طراحی، ساخت و ارزیابی سامانه فیلتراسیون هوا مبتنی بر فیلتر نانولیفی حاوی چارچوب فلزی –آلی به‌منظور حذف آئروسل‌های منتشرشده از عملیات تراشکاری cnc

مقدمه: امروزه با پیشرفت صنایع و افزایش استفاده از مایعات فلزکاری، کنترل آلاینده‌های ناشی از این مایعات با چالش‌های بسیاری روبه‌رو است. این مطالعه، با هدف ارائه راهکاری برای کنترل آلاینده‌های ناشی از عملیات ماشین‌کاری از طریق طراحی یک سامانه فیلتراسیون هوا اجرا گردید.روش کار: با توجه به شرایط ایستگاه ‌کار و نمونه برداری‌های انجام گرفته از هوای محیط کار، طراحی سامانه تهویه مکنده موضعی جهت جمع‌آوری آلاینده‌های انتشاری دستگاه سنگ محور cnc با اقتباس از استانداردvs-80-12  acgih انجام شد. بخش فیلتراسیون سامانه متشکل از پیش‌فیلتر آلومینیومی و فیلتر کلاس e11 همراه با فیلتر نانولیفی حاوی چارچوب آلی-فلزی طراحی و ساخته شد. ارزیابی عملکردسامانه با اندازه‌گیری غلظت عددی ذرات و  غلظت جرمی میست روغنی در ورودی و خروجی سامانه انجام شد و با یک نمونه فیلتر کلاس‌e11، نتایج مورد مقایسه و تجزیه و تحلیل قرار گرفت.  یافته ها: نتایج حاصل از آنالیز xrd و ftir نشان داد که zif-8  کریستالیتی بالایی دارد و به‌طور موفقیت‌آمیزی در ساختار فیلتر مدیای لیفی حاوی چارچوب فلزی-آلی جایگزین شده است . نتایج ارزیابی عملکرد سامانه نشان داد که این سامانه قادر است ذرات آلاینده را به‌طور موثر در منبع تولید آن حذف کند. به‌ویژه در ذرات بزرگ‌تر، کارایی اولیه به 100% رسید و در خصوص ذرات کوچک‌تر از 5/2 میکرون، موفق به حذف میانگین 99% از ذرات آلاینده ها شد.  نتیجه گیری: استفاده از فیلترهای نانولیفی با چارچوب آلی-فلزی در کنار پیش‌فیلترهای آلومینیومی، یک راهکار موثر و کارآمد برای کنترل آلاینده‌های ذره‌ای ناشی از عملیات ماشین‌کاری است. با این حال، برای ارزیابی جامع‌تر عملکرد این سامانه، نیاز به مطالعات بیشتری در زمینه ظرفیت غبارگیری است. پیشنهاد می‌شود در مطالعات آینده، تاثیر عوامل مختلفی مانند دبی هوا و نوع مایع فلزکاری بر عملکرد این سامانه مورد بررسی قرار گیرد.

design, construction, and evaluation of an air filtration system based on a nanofiber filter containing a metal-organic framework for the removal of aerosols emitted from cnc machining operations

introduction: with the advancement of industries and increased use of metalworking fluids, controlling pollutants generated by machining operations has become increasingly challenging. this study aimed to address these challenges by designing an air filtration system designed specifically for this purpose.material and methods: a local exhaust ventilation system was developed based on the vs-80-12 acgih standard, tailored to the working conditions and air sampling of the environment. the filtration system includes an aluminum pre-filter, an e11 class filter, and a nanofiber filter incorporating a metal-organic framework. the performance of the system was evaluated by measuring the numerical concentration of particles and the mass concentration of oil mist at both the inlet and outlet. the results were then compared to those obtained from an e1 class filter.results: the results obtained from xrd and ftir analyses showed that zif-8 had high crystallinity and was successfully incorporated into the structure of the fibrous media filter containing metal-organic framework. the evaluation revealed that the filtration system effectively removed pollutant particles at their source. notably, the initial efficiency for larger particles reached 100%, while the average removal efficiency for particles smaller than 2.5 microns was 99%.  conclusion: in conclusion, the combination of nanofiber filters with a metal-organic framework and aluminum pre-filters presents an effective solution for controlling particulate pollutants from machining operations. however, further research is necessary to comprehensively assess the system’s performance, particularly regarding dust loading capacity. future studies should also explore the effects of various factors, such as airflow rate and the type of metalworking fluid, on the system’s efficacy.