نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• زهرا کاظمی کرچنگی ¹
• نورالدین نظرنژاد ²
• حسن شریفی ³

¹ دانشجوی دکتری صنایع چوب و فراورده های سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

² دانشیار، گروه صنایع چوب و فراورده‌های سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران

³ استادیار گروه مهندسی صنایع چوب و فرآورده‌های لیگنوسلولزی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

چکیده
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 اثرات جدی بر سلامت دارند، 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 اثرات مضر آنها بر سلامت انسان ایفا می‌کنند. با توجه به اهمیت روزافزون مسئله آلودگی هوا و اثرات مخرب آن بر سلامت انسان و محیط زیست، استفاده از فیلترهای مؤثر و سازگار با محیط زیست بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، مواد طبیعی و زیست‌تجزیه‌پذیر نظیر الیاف بامبو، گزینه مناسبی برای جایگزینی با مواد پلیمری مصنوعی درساخت 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 روش‌ها: برای تهیه فیلتر، الیاف بامبو ابتدا از طریق فرآیند تهیه خمیر کاغذ به روش سودا آنتراکینون با هیدروکسید سدیم 25 درصد نسبت به وزن خشک چوب، مدت زمان پخت 2 ساعت و دمای پخت 175 درجه سانتی گراد با مقدار آنتراکینون (AQ) 2/0 درصد خمیرسازی شد سپس طی توالی D0ED1 به وسیله دی‌اکسید کلر و سود رنگبری شد. در ادامه، فرایند رنگبری به منظور اصلاح سطح با استفاده از پراکسید هیدروژن 3 درصد، سیلیکات سدیم 3 درصد و نسبت هیدروکسید سدیم به پراکسید هیدروژن 8/0 انجام شد. سپس 3 درصد پلی وینیل الکل به سوسپانسیون حاصل اضافه شد و به مدت 10 دقیقه با زمان ماند یکسان برای همه تیمارها همزده شد. سوسپانسیون با یک هموژنایزر اولترا توراکس همگن شد و جهت تهیه فیلتر سلولزی در خشک‌کن انجمادی در دمای 110- درجه سانتی‌گراد در طول 72 ساعت خشک شدند.
نتایج: نتایج نشان داد که اکسیداسیون و افزودن PVA تأثیر مثبت بر ویژگی‌های مکانیکی و ساختاری فیلتر دارند. شاخص مقاومت کششی فیلترها پس از اکسیداسیون و افزودن PVA بهبود قابل توجهی یافته و از 236/0 نیوتن متربرگرم به 528/0 نیوتن متربرگرم افزایش یافت. میزان تخلخل و نفوذپذیری هوا نیز تحت تأثیر 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 به وضوح نشان دادند، پس از اکسیداسیون و افزودن PVA تراکم شبکه فیبری افزایش یافت و پراکندگی یکنواخت الیاف را بهبود داد و ساختاری منسجم‌تر درحالی که منفذهای کوچک میان الیاف همچنان وجود داشتند ایجاد نمود. سطح ویژه و اندازه متوسط منافذ فیلترها با استفاده از روش BET بررسی شد که نشان می‌دهد در فیلترهای اکسید شده و حاوی PVA سطح ویژه بیشتر شد و اندازه منافذ در همه فیلترها در مقیاس نانو حفظ شد.
نتیجه‌گیری: این نتایج نشان می‌دهد که ترکیب الیاف بامبو اکسید شده حاوی PVA به تولید فیلترهای هوای کارآمد با ویژگی‌های بهبود یافته منجر می‌شود 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.

کلیدواژه‌ها

• واژه های کلیدی: فیلتر هوا
• اکسیداسیون
• پلی ونیل الکل
• الیاف بامبو

موضوعات

• خمیر کاغذ و کاغذ