تهیه فیلترسلولزی هوا از الیاف بامبو

سابقه و هدف: امروزه با توسعه سریع جامعه انسانی، آلودگی ذرات معلق (PM) در جو افزایش یافته است. ذرات معلق به راحتی وارد سیستم تنفسی انسان شده و اثرهای جدی بر سلامت دارند و به عنوان یکی از مسائل بحرانی و مخاطره آمیز در جوامع شهری مدرن مطرح هستند. فیلترهای هوا نقشی کلیدی در کاهش انتشار این ذرات و جلوگیری از اثرهای مضر آنها بر سلامت انسان ایفا می کنند. با توجه به اهمیت روزافزون مسئله آلودگی هوا و اثرهای مخرب آن بر سلامت انسان و محیط زیست، استفاده از فیلترهای موثر و سازگار با محیط زیست بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، مواد طبیعی و زیست تجزیه پذیر مانند الیاف بامبو، گزینه مناسبی برای جایگزینی با مواد پلیمری مصنوعی در ساخت فیلتر محسوب می شوند. این تحقیق بر تهیه و ارزیابی فیلتر سلولزی هوا با استفاده از الیاف بامبو برای مقابله با آلودگی هوا متمرکز است. مواد و روش­ ها: برای تهیه فیلتر، الیاف بامبو ابتدا از طریق فرایند سودا آنتراکینون با هیدروکسید سدیم ۲۵ درصد، مدت زمان پخت ۲ ساعت و دمای پخت ۱۷۵ درجه سانتی گراد با مقدار آنتراکینون (AQ) ۲/۰ درصد خمیرسازی شد، سپس طی توالی D۰ED۱ به وسیله دی اکسید کلر و سود رنگ بری شد. در مرحله بعد فرایند اکسیداسیون با مقادیر پراکسید هیدروژن ۳ درصد، سیلیکات سدیم ۳ درصد و نسبت هیدروکسید سدیم به پراکسید هیدروژن ۸/۰ انجام شد. سپس ۳ درصد پلی وینیل الکل به سوسپانسیون حاصل اضافه گردید و به مدت ۱۰ دقیقه با زمان ماندن یکسان برای همه تیمارها هم زده شد. سوسپانسیون با یک هموژنایزر اولترا توراکس همگن شد و برای تهیه فیلتر سلولزی در خشک کن انجمادی در دمای ۱۱۰- درجه سانتی گراد در طول ۷۲ ساعت خشک گردید. نتایج: نتایج نشان داد که اکسیداسیون و افزودن PVA تاثیر مثبت بر ویژگی های مکانیکی و ساختاری فیلتر دارد. مقاومت کششی فیلترها پس از اکسیداسیون و افزودن PVA بهبود قابل توجهی یافته و از ۲۳۶/۰ نیوتن بر گرم به ۵۲۸/۰ نیوتن بر گرم افزایش یافت. میزان تخلخل و نفوذپذیری هوا نیز تحت تاثیر اکسیداسیون و افزودن PVA قرار گرفتند که پس از اکسیداسیون، با افزایش تعداد گروه های کربوکسیل و بهبود پراکندگی الیاف سلولزی، تخلخل و نفوذپذیری هوا افزایش یافتند. در حالی که افزودن PVA، پیوندهای هیدروژنی قوی ایجاد نمود و تخلخل و نفوذپذیری هوا کاهش یافت. تصاویر میکروسکوپی الکترونی (SEM) نیز تغییرات ساختاری ناشی از اکسیداسیون را به وضوح نشان دادند، پس از اکسیداسیون و افزودن PVA تراکم شبکه فیبری افزایش یافت و پراکندگی یکنواخت الیاف را بهبود داد و ساختاری منسجم تر در حالی که منفذهای کوچک میان الیاف همچنان وجود داشتند ایجاد کرد. سطح ویژه و اندازه متوسط منافذ فیلترها با استفاده از روش BET بررسی شد که نشان می­دهد در فیلترهای اکسید شده و حاوی  PVAسطح ویژه بیشتر شد و اندازه منافذ در همه فیلترها در مقیاس نانو حفظ گردید. نتیجه­ گیری: این نتایج نشان می دهد که ترکیب الیاف بامبو اکسید شده حاوی PVA به تولید فیلترهای هوای کارآمد با ویژگی های بهبود یافته منجر می­شود که می تواند به کاهش آلودگی هوا کمک کند، زیرا این فیلترها با دارا بودن منافذ در مقیاس نانو قادر به جلوگیری از عبور ذرات معلق PM هستند.

کلیدواژه ها:

فیلتر هوا ، اکسیداسیون ، پلی ونیل الکل ، الیاف بامبو