
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,620,809 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,210,957 |
ساخت و ارزیابی خواص لایه جاذب فیلتر تنفسی با استفاده از نانوفیبرسلولز چوب | ||
پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
دوره 31، شماره 1، فروردین 1403، صفحه 121-142 اصل مقاله (885.58 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2024.21867.2043 | ||
نویسندگان | ||
آرمین جمالی* 1؛ حسین یوسفی2؛ مهدی مشکور3؛ ابوالقاسم خزاعیان4 | ||
1دانشجوی دکتری ،گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
2دانشیار، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
3دانشیار ، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
4استاد، گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: آلودگی هوا (ریزگردها) یکی از مهمترین چالش های محیط زیستی در مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود. ورود این ریزگردها به درون سیستم تنفسی انسان همواره با پیامدهای جبران ناپذیر جانی همچون حمله های قلبی، کاهش حجم ریه، افزایش بعضی از ناراحتی های پوستی، گرفتگی بینی، گلو درد، سرفه و خطر ابتلا به سرطان همراه است. از طرفی برای جلوگیری از ورود این ذرات به مجاری تنفسی انواع ماسک های تنفسی پدید آمدند. ابعاد ریزگردهای معلق در هوا (کمتر از 2/5 میکرون) در حدی است که فیلترهای تنفسی معمولی توان جذب و به دام انداختن آن ها و جلوگیری از ورود آن ها به مجاری تنفسی را به سبب وجود منافذ میکرومتری، ندارند. در پژوهش حاضر لایه جاذب فیلتر تنفسی با استفاده از روش غوطه وری و جذب نانوفیبر سلولز در پارچه پنبه ای در چهار سطح مصرف نانوفیبر سلولز 0/05، 0/1، 0/2و 0/5 درصد تعیین و سپس لایه های حاوی نانوسلولز به روش خشک کن انجمادی تحت دمای منفی 50 و فشار 0/04 میلی بار ساخته و مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روشها : مواد مورد استفاده در این پژوهش ژل نانوفیبر سلولز تهیه شده از شرکت دانش بنیان نانونوین پلیمر ، کربوکسی متیل سلولز و اسید سیتریک تهیه شده از شرکت دکتر مجللی، پارچه نخی بعنوان بستر از شرکت لیو (live) می باشد. روش های آنالیز نمونه های تولید شده در این پژوهش عبارت اند از: آزمون طیف سنجی مادون قرمز فوریه (ATR-FTIR)، آزمون طیف سنجی پراش اشعه ایکس (XRD)، آزمون افت فشار فیلتر (Pressure Drop)، آزمون میکروسکوپ الکترونی نشر میدان (FESEM) و آزمون جذب ریزگرد (Fine Particle Adsorption). نتایج: با استفاده از آزمون FTIR ثابت شد که بستر مورد استفاده جهت نشاندن نانوالیاف سلولزی از جنس سلولز خالص بود. همچنین نتایج حاصل از آزمون XRD بر روی بستر نیز با ظهور پیک هایی در زوایای دوتتای (2θ) 22/5، 16/5، 15/5و 34/5 نشان داد که سلولز بستر از سلولز نوع بتا 1 (ß1) بود لذا این امر موجب شد تا نانوالیاف سلولزی به راحتی بتوانند با بستر پیوند برقرار کنند. میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد نانوالیاف مورد استفاده در این پژوهش در مقیاس نانومتری (زیر 100 نانومتر) قرار داشته لذا می توانند منافذ نانومتری و زیرمیکرونی تشکیل دهند. به طور کلی با افزایش غلظت نانوفیبر سلولز، افت فشار نیز افزایش یافت. بهترین تیمار این مطالعه، نمونه 5 لایه با 2 لایه حاوی 0/5 درصد نانوالیاف سلولزی بود که راندمان جذب آن برای متوسط ذرات زیر 2 میکرون مقدار 96/18 درصد بود. راندمان جذب ریزگرد در این لایه جاذب با استاندارد N95 (تولید شده بر اساس دستورالعمل سازمان غذا و دارو) یکسان بود. | ||
کلیدواژهها | ||
ماسک تنفسی؛ نانوفیبر سلولز؛ جذب ریزگرد | ||
مراجع | ||
1.Ghorbanian, J., & Kordvari, P. (2014). Analysis of fine dust in Ahvaz city by X-ray method and the relationship between the intensification of these storms and the destruction of Hur al-Azim wetland. Wetlands Ecology Quarterly - Islamic Azad University, Ahvaz Branch. 20, 101-93. [In Persian]
2.Bernstein, J. A., Alexis, N., Barnes, C., Bernstein, I. L., Nel, A., Peden, D., Diaz-Sanchez, D., Tarlo, S. M., & Williams, P.B. (2004). Health effects of air pollution. J. allergy and clinical immunology. 114 (5), 1116-1123.
3.Effati, M., Bahrami, H., & Darvishi Blourani, A. (2011). Investigation of physical and chemical properties of surface soil particles in dust centers, February 17-18, the first International Congress on Dust Phenomena and its harmful effects, Khuzestan, Iran. 212p. [In Persian]
4.Tavakoli, K., Monfared, N., Tasori, M., & Omrani, Kh. (2011). Investigation of the effects of fine dust on the quantitative and qualitative characteristics of kebab dates, February 17-18, the First International Congress on Dust Phenomena and Combating Its Harmful Effects, Khuzestan, Iran. 38p. [In Persian]
5.Krueger, B. J., Grassian, V. H., Cowin, J. P., & Laskin, A. (2004). Heterogeneous chemistry of individual mineral dust particles from different dust source regions: the importance of particle mineralogy. J. Atmospheric Environment, 38 (36), 6253-6261.
6.Razavian, M., & Kushki, F. (2011). Geographical origin and effects of dust phenomenon in Khuzestan province, February 17-18, the first international congress on dust phenomenon and dealing with its harmful effects, Khuzestan, Iran. 869p. [In Persian]
7.Zarasvandi, A., Farid, M., & Nazarpour, A. (2011). Combination of mineralogy and morphology of dust particles in Khuzestan province based on XRD analyses and SEM images. Iranian J. of Crystallography and Mineralogy.19 (3), 518-511. [In Persian]
8.Marino, E., Caruso, M., Campagna, D., & Polosa, R. (2015). Impact of air quality on lung health: myth or reality? J. Therapeutic Advances In Chronic Disease. 6 (5), 286-298. 9.Motassadi, S., Khazaei Sultanabadi, P., Etemad, K., Rashidi, Y., Gheibipour, H., & Rouhani Rasaf, M. (2016). The relationship between air pollution and the number of cases with the problem of acute respiratory symptoms registered in the Emergency Medical Center of Tehran in 2012. J. Community Health Research. 2 (2), 44-38. [In Persian]
10.Sharifi, S., Karami, M., Ismail Nasab, N., & Farsan, H. (2016). Determining the Relationship between Air Pollution and Death due to Cardiovascular and Respiratory Diseases in Tehran: Using GLARMA Model. Iranian J. of Epidemiology. 12 (4), 43-36. [In Persian]
11.Berger, S. A., Kramer, M., Nagar, H., Finkelstein, A., Frimmerman, A., & Miller, H. I. (1993). Effect of surgical mask position on bacterial contamination of the operative field. J. Hospital Infection. 23 (1), 51-54.
12.Wang, L., Gao, Y., Xiong, J., Shao, W., Cui, C., Sun, N., Zhang, Y., Chang, S., Han, P., Liu, F., & He, J. (2022). Biodegradable and high-performance multiscale structured nanofiber membrane as mask filter media via poly (lactic acid) electrospinning. J. Colloid and Interface Science. 606, 961-970.
13.Henning, L. M., Abdullayev, A., Vakifahmetoglu, C., Simon, U., Bensalah, H., Gurlo, A., & Bekheet, M. F. (2021). Review on polymeric, inorganic, and composite materials for air filters: from processing to properties. J. Advanced Energy and Sustainability Research. 2 (5), P2100005.
14.Yousefi, H., Faezipour, M., Hedjazi, S., Mousavi, M. M., Azusa, Y., & Heidari, A. H. (2013). Comparative study of paper and nano paper properties prepared from bacterial cellulose nanofibers and fibers/ground cellulose nanofibers of canola straw. J. Industrial Crops and Products. 43, 732-737. [In Persian]
15.Shu, Y., Bai, Q., Fu, G., Xiong, Q., Li, C., Ding, H., Shen, Y., & Uyama, H. (2020). Hierarchical porous carbons from polysaccharides carboxymethyl cellulose, bacterial cellulose, and citric acid for supercapacitor. J. Carbohydrate polymers. 227, 115346.
16.Hassan, M. M., Tucker, N., & Le Guen, M. J. (2020). Thermal, mechanical, and viscoelastic properties of citric acid-crosslinked starch/cellulose composite foams. J. Carbohydrate Polymers. 230, 115675.
17.Gorgieva, S., Vogrinčič, R., & Kokol, V. (2019). The effect of membrane structure prepared from carboxymethyl cellulose and cellulose nanofibrils for cationic dye removal. J. Polymers and the Environment. 27 (2), 318-332.
18.Zhang, Z., Li, Y., Song, L., Ren, L., Xu, X., & Lu, S. (2019). Swelling resistance and water-induced shape memory performances of sisal cellulose nanofibers/polyethylene glycol/Citric acid Nanocellulose Papers. J. Nanomaterials. 9p.
19.Izze, S., Mashkour, M., & Rasouli, D. (2018). Comparative study on the properties of nanopapers prepared from cellulose and chitin nanofibers. J. Wood and Forest Science and Technology.25 (3), 61-72. [In Persian]
20.Gao, X., Gou, J., Zhang, L., Duan, S., & Li, C. (2018). A silk fibroin-based green nano-filter for air filtration. J. RSC advances. 8 (15), 8181-8189.
21.Wang, W., Fang, Y., Ni, X., Wu, K., Wang, Y., Jiang, F., & Riffat, S. B. (2019). Fabrication and characterization of a novel konjac glucomannan-based air filtration aerogels strengthened by wheat straw and okara. J. Carbohydrate polymers. 224, 115129.
22.Lu, Z., Su, Z., Song, S., Zhao, Y., Ma, S., & Zhang, M. (2018). Toward high-performance fibrillated cellulose-based air filter via constructing spider-web-like structure with the aid of TBA during the freeze-drying process. J. Cellulose. 25 (1), 619-629.
23.Nemoto, J., Saito, T., & Isogai, A. (2015). Simple freeze-drying procedure for producing nanocellulose aerogel-containing, high-performance air filters. J. ACS applied materials & interfaces. 7 (35), 19809-19815.
24.Tcharkhtchi, A., Abbasnezhad, N., Seydani, M. Z., Zirak, N., Farzaneh, S., & Shirinbayan, M. (2020). An overview of filtration efficiency through the masks: Mechanisms of the aerosols penetration. J. Bioactive materials. 6 (1), 106-122.
25.Lee, S. A., Grinshpun, S. A., & Reponen, T. (2008). Respiratory performance offered by N95 respirators and surgical masks: human subject evaluation with NaCl aerosol representing bacterial and viral particle size range. J. Annals of Occupational Hygiene. 52 (3), 177-185.
26.Macfarlane, A. L., Kadla, J. F., & Kerekes, R. J. (2012). High-performance air filters produced from freeze-dried fibrillated wood pulp: fiber network compression due to the freezing process. J. Industrial & Engineering Chemistry Research. 51 (32), 10702-10711.
27.Skaria, S. D., & Smaldone, G. C. (2014). Respiratory source control using surgical masks with nanofiber media. J. Annals of Occupational Hygiene.58 (6), 771-781. 28.Patel, R. B., Skaria, S. D., Mansour, M. M., & Smaldone, G. C. (2016). Respiratory source control using a surgical mask: an in vitro study. J. Occupational and Environmental Hygiene. 13 (7), 569-576.
29.Li, X., & Gong, Y. (2015). Design of polymeric nanofiber gauze mask to prevent inhaling PM2. 5 particles from haze pollution. J. Chemistry. https://doi.org/10.1155/2015/460392.
30.Zhang, R., Liu, C., Hsu, P. C., Zhang, C., Liu, N., Zhang, J., Lee, H. R., Lu, Y., Qiu, Y., Chu, S., & Cui, Y. (2016). Nanofiber air filters with high-temperature stability for efficient PM2. 5 removals from the pollution sources. J. Nano Letters. 16 (6), 3642-3649.
31.Kim, J. H., Roberge, R. J., Powell, J. B., Shaffer, R. E., Ylitalo, C. M., & Sebastian, J. M. (2015). Pressure drop of filtering facepiece respirators: How low should we go? International J. of Occupational Medicine and Environmental Health. 28 (1), 71.
32.Dharmalingam, K., & Anandalakshmi, R. (2019). Fabrication, characterization, and drug loading efficiency of citric acid crosslinked NaCMC-HPMC hydrogel films for wound healing drug delivery applications. International J. Biological Macromolecules. 134, 815-829.
33.Honarbakhsh, M., Jahangiri, M., Ghaem, H., Ghorbani, M., Omidvari, F., Khorasani, M. A., & Shabani, F. (2018). Qualitative fit testing of medium-size N95/FFP2 respirators on Iranian health care workers. J. Health Scope. 7, 4. [In Persian]
34.Kolahi, H., Jahangiri, M., Ghaem, H., Rostamabadi, A., Aghabeigi, M., Farhadi, P., & Kamalinia, M. (2018). Evaluation of respiratory protection program in petrochemical industries: Application of analytic hierarchy process. J. Safety and Health at Work, 9 (1), 95-100. [In Persian]
35.Priya, G., Narendrakumar, U., & Manjubala, I. (2019). Thermal behavior of carboxymethyl cellulose in the presence of polycarboxylic acid crosslinkers. J. Thermal Analysis and Calorimetry. Pp: 1-7.
36.Shu, Y., Bai, Q., Fu, G., Xiong, Q., Li, C., Ding, H., Shen, Y., & Uyama, H. (2020). Hierarchical porous carbons from polysaccharides carboxymethyl cellulose, bacterial cellulose, and citric acid for supercapacitor. J. Carbohydrate Polymers. 227, 115346.
37.Zou, Z., & Yao, M. (2015). Airflow resistance and bio-filtering performance of carbon nanotube filters and current facepiece respirators. J. Aerosol Science. 79, 61-71.
38.Lyu, J., Liu, L., Zhao, X., Shang, Y., Zhao, T., & Li, T. (2016). Facile fabrication of multifunctional aramid nanofiber films by spin coating. J. of Materials Engineering and Performance. 25, 4757-4763.
39.Wang, Z., Ma, H., Chu, B., & Hsiao, B.S., (2017). Fabrication of cellulose nanofiber‐based ultrafiltration membranes by spray coating approach. J. of Applied Polymer Science. 134 (11).
40.Zhang, Q., Wang, H., Fan, X., Lv, F., Chen, S., & Quan, X. (2016). Fabrication of TiO2 nanofiber membranes by a simple dip-coating technique for water treatment. Surface and Coatings Technology. 298, 45-52.
41.Ai, J., Heidari, K. S., Ghorbani, F., Ejazi, F., Biazar, E., Asefnejad, A., Pourshamsian, K., & Montazeri, M. (2011). Fabrication of coated-collagen electrospun PHBV nanofiber film by plasma method and its cellular study.J. of Nanomaterials. 2011, 1-8.
42.Anusiya, G., & Jaiganesh, R. (2022). A review of fabrication methods of nanofibers and a special focus on the application of cellulose nanofibers. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. 4, 100262.
| ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 191 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 148 |