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 به‌عنوان یکی از مسائل بحرانی و مخاطره‌آمیز 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 می‌کنند. با توجه به اهمیت روزافزون مسئله آلودگی هوا و اثرهای مخرب آن بر سلامت انسان و محیط‌زیست، استفاده از فیلترهای موثر و سازگار با محیط‌زیست بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، مواد طبیعی و زیست‌تجزیه‌پذیر مانند الیاف بامبو، گزینه مناسبی برای جایگزینی با مواد پلیمری مصنوعی در ساخت فیلتر محسوب می‌شوند. 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 25 درصد، مدت زمان پخت 2 ساعت و دمای پخت 175 درجه سانتی‌گراد با مقدار آنتراکینون (aq) 0.2 درصد خمیرسازی شد، سپس طی توالی d0ed1 به‌وسیله دی‌اکسید کلر و سود رنگ‌بری شد. در مرحله بعد فرایند اکسیداسیون با مقادیر پراکسید هیدروژن 3 درصد، سیلیکات سدیم 3 درصد و نسبت هیدروکسید سدیم به پراکسید هیدروژن 0.8 انجام شد. سپس 3 درصد پلی وینیل الکل به سوسپانسیون حاصل اضافه گردید و به مدت 10 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 خشک‌کن انجمادی در دمای 110- درجه سانتی‌گراد در طول 72 ساعت خشک گردید.نتایج: نتایج نشان داد که اکسیداسیون و افزودن pva تاثیر مثبت بر ویژگی‌های مکانیکی و ساختاری فیلتر دارد. مقاومت کششی فیلترها پس از اکسیداسیون و افزودن pva بهبود قابل‌توجهی یافته و از 0.236 نیوتن بر گرم به 0.528 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 گروه‌های 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 به‌وضوح نشان دادند، پس از اکسیداسیون و افزودن pva تراکم شبکه فیبری افزایش یافت و پراکندگی یکنواخت الیاف را بهبود داد و ساختاری منسجم‌تر 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 می دهد 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 می‌دهد که ترکیب الیاف بامبو اکسید شده حاوی pva به تولید فیلترهای هوای کارآمد با ویژگی‌های بهبود یافته منجر می شود که می‌تواند 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.

preparation of cellulose air filter from bamboo fibers

background and purpose: today, with the rapid development of human society, the pollution of particles matter (pm) in the atmosphere has increased. suspended particles easily enter the human respiratory system and have serious effects on health, they are considered as one of the critical and risky issues in modern urban societies. air filters play a key role in reducing the emission of these particles and preventing their harmful effects on human health. due to the growing importance of air pollution and its harmful effects on human health and the environment, the use of effective and environmentally friendly filters has received more attention. in this regard, natural and biodegradable materials such as bamboo fibers are considered a suitable alternative to synthetic polymer materials in making filters. this research focuses on the preparation and evaluation of cellulose air filter using bamboo fibers to deal with air pollution.materials and methods: to prepare the filter, bamboo fibers were first pulped through the process of soda anthraquinone with 25% sodium hydroxide, pulping time 2 hours and temperature 175 degrees celsius with 0.2% anthraquinone (aq), then during d0ed1 sequence was bleached by chlorine dioxide and soda. in the next step, the oxidation process was carried out with 3% hydrogen peroxide, 3% sodium silicate and the ratio of sodium hydroxide to hydrogen peroxide 0.8. then 3% polyvinyl alcohol was added to the resulting suspension and stirred for 10 minutes with the same retention time for all treatments. the suspension was homogenized with an ultra thorax homogenizer and dried in a freeze dryer at -110°c for 72 hours to prepare the cellulose filter.results: the results showed that oxidation and addition of pva have a positive effect on the mechanical and structural characteristics of the filter. the tensile strength of filters improved significantly after oxidation and adding pva and increased from 0.236 nm/g to 0.528 nm/g. the amount of porosity and air permeability were also affected by oxidation and pva addition, after oxidation, the porosity and air permeability increased by increasing the number of carboxyl groups and improving the dispersion of cellulose fibers. while the addition of pva created strong hydrogen bonds and reduced porosity and air permeability. electron microscopic images (sem) also clearly showed the structural changes caused by oxidation. after oxidation and adding pva, the density of the fiber network increased and improved the uniform dispersion of fibers and created a more coherent structure while small pores between fibers still existed. the specific surface area and the average pore size of the filters were checked using the bet method, which shows that the specific surface area increased in the oxidized and pva-containing filters, and the pore size was maintained in the nano scale in all filters.conclusion: these results show that the combination of oxidized bamboo fibers containing pva leads to the production of efficient air filters with improved characteristics that can help reduce air pollution because these filters are able to prevent the passage of pm suspended particles by having pores at the nanoscale.