Biodegradable, episyente ug makaginhawa nga multi-purpose mask filter-Choi-2021-Advanced Science

Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Korea Institute of Chemical Technology (KRICT) Biobased Chemistry Research Center, Ulsan, 44429, Republic of Korea
Advanced Materials and Chemical Engineering, University of Science and Technology (UST), Daejeon, 34113 Republic of Korea
Gamita ang link sa ubos aron ipaambit ang tibuuk nga bersyon sa teksto niini nga artikulo sa imong mga higala ug kauban. pagkat-on og dugang.
Tungod sa pandemya sa coronavirus ug mga isyu nga may kalabotan sa particulate matter (PM) sa kahanginan, ang panginahanglan alang sa mga maskara mitubo nga kusog. Bisan pa, ang tradisyonal nga mga pagsala sa maskara nga gibase sa static nga kuryente ug nano sieve ang tanan disposable, dili madunot o ma-recycle, nga magpahinabog grabe nga mga problema sa basura. Dugang pa, ang nahauna mawad-an sa iyang function sa ilawom sa humid nga mga kondisyon, samtang ang ulahi molihok nga adunay usa ka hinungdanon nga pag-drop sa presyur sa hangin ug ang medyo paspas nga pagbara sa pore mahitabo. Dinhi, usa ka biodegradable, moisture-proof, makaginhawa kaayo, high-performance nga fiber mask filter ang naugmad. Sa laktud, duha ka biodegradable ultrafine fibers ug nanofiber mats gisagol sa Janus membrane filter, ug dayon gitabonan sa cationically charged chitosan nanowhiskers. Kini nga filter sama ka episyente sa komersyal nga N95 filter ug makatangtang sa 98.3% sa 2.5 µm PM. Ang mga nanofibers pisikal nga nag-screen sa maayong mga partikulo, ug ang ultrafine nga mga lanot naghatag og usa ka ubos nga kalainan sa presyur nga 59 Pa, nga angay alang sa pagginhawa sa tawo. Sukwahi sa mahait nga pagkunhod sa paghimo sa komersyal nga N95 nga mga pagsala kung nahayag sa kaumog, ang pagkawala sa pasundayag sa kini nga filter gamay ra, mao nga magamit kini daghang beses tungod kay ang permanente nga dipole sa chitosan nag-adsorb sa ultrafine PM (pananglitan, nitroheno). Ug sulfur oxides). Importante nga kini nga filter hingpit nga madugta sa compost nga yuta sulod sa 4 ka semana.
Ang karon nga wala pa nakit-an nga pandemya sa coronavirus (COVID-19) nagmaneho sa usa ka dako nga panginahanglan alang sa mga maskara. [1] Ang World Health Organization (WHO) nagbanabana nga 89 ka milyon nga medikal nga maskara ang gikinahanglan matag bulan karong tuiga. [1] Dili lamang ang mga propesyonal sa pag-atiman sa panglawas ang nanginahanglan ug high-efficiency nga maskara sa N95, apan ang mga maskara sa kinatibuk-ang katuyoan alang sa tanan nga mga indibidwal nahimo usab nga kinahanglanon nga adlaw-adlaw nga kagamitan alang sa paglikay sa kini nga makatakod nga sakit sa respiratoryo. [1] Dugang pa, ang mga hingtungdan nga ministeryo kusganong nagrekomenda sa paggamit sa mga disposable nga maskara matag adlaw, [1] kini nagdala sa mga problema sa kalikopan nga may kalabotan sa daghang mga basura sa maskara.
Tungod kay ang particulate matter (PM) sa pagkakaron mao ang pinakaproblema nga problema sa polusyon sa hangin, ang mga maskara nahimo nga labing epektibo nga pagsukol nga magamit sa mga indibidwal. Ang PM gibahin sa PM2.5 ug PM10 sumala sa gidak-on sa partikulo (2.5 ug 10μm matag usa), nga seryosong nakaapekto sa natural nga palibot [2] ug sa kalidad sa kinabuhi sa tawo sa lainlaing paagi. [2] Matag tuig, ang PM maoy hinungdan sa 4.2 ka milyon nga kamatayon ug 103.1 ka milyon nga disability adjusted life years. [2] Ang PM2.5 naghatag ug partikular nga seryoso nga hulga sa kahimsog ug opisyal nga gitudlo isip usa ka grupo nga carcinogen. [2] Busa, tukma sa panahon ug hinungdanon ang pagpanukiduki ug pag-ugmad sa usa ka episyente nga pagsala sa maskara sa mga termino sa air permeability ug pagtangtang sa PM. [3]
Sa kinatibuk-an, ang tradisyonal nga mga filter sa fiber nakakuha sa PM sa duha ka lainlaing mga paagi: pinaagi sa pisikal nga pagsala base sa nanofibers ug electrostatic adsorption base sa microfibers (Figure 1a). Ang paggamit sa mga filter nga nakabase sa nanofiber, labi na ang mga electrospun nanofiber mat, napamatud-an nga usa ka epektibo nga estratehiya sa pagtangtang sa PM, nga resulta sa daghang pagkaanaa sa materyal ug makontrol nga istruktura sa produkto. [3] Ang nanofiber mat makatangtang sa mga partikulo sa target nga gidak-on, nga tungod sa gidak-on nga kalainan tali sa mga partikulo ug sa mga pores. [3] Bisan pa, ang nano-scale nga mga lanot kinahanglan nga densely stacked aron maporma ang labi ka gagmay nga mga pores, nga makadaot sa komportable nga pagginhawa sa tawo tungod sa kalambigit nga kalainan sa taas nga presyur. Dugang pa, ang gagmay nga mga lungag dili kalikayan nga mabara nga dali.
Sa laing bahin, ang meltblown ultra-fine fiber mat kay electrostatically charged sa usa ka high-energy electric field, ug gamay kaayo nga partikulo ang nakuha sa electrostatic adsorption. [4] Isip usa ka representante nga panig-ingnan, ang N95 respirator usa ka partikulo nga nagsala sa nawong-mask respirator nga nakab-ot ang mga kinahanglanon sa National Institute of Occupational Safety and Health tungod kay kini makasala sa labing menos 95% sa mga partikulo sa hangin. Kini nga matang sa filter mosuhop sa ultrafine PM, nga kasagaran gilangkuban sa anionic nga mga substansiya sama sa SO42− ug NO3−, pinaagi sa kusog nga electrostatic attraction. Bisan pa, ang static nga bayad sa ibabaw sa fiber mat dali nga mawala sa usa ka humid nga palibot, sama sa makit-an sa humid nga pagginhawa sa tawo, [4] nga miresulta sa pagkunhod sa kapasidad sa adsorption.
Aron mapauswag pa ang performance sa pagsala o masulbad ang trade-off tali sa episyente sa pagtangtang ug pressure drop, ang mga filter base sa nanofibers ug microfibers gikombinar sa high-k nga mga materyales, sama sa carbon materials, metal organic frameworks, ug PTFE nanoparticle. [4] Bisan pa, ang dili sigurado nga biolohikal nga pagkahilo ug pagkawala sa bayad sa kini nga mga additives dili gihapon malikayan nga mga problema. [4] Sa partikular, kining duha ka matang sa tradisyonal nga mga pagsala kasagarang dili madunot, mao nga sa kadugayan sila ilubong sa mga landfill o sunugon human magamit. Busa, ang pag-uswag sa gipaayo nga mga pagsala sa maskara aron masulbad kini nga mga problema sa basura ug sa samang higayon makuha ang PM sa usa ka makatagbaw ug kusgan nga paagi usa ka hinungdanon nga panginahanglanon karon.
Aron masulbad ang mga problema sa ibabaw, naghimo kami usa ka filter sa Janus membrane nga gisagol sa poly(butylene succinate)-based (base sa PBS) [5] microfiber ug nanofiber mat. Ang salaan sa Janus membrane giputos sa chitosan nano whiskers (CsWs) [5] (Figure 1b). Sama sa nahibal-an namong tanan, ang PBS usa ka representante nga biodegradable polymer, nga makahimo og ultrafine fiber ug nanofiber nonwovens pinaagi sa electrospinning. Ang mga nano-scale fibers pisikal nga nag-trap sa PM, samtang ang micro-scale nano-fibers nagpamenos sa pressure drop ug naglihok isip CsW framework. Ang Chitosan usa ka bio-based nga materyal nga napamatud-an nga adunay maayo nga biolohikal nga mga kabtangan, lakip ang biocompatibility, biodegradability ug medyo ubos nga toxicity, [5] nga makapakunhod sa kabalaka nga nalangkit sa aksidenteng inhalation sa mga tiggamit. [5] Dugang pa, ang chitosan adunay mga cationic site ug polar amide nga mga grupo. [5] Bisan ubos sa humid nga mga kondisyon, kini makadani sa polar ultrafine nga mga partikulo (sama sa SO42- ug NO3-).
Dinhi, among gitaho ang usa ka biodegradable, high-efficiency, moisture-proof ug low-pressure drop mask filter base sa dali nga magamit nga biodegradable nga mga materyales. Tungod sa kombinasyon sa physical sieving ug electrostatic adsorption, ang CsW-coated microfiber/nanofiber integrated filter adunay taas nga PM2.5 removal efficiency (hangtod sa 98%), ug sa samang higayon, ang maximum pressure drop sa pinakabaga nga filter mao ang lamang Kini mao ang 59 Pa, angay alang sa pagginhawa sa tawo. Kung itandi sa mahinungdanon nga pagkadaot sa pasundayag nga gipakita sa N95 commercial filter, kini nga filter nagpakita sa usa ka mapasagad nga pagkawala sa PM removal efficiency (<1%) bisan kung bug-os nga basa, tungod sa permanente nga CsW charge. Dugang pa, ang among mga filter hingpit nga biodegradable sa compost nga yuta sulod sa 4 ka semana. Kon itandi sa ubang mga pagtuon nga adunay susama nga mga konsepto, diin ang filter nga bahin gilangkoban sa biodegradable nga mga materyales, o nagpakita sa limitado nga performance sa potensyal biopolymer nonwoven aplikasyon, [6] kini nga filter direkta nagpakita Biodegradability sa mga advanced nga mga bahin (movie S1, pagsuporta sa impormasyon).
Isip usa ka bahin sa filter sa Janus membrane, ang nanofiber ug superfine fiber PBS nga mga banig unang giandam. Busa, ang 11% ug 12% nga mga solusyon sa PBS kay electrospun aron makagama ug nanometer ug micrometer fibers, matag usa, tungod sa ilang kalainan sa viscosity. [7] Ang detalyado nga kasayuran sa mga kinaiya sa solusyon ug labing maayo nga mga kondisyon sa electrospinning gilista sa Tables S1 ug S2, sa pagsuporta sa impormasyon. Tungod kay ang as-spun fiber aduna pa'y nahabilin nga solvent, usa ka dugang nga water coagulation bath ang idugang sa usa ka tipikal nga electrospinning device, sama sa gipakita sa Figure 2a. Dugang pa, ang kaligoanan sa tubig mahimo usab nga mogamit sa frame aron makolekta ang coagulated pure PBS fiber mat, nga lahi sa solid matrix sa tradisyonal nga setting (Figure 2b). [7] Ang kasagaran nga mga diametro sa fiber sa microfiber ug nanofiber nga mga banig maoy 2.25 ug 0.51 µm, matag usa, ug ang kasagarang pore diameters mao ang 13.1 ug 3.5 µm, matag usa (Figure 2c, d). Samtang ang 9: 1 nga chloroform/ethanol solvent dali nga moalisngaw pagkahuman nga gipagawas gikan sa nozzle, ang kalainan sa viscosity tali sa 11 ug 12 wt% nga solusyon paspas nga nagdugang (Figure S1, pagsuporta sa kasayuran). [7] Busa, ang kalainan sa konsentrasyon nga 1 wt% ra mahimong hinungdan sa usa ka hinungdanon nga pagbag-o sa diametro sa fiber.
Sa wala pa susihon ang performance sa filter (Figure S2, pagsuporta sa impormasyon), aron itandi ang nagkalain-laing mga filter nga makatarunganon, ang mga electrospun nonwovens sa standard nga gibag-on gihimo, tungod kay ang gibag-on usa ka importante nga butang nga makaapekto sa pressure difference ug filtration efficiency sa filter performance. Tungod kay ang mga nonwoven humok ug porous, lisud ang direktang pagtino sa gibag-on sa electrospun nonwovens. Ang gibag-on sa panapton kasagaran nga katimbang sa densidad sa nawong (gibug-aton matag yunit nga lugar, gibug-aton nga sukaranan). Busa, sa kini nga pagtuon, gigamit namon ang sukaranan nga gibug-aton (gm-2) ingon usa ka epektibo nga sukod sa gibag-on. [8] Ang gibag-on kontrolado pinaagi sa pagbag-o sa oras sa electrospinning, ingon sa gipakita sa Figure 2e. Samtang ang oras sa pagtuyok mosaka gikan sa 1 ka minuto ngadto sa 10 ka minuto, ang gibag-on sa microfiber nga banig mosaka sa 0.2, 2.0, 5.2, ug 9.1 gm-2, matag usa. Sa samang paagi, ang gibag-on sa nanofiber nga banig nadugangan ngadto sa 0.2, 1.0, 2.5, ug 4.8 gm-2, matag usa. Ang mga banig sa microfiber ug nanofiber gitudlo sa ilang gibag-on nga mga kantidad (gm-2) ingon: M0.2, M2.0, M5.2 ug M9.1, ug N0.2, N1.0, N2.5 ug N4. 8.
Ang kalainan sa presyur sa hangin (ΔP) sa tibuok sample usa ka importante nga timailhan sa performance sa filter. [9] Ang pagginhawa pinaagi sa usa ka filter nga adunay taas nga pressure drop dili komportable alang sa tiggamit. Natural, naobserbahan nga ang pag-us-os sa presyur nagdugang samtang ang gibag-on sa pagsala nagdugang, ingon sa gipakita sa Figure S3, pagsuporta sa impormasyon. Ang nanofiber mat (N4.8) nagpakita sa mas taas nga pressure drop kay sa microfiber (M5.2) nga banig sa susama nga gibag-on tungod kay ang nanofiber mat adunay mas gagmay nga mga pores. Samtang ang hangin moagi sa filter sa gikusgon nga tali sa 0.5 ug 13.2 ms-1, ang pressure drop sa duha ka lain-laing mga matang sa mga filter anam-anam nga motaas gikan sa 101 Pa ngadto sa 102 Pa. Ang gibag-on kinahanglan nga ma-optimize aron mabalanse ang pressure drop ug PM removal pagkaepisyente; Ang katulin sa hangin nga 1.0 ms-1 makatarunganon tungod kay ang oras nga gikinahanglan alang sa mga tawo sa pagginhawa pinaagi sa baba mga 1.3 ms-1. [10] Niining bahina, ang pressure drop sa M5.2 ug N4.8 madawat sa gikusgon sa hangin nga 1.0 ms-1 (ubos sa 50 Pa) (Figure S4, pagsuporta sa impormasyon). Palihug timan-i nga ang pressure drop sa N95 ug susama nga Korean filter standard (KF94) nga mga maskara kay 50 ngadto sa 70 Pa, matag usa. Ang dugang nga pagproseso sa CsW ug micro / nano filter integration makadugang sa air resistance; busa, aron mahatagan ang pressure drop margin, among gisusi ang N2.5 ug M2.0 sa wala pa mag-analisar sa M5.2 ug N4.8.
Sa target nga air velocity nga 1.0 ms-1, ang pagtangtang sa kahusayan sa PM1.0, PM2.5, ug PM10 sa PBS microfiber ug nanofiber mats gitun-an nga walay static charge (Figure S5, pagsuporta sa impormasyon). Naobserbahan nga ang kahusayan sa pagtangtang sa PM sa kasagaran nagdugang sa pagtaas sa gibag-on ug gidak-on sa PM. Ang pagkaayo sa pagtangtang sa N2.5 mas maayo kaysa M2.0 tungod sa gagmay nga mga pores niini. Ang mga kahusayan sa pagtangtang sa M2.0 alang sa PM1.0, PM2.5 ug PM10 mao ang 55.5%, 64.6% ug 78.8%, matag usa, samtang ang parehas nga kantidad sa N2.5 mao ang 71.9%, 80.1% ug 89.6% (Figure 2f). Among namatikdan nga ang pinakadako nga kalainan sa kahusayan tali sa M2.0 ug N2.5 mao ang PM1.0, nga nagpakita nga ang pisikal nga pag-ayag sa microfiber mesh epektibo alang sa micron-level PM, apan dili epektibo alang sa nano-level PM (Figure). S6, pagsuporta sa impormasyon). , M2.0 ug N2.5 parehong nagpakita sa ubos nga PM capture nga abilidad nga ubos pa sa 90%. Dugang pa, ang N2.5 mahimong mas daling madala sa abog kay sa M2.0, tungod kay ang mga partikulo sa abog dali nga makababag sa mas gagmay nga mga pores sa N2.5. Kung wala ang static nga bayad, ang pisikal nga pag-ayag limitado sa abilidad niini aron makab-ot ang gikinahanglan nga pag-drop sa presyur ug pagkaayo sa pagtangtang sa parehas nga oras tungod sa relasyon sa trade-off sa taliwala nila.
Ang electrostatic adsorption mao ang labing kaylap nga gigamit nga pamaagi aron makuha ang PM sa usa ka episyente nga paagi. [11] Sa kinatibuk-an, ang static nga bayad gipugos sa paggamit sa non-woven filter pinaagi sa usa ka high-energy electric field; bisan pa, kini nga static nga bayad dali nga mawala sa ilawom sa humid nga mga kondisyon, nga moresulta sa pagkawala sa abilidad sa pagdakop sa PM. [4] Ingon usa ka bio-based nga materyal alang sa electrostatic filtration, among gipaila ang 200 nm ang gitas-on ug 40 nm ang gilapdon nga CsW; tungod sa ilang mga grupo sa ammonium ug mga grupo sa polar amide, kini nga mga nanowhisker adunay mga permanente nga bayad sa cationic. Ang anaa nga positibo nga singil sa ibabaw sa CsW girepresentahan sa iyang potensyal nga zeta (ZP); Ang CsW gisabwag sa tubig nga adunay pH nga 4.8, ug ang ilang ZP makita nga +49.8 mV (Figure S7, pagsuporta sa impormasyon).
Ang CsW-coated PBS microfibers (ChMs) ug nanofibers (ChNs) giandam pinaagi sa yano nga dip coating sa 0.2 wt% CsW nga pagkatibulaag sa tubig, nga mao ang angay nga konsentrasyon aron ilakip ang maximum nga gidaghanon sa CsWs sa ibabaw sa PBS fibers, ingon sa gipakita sa numero Gipakita sa Figure 3a ug Figure S8, pagsuporta sa impormasyon. Ang nitrogen energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) image nagpakita nga ang nawong sa PBS fiber parehas nga gitabonan sa mga partikulo sa CsW, nga makita usab sa scanning electron microscope (SEM) image (Figure 3b; Figure S9, pagsuporta sa impormasyon) . Dugang pa, kini Kini nga paagi sa pag-coat makapahimo sa gi-charge nga mga nanomaterial nga maayong pagkaputos sa fiber nga nawong, sa ingon maximize ang electrostatic PM removal capability (Figure S10, pagsuporta sa impormasyon).
Ang PM removal efficiency sa ChM ug ChN gitun-an (Figure 3c). Ang M2.0 ug N2.5 gitabonan sa CsW aron makahimo og ChM2.0 ug ChN2.5, matag usa. Ang mga kahusayan sa pagtangtang sa ChM2.0 alang sa PM1.0, PM2.5 ug PM10 mao ang 70.1%, 78.8% ug 86.3%, matag usa, samtang ang parehas nga kantidad sa ChN2.5 mao ang 77.0%, 87.7% ug 94.6% matag usa. Ang CsW coating makapauswag pag-ayo sa pagtangtang sa kahusayan sa M2.0 ug N2.5, ug ang epekto nga naobserbahan sa gamay nga gamay nga PM mas mahinungdanon. Sa partikular, ang chitosan nanowhiskers nagdugang sa pagkaayo sa pagtangtang sa M2.0's PM0.5 ug PM1.0 sa 15% ug 13%, matag usa (Figure S11, pagsuporta sa impormasyon). Bisan tuod ang M2.0 lisud nga dili iapil ang mas gamay nga PM1.0 tungod sa medyo halapad nga gilay-on sa fibril (Figure 2c), ang ChM2.0 nag-adsorb sa PM1.0 tungod kay ang mga cation ug amides sa CsWs moagi sa ion-ion, coupling Pole-ion interaction , ug dipole-dipole nga interaksyon sa abog. Tungod sa iyang CsW coating, ang PM removal efficiency sa ChM2.0 ug ChN2.5 sama ka taas sa mas baga nga M5.2 ug N4.8 (Table S3, pagsuporta sa impormasyon).
Makapainteres, bisan kung ang kaarang sa pagtangtang sa PM labi nga gipauswag, ang CsW coating halos dili makaapekto sa pagkunhod sa presyur. Ang pressure drop sa ChM2.0 ug ChN2.5 misaka gamay ngadto sa 15 ug 23 Pa, halos katunga sa pagtaas nga nakita alang sa M5.2 ug N4.8 (Figure 3d; Table S3, pagsuporta sa impormasyon). Busa, taklap sa bio-based nga mga materyales mao ang usa ka angay nga paagi sa pagsugat sa mga kinahanglanon sa performance sa duha ka nag-unang mga pagsala; nga mao, ang PM removal efficiency ug air pressure difference, nga magkalahi. Bisan pa, ang PM1.0 ug PM2.5 nga kahusayan sa pagtangtang sa ChM2.0 ug ChN2.5 parehas nga ubos sa 90%; klaro, kini nga pasundayag kinahanglan nga pauswagon.
Ang usa ka integrated nga sistema sa pagsala nga gilangkuban sa daghang mga lamad nga adunay anam-anam nga pagbag-o sa mga diametro sa fiber ug mga gidak-on sa pore nga makasulbad sa mga problema sa ibabaw [12]. Ang integrated air filter adunay mga bentaha sa duha ka lainlaing nanofibers ug superfine fiber nets. Niining bahina, ang ChM ug ChN yano nga gi-stack aron makahimo og integrated filters (Int-MNs). Pananglitan, ang Int-MN4.5 giandam gamit ang ChM2.0 ug ChN2.5, ug ang pasundayag niini gitandi sa ChN4.8 ug ChM5.2 nga adunay parehas nga mga densidad sa lugar (ie gibag-on). Sa eksperimento sa kahusayan sa pagtangtang sa PM, ang ultrafine fiber nga bahin sa Int-MN4.5 nabutyag sa abogon nga lawak tungod kay ang ultrafine fiber nga bahin mas makasugakod sa pagbara kay sa nanofiber nga bahin. Sama sa gipakita sa Figure 4a, ang Int-MN4.5 nagpakita sa mas maayo nga PM removal efficiency ug pressure difference kay sa duha ka single-component filters, nga adunay pressure drop sa 37 Pa, nga susama sa ChM5.2 ug mas ubos kay sa ChM5.2 ChN4. 8. Dugang pa, ang PM1.0 removal efficiency sa Int-MN4.5 kay 91% (Figure 4b). Sa laing bahin, ang ChM5.2 wala magpakita sa ingon ka taas nga kahusayan sa pagtangtang sa PM1.0 tungod kay ang mga pores niini mas dako kaysa sa Int-MN4.5.


Oras sa pag-post: Nob-03-2021