ ഫൈബർ വശം തുറന്നുകാട്ടപ്പെട്ടു, കാരണം അൾട്രാഫൈൻ ഫൈബർ വശം നാനോ ഫൈബർ വശത്തേക്കാൾ കട്ടപിടിക്കാൻ കൂടുതൽ പ്രതിരോധിക്കും.ചിത്രം 4a-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, Int-MN4.5 രണ്ട് സിംഗിൾ-ഘടക ഫിൽട്ടറുകളേക്കാൾ മികച്ച PM നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമതയും സമ്മർദ്ദ വ്യത്യാസവും കാണിക്കുന്നു, 37 Pa മർദ്ദം കുറയുന്നു, ഇത് ChM5.2 ന് സമാനവും ChM5.2 ChN4 നേക്കാൾ വളരെ കുറവാണ്.8. കൂടാതെ, Int-MN4.5-ന്റെ PM1.0 നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത 91% ആണ് (ചിത്രം 4b).മറുവശത്ത്, ChM5.2 അത്ര ഉയർന്ന പിഎം1.0 നീക്കംചെയ്യൽ കാര്യക്ഷമത കാണിച്ചില്ല, കാരണം അതിന്റെ സുഷിരങ്ങൾ Int-MN4.5-നേക്കാൾ വലുതാണ്.