Воздушный фильтр демонстрирует отличную производительность и долговечность в суровых условиях.

3 октября 2022 г.

по Партикуологии

Команда исследователей разработала высокоэффективную композитную губку, которая эффективно фильтрует твердые частицы в условиях высокой температуры и высокой влажности. Губка, обладающая отличными механическими свойствами, изготовлена ​​из экологически чистых материалов. Этот фильтр потенциально может помочь в борьбе с загрязнением воздуха в автомобилях и промышленности.

Команда китайских исследователей из Университета Фучжоу опубликовала свою работу в журнале Particuology 3 октября 2022 года.

Твердые частицы из автомобильных выхлопов и промышленных дымоходов представляют значительную опасность как для человека, так и для окружающей среды. Проблема загрязнения выхлопными газами существует во многих странах мира. Загрязнение твердыми частицами особенно опасно для человека, поражая центральную нервную систему и дыхательную систему. Чтобы решить проблему загрязнения воздуха и улучшить качество окружающей среды, ученые работают над созданием более совершенных воздушных фильтров. Но на данный момент разрабатываемые воздушные фильтры не очень хорошо себя зарекомендовали в суровых условиях, где высокие температуры, высокая влажность или необходимость длительных периодов фильтрации создают дополнительные проблемы.

Чтобы создать лучший воздушный фильтр, исследовательская группа разработала трехмерное устройство улавливания частиц. Они использовали простой метод жертвенного шаблона для создания губки из полидиметилсилоксана (ПДМС). Затем они нанесли покрытие из полидофамина (ПДА) на скелет губки, используя метод загрузки на месте. Затем на покрытии ПДА было выращено большое количество частиц ЗИФ-8. ЗИФ-8 — металлоорганический каркас, класс пористых материалов, универсальных по своим структурным и химическим возможностям. Металлоорганические каркасы обладают хорошим потенциалом для применения в области адсорбции газов и фильтрации воздуха. Обильные поры в композитной губке обеспечивают хороший поток воздуха, а частицы ZIF-8 повышают эффективность фильтрации губки.

Команда протестировала свою губку в условиях высокой температуры (250 градусов по Цельсию) и высокой влажности (относительная влажность 90%), имитирующих высокотемпературную промышленную среду. Результаты при высоких температурах и влажности показывают большой потенциал композитной губки для применения в промышленности.

Команда дополнительно протестировала композитную губку в условиях, необходимых для использования при фильтрации выхлопных газов автомобилей. Губке легко придавать форму, она обладает структурной стабильностью, что позволяет использовать ее в различных сценариях по мере необходимости. Поэтому команда подготовила композитную губку, чтобы она поместилась в устье выхлопной трубы. В испытаниях на выхлопные газы автомобилей, которые имитировали выхлопные газы автомобилей во время нормальной эксплуатации, композитная губка достигла эффективности удаления твердых частиц более чем на 99%. Даже после 65 часов фильтрации композитная губка по-прежнему демонстрирует превосходные характеристики.

«Это исследование дает новую идею для разработки высокоэффективных 3D-фильтров, которые могут адаптироваться к суровым условиям», — сказал Юэкун Лай, профессор Университета Фучжоу. Поскольку композитная губка обладает хорошей структурной стабильностью, а также легко принимает форму, она подходит для использования в самых разных областях: от выхлопных газов автомобилей до промышленных дымоходов и кухонных вентиляторов.

«На следующем этапе наша исследовательская группа будет изучать газовые фильтры, которые могут адаптироваться к более высоким температурам, а также способы очистки определенных компонентов загрязнителей воздуха, а не только фильтрацию твердых частиц», — сказал Лай. Таким образом, исследователи могут расширить сценарии применения газовых фильтров, а также улучшить потенциал их практического применения. «Наша конечная цель — создать газовый фильтр, который можно будет использовать в различных средах, и высокоэффективный фильтрующий материал с множеством функций», — сказал Лай.