فیلترهای هوا نقش مهمی در حفظ کیفیت هوای تنفسی دارند و در خانهها، ادارات، بیمارستانها، کارخانهها، خودروها و بسیاری از محیطهای دیگر برای حذف گردوغبار، گرده گیاهان، دود و سایر ذرات آلاینده به کار میروند. با این حال، حتی بهترین فیلترها نیز نقطهضعف دارند، هرچند میتوانند ذرات بسیار ریز را به دام بیندازند، اما بخشی از این ذرات در ادامه و بر اثر جریان هوا دوباره از الیاف فیلتر جدا شده و وارد محیط میشوند.
اکنون پژوهشگران پوشش جدیدی را توسعه دادهاند که بهصورت اسپری روی فیلترها اعمال میشود و میتواند این مشکل قدیمی را برطرف کند. این پوشش باعث میشود ذرات آلاینده با استحکام بسیار بیشتری به فیلتر بچسبند، عملکرد فیلتراسیون بهبود یابد و عمر مفید فیلترها پیش از نیاز به تعویض، تقریبا دو برابر شود.
فیلترهای متداول عمدتا با تکیه بر نیروهای طبیعی ضعیف، ذرات را به الیاف خود میچسبانند اما با ادامه جریان هوا، بخشی از گردوغبار و آلایندههای به دام افتاده دوباره جدا میشوند که هم کارایی فیلتر را کاهش میدهد و هم عمر مفید آن را کوتاهتر میکند.
پژوهشگران به سرپرستی سانگهیوک وو از دانشگاه چونگآنگ و چه بین کیم از دانشگاه ملی پوسان در کره جنوبی، برای رفع این مشکل، پوشش ویژهای با نام چسب پیوند ایمین پویا (DIBA) طراحی کردند. برخلاف مواد چسبنده معمولی، این پوشش بهطور مداوم سطح خود را بازسازی میکند. این ماده رفتاری میان جامد و مایع دارد بهگونهای که ذرات تا حدی در آن فرو میروند و همزمان بخشهای تازه و چسبناکتری برای به دام انداختن آلایندههای جدید در سطح میماند.
این پوشش با فرایند ساده اسپری روی فیلتر اعمال میشود و به همین دلیل میتوان آن را بدون تغییر در فرایند تولید، به فیلترهای تجاری موجود اضافه کرد.
آنان برای ارزیابی عملکرد این فناوری، مجموعهای آزمایش انجام دادند و ساختار شیمیایی، استحکام و توانایی نگهداری ذرات را در شرایط مختلف بررسی کردند. همچنین عملکرد فیلترها در سرعتهای متفاوت جریان هوا و دوام آنها در استفاده طولانیمدت مورد ارزیابی قرار گرفت.
نتایج نشان داد این پوشش، نیروی نگهدارنده ذرات را در مقایسه با فیلترهای معمولی حدود ۷۰ برابر افزایش میدهد و احتمال بازگشت گردوغبار و سایر آلایندهها به هوا را به میزان چشمگیری کاهش میدهد.
همچنین، کارایی کلی فیلتراسیون در انواع مختلف فیلترهای تجاری بین ۱۰ تا ۳۰ درصد افزایش یافت. این بهبود باعث شد رتبه عملکرد فیلترها در حذف ذرات معلق از MERV ۶ به MERV ۱۱ ارتقا یابد که نشاندهنده توان بسیار بیشتر آنها در حذف ذرات معلق هوا است.
نکته مهم این بود که این پوشش، عبور جریان هوا از فیلتر را دشوارتر نکرد. حفظ جریان مناسب هوا اهمیت زیادی دارد زیرا افزایش مقاومت فیلتر باعث مصرف بیشتر انرژی توسط فنها میشود. نتایج نشان داد این فناوری بدون ایجاد افت فشار اضافی، کارایی فیلتراسیون را افزایش میدهد.
از دیگر مزایای مهم این فناوری، افزایش دوام فیلترهاست. از آنجا که ذرات در لایه چسبنده فرو میروند و منافذ فیلتر را به سرعت مسدود نمیکنند، گرفتگی بسیار کندتر رخ میدهد. در نتیجه، عمر مفید فیلترهای پوشش داده شده پیش از نیاز به تعویض، تقریبا دو برابر فیلترهای متداول است.
پژوهشگران معتقدند این فناوری میتواند در سیستمهای گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع، دستگاههای تصفیه هوای خانگی، سیستمهای تهویه بیمارستانها، جمعآورندههای گردوغبار صنعتی، اتاقهای تمیز، فیلترهای کابین خودرو و حتی ماسکهای تنفسی کاربرد داشته باشد.
طبق گزارش تک نیوز، پژوهشگران بر این باورند که این فناوری علاوه بر تصفیه هوا میتواند در تصفیه آب، پاکسازی محیطزیست و فرایندهای پیشرفته تولید صنعتی که کنترل ذرات ریز اهمیت دارد نیز مورد استفاده قرار گیرد.
به گفته آنان، این نوآوری ساده در حوزه مواد میتواند فیلترهای هوای رایج را کارآمدتر، بادوامتر و پایدارتر کند و ضمن کاهش هزینههای نگهداری و تولید پسماند به بهبود کیفیت هوای محیط کمک کند.
نتایج این پژوهش در نشریه Advanced Materials منتشر شده است.
انتهای پیام
