بررسي‌ ميزان‌ جذب‌ ‌ذرات‌ ‌معلق‌ كوچك‌تر‌ ‌از‌ 5/2 ‌ميكرون‌ ‌توسط‌ فيلتر‌هاي‌ خودرو و بهبود كيفيت‌ جذب‌ اين‌ ‌فيلتر‌ها‌ با‌ استفاده‌ از‌نانوالياف‌ ‌پليمري‌ ‌و‌ ‌كامپوزيتي‌

Investigation of PM2.5 Adsorption on Car Filters and Improvement of Their Adsorption Quality Using Polymeric and Composite Nanofibers

ذرات معلق يكي از آلاينده‌هاي اصلي هوا مخصوصاً در كشورهاي در حال توسعه مي‌باشند. بخشي از اين ذرات به دليل قطر كوچك خود، توسط بدن جذب شده و در نهايت وارد سيستم گردش خون انسان يا سيستم تنفسي مي‌شوند. ازآن جا كه سوخت ناقص موتور خودرو‌ها منبع اصلي توليد ذرات معلق است، سرنشينان خودرو به‌ويژه در ترافيك شهرهاي بزرگ در معرض اين آلودگي قرار دارند. از اين‌رو، مطالعه حاضر با هدف ارزيابي فيلترهاي تجاري موجود در انواع خودرو‌ها به لحاظ ميزان جذب ذرات معلق كوچك‌تر از5/2 ميكرون (PM2.5) انجام گرفت و در ادامه جهت بهبود قابليت حذف ذرات معلق توسط اين فيلترها از نانوالياف پلي‌آكريلونيتريل و كامپوزيت آن با نانوكيتوزان استفاده شد. روش بررسي: ابتدا سيستمي براي اندازه‌گيري كارايي جذب PM 2.5 و افت فشار فيلترها در آزمايشگاه طراحي و ساخته شد. سپس شش نمونه از انواع فيلترهاي تجاري هواي كابين و موتور خودروهاي داخلي و خارجي تهيه شده و جذب آن‌ها اندازه‌گيري شد. در ادامه فيلترهايي از جنس نانوالياف پليمري و كامپوزيتي به عنوان جاذب ساخته شده و كارايي آن‌ها بررسي گرديد و درنهايت نتايج مورد مقايسه قرار گرفت. يافته‌ها: براي فيلتر‌هاي تجاري موتور خودرو جذب برابر با صفر وجذب فيلتر‌هاي كابين در گستره33/8-5 % به دست آمد. جذب ذرات معلق توسط فيلتر‌ نانو الياف پلي‌آكريلونيتريل و فيلتر‌ نانوالياف كامپوزيتي پلي‌آكريلونيتريل با نانوكيتوزان به ترتيب 97 و 95 درصد اندازه‌گيري شد. بحث و نتيجه گيري: با توجه به اين‌كه فيلتر‌ خودرو‌هاي بررسي شده در اين پژوهش قابليت حذف PM2.5 را نداشتند، از فيلترهاي نانويي استفاده شد. نتايج نشان داد كه فيلترهاي نانو الياف پلي‌آكريلونيتريل توانايي حذف 97-95 % از PM2.5 را دارند و بنابراين مي‌توان با افزودن يك لايه نانو الياف معرفي شده در اين پژوهش به فيلترهاي خودرو مخصوصاً فيلتر كابين، كارآيي حذف را افزايش داد و بدين ترتيب هواي پاكي براي سرنشينان خودرو تاًمين نمود.

Particulate matter is one of the main air pollutants, especially in developing countries. Due to their small diameter, some of these particles are absorbed by the body and eventually entered the human circulatory or respiratory system. Since incomplete combustion of fuels are the main source of particulate matter, car occupants are particularly exposed to this pollution, especially in large city traffic. Therefore, the present study was conducted to evaluate the commercial filters in various vehicles in terms of the absorption of particulate matter less than 2.5 microns (PM2.5). Then polyacrylonitrile nanofiber and its composite with nano-chitosan were used to improve the ability to remove suspended particles by these filters . Material and Methodology: First, a system was designed and built in the laboratory to measure the adsorption efficiency of PM2.5 and the pressure drop of filters. Then, six samples of various commercial cabin air filters and engine air filters were prepared and their PM2.5 adsorption was measured. The polymeric and composite nanofiber filters were made and their efficiency was investigated and finally, the results were compared. Findings: For commercial engine air filters, the PM 2.5 adsorption was equal to zero and the absorption by cabin air filters was measured in the range of 5-8.33%. The adsorption was measured respectively 97 and 95% by polyacrylonitrile nanofiber and polyacrylonitrile composite nanofiber filter with nanochitosan . Discussion and Conclusion: This study showed that the car filters were not able to remove PM2.5 but the polyacrylonitrile nanofiber filters were able to remove 95-97% of PM2.5. Therefore, by adding a layer of Nano-fiber introduced in this study to car filters, especially cabin filters, the PM2.5 removal efficiency can be improved, thus clean air is provided for car occupants.