امکان سنجی کاربرد نانوالیاف هیبریدی پردازش شده با پلاسما برای حذف گاز تولوئن

باوجود اقبال روز افزون کاربرد فیلترهای نانولیفی برای تصفیه آلاینده های ذره ای از جریان هوا، مطالعات کم تری به بحث در خصوص امکان سنجی کاربرد آن ها در حذف آلاینده های گازی پرداخته است، درحالی که در اکثر محیط های کاری هر دو شکل آلاینده وجود دارد. تولوئن ماده ای سمی و موتاژنیک می باشد  و مواجهه مزمن با غلظت های پایین آن ممکن است باعث طیف وسیعی از اثرات سوء سلامتی بر افراد در معرض مواجهه شود. مطالعه حاضر با هدف تولید نانوالیاف پلیمری بر پایه نانولوله کربنی تک جداره  از طریق روش الکتروریسی و پردازش سطح آن با پلاسمای سرد و هم چنین ارزیابی عمل کرد آن در حذف گاز تولوئن انجام گرفت.

لایه های نانولیفی توسط فرآیند الکتروریسی از محلول الکتروریسی شامل پلیمر پلی آکریلونیتریل (PAN) و نانولوله کربنی تک جداره (SWNT) به نسبت ترکیبی 1:99 تحت شرایط عملیاتی  ولتاژ کاربردی: 20 کیلوولت ، فاصله سوزن تا صفحه جمع آوری کننده: 10سانتی متر، میزان تزریق: 1 میلی لیتر بر ساعت، قطر سوزن: گیج 18 و سرعت چرخش درام  1000- 500 دور در دقیقه تولید شدند.  سطح نانوالیاف تولیدی مورد پردازش پلاسما قرار گرفتند. دستگاه پلاسمای مورد استفاده با منبع تغذیه فرکانس رادیویی (13/56 مگاهرتز با توان 20 وات) ، گاز تشکیل دهنده آرگون و فشار عملیاتی 2/0  بود. شرایط آزمون نمونه های تولیدی برای حذف گاز تولوئن مطابق استاندارد ISO 10121-1:2014 آماده گردید که روش آزمون عمل کرد مدیاهای تصفیه هوا نوع فاز گازی را برای انواع مدیاهای صفحه تخت ارایه می دهد. به منظور اندازه گیری غلظت بخار تولوئن از دستگاه قرائت مستقیم Firstcheck مجهز به دتکتور PID استفاده گردید. مطالعات ریخت شناسی الیاف با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی انجام شد.   طیف سنجی مادون قرمز- تبدیل فوریه (FTIR) به منظور شناسایی ترکیبات آلی و گروه های عاملی در نانوالیاف صورت گرفت.  

نتایج حاصل از آنالیز تصاویر نشان داد که میانگین قطر الیاف 19/7±16/169 نانومتر و میانگین ضریب تغییرات آن 23/0 محاسبه گردید. ریخت شناسی الیاف، یکنواخت و  دانه دار تعیین شد. میانگین ضخامت، درصد تخلخل و ضریب نفوذپذیری هوا مدیا  به ترتیب 15/0 میلی متر،43 درصد و 75/5 دارسی مشخص گردید. میانگین درصد کارایی نانوالیاف  PAN/SWNT پردازش شده با پلاسما در حذف گاز تولوئن 98 درصد و میانگین افت فشار آن ها حدود 100 پاسکال به دست آمد. طیف FTIR مدیای آزمون نشان داد که پیک های ظاهر شده در طول موج های معین مربوط به ارتعاش گروه های آلیفاتیک C-H باندهای  C-C و C=O مربوط به پلیمر PAN و نانولوله کربنی می باشد.

حذف گاز تولوئن از طریق ساخت نانوالیاف هیبریدی PAN و SWNT پردازش شده با پلاسما محقق شد. نانوالیافی با مشخصات ریخت شناسی یکنواخت تولید شدند و کارایی حذف مناسب و افت فشار پایین  از خود نشان دادند.