تولید نانو الیاف نایلون 6،6 و بررسی اثر نانو الیاف روی فیلترهای زغالی

عبارت الکتروریسندگی مشتق از ریسندگی اکتروستاتیکی است که در سال 1994 نام گذاری شد و اساس آن به سال 1934 بر می گردد. برای اولین بار Formhalas اختراعاتی را از سال 1934 تا 1944 ثبت کرد که در آن رشته های پلیمری با بکار بردن یک نیروی الکتروستاتیکی تولید می شدند. در روش او یک محلول پلیمری مثل استات سلولز به یک میدان الکتریکی وارد می شد و رشته های پلیمری از محلول بین دو الکترود با بارهای مخالف، تشکیل می شدند طوریکه یکی از الکترودها در داخل محلول پلیمری و الکترود دیگر در سمت جمع کننده قرار می گرفت.پارامترهایی که در اثر تبدیل محلولهای پلیمری به نانو فیبرها از طریق الکتروریسندگی مؤثر هستند و مورفولوژی سطح نانوفیبر و قطر و سایر مشخصات آن را تحت تأثیر قرار می دهند عبارتند از : ویسکوزیته، الاستیسیته، هدایت و کشش سطحی، غلظت و دمای محلول، ثابت دی الکتریک، فراریت حلال، ولتاژ، دانسیته بار خالص، میزان رطوبت، اثر افزایش نمک، وزن مولکولی پلیمر، سرعت هوا در اتاقک الکتروریسندگی، فشار هیدروستاتیکی در لوله مویین، پتانسیل الکتریکی در نوک لوله مویین، فاصله بین نوک لوله با صفحه جمع کننده، سرعت خروج محلول از لوله، سرعت چرخش چارچوب جمع کننده و ... .استفاده از نانوفیبرهای پلیمری در 20 سال گذشته بیشتر روی فیلتراسیون بوده است و کاربرد حقیقی آنها برای استفاده عملی از مدیا فیلتر بر پایه نانوفیبر مصور خواهد شد. در اغلب موارد نانوفیبرهای الکتروریسنده در ساختار مواد نابافته کامپوزیتی موجود در بازار مرسوم به کار می روند، حتی برخی مراجع، نانوفیبرها را به عنوان طبقه جدیدی از نابافته ها عنوان می کنند. فیبرهای با ابعاد کوچک منجز به افت فشار بیشتری می شود و باعث ممانعت بیشتر در برابر نفوذ ذرات با نرخ بیشتری نسبت به افزایش افت فشار، افزایش خواهد یافت. بنابراین در اندازه ذرات زیر میکرون در افت فشار یکسان، کارایی فیلتری بهتری می تواند حاصل شود با برعکس با اندازه فیبر کوچکتر، کارایی فیلتری یکسان در افت فشار کمتری می تواند به دست آید.در این مقاله به بررسی نحوه تولید الیاف نایلون 6، 6 پرداخته و سپس خواص این الیاف روی فیلترهای زغالی بررسی می شود.گرانول پلیمر نایلون6،6 با جرم مولکولی تقریبی 17000 مورد استفاده قرار گرفت محلولهای نایلون با افزایش گرانول نایلون با وزن مشخص به حلال اسید فرمیک با حجم معلوم و نگهداری در دمای اتاق به مدت دو روز جهت تکمیل حل شدگی تهیه شدند. فرآیند الکتروریسندگی در دمای اتاق انجام شد.در این پژوهش از پمپ تزریقی با دقت 0.1 میکرولیتر بر ساعت استفاده شد. دستگاه تولید ولتاژ بالا نیز قابلیت تولید ولتاژ تا 60 کیلو ولت را داشت.اعمال پارامترهای مناسب می تواند نانوفیبرهای در محدوده 150 تا 500 نانومتر با یکنواختی مناسب و ظاهر مت یکنواخت تولید کند. غلظت محلول 20-30% وزنی- حجمی، ولتاژ 10-25 کیلوولت، فاصله نازل و جمع کننده 10-20 سانتی متر و سرعت تزریق 0.5-3 میلی لیتر در ساعت می تواند چنین نانوفیبرهایی را تولید نماید. البته باید توجه داشت با توجه به تنوع زیاد پارامترها، حالت بهینه می تواند در شرایط مختلفی بدست آید که باید با توجه به شرایط آزمایش انتخاب گردد. با توجه به آزمایشها و محاسبات انجام گرفته در این تحقیق امکان تعیین مقادیر پارامترها برای تولید نانوفیبرهایی با اندازه های مشخص به وجود آمده است تا بتوان در ادامه کار با توجه به شرایط دلخواه از جمله مقدار بهینه افت فشار و میزان جذب عوامل، ایده آل ترین شرایط را با توجه به یکنواختی و اندازه نانوفیبرها تعیین نمود. با اعمال شرایط مناسب می توان فیبرهایی با اندازه کوچکتر از 150 نانومتر، بین 150 تا 300 نانومتر و بین 300 تا 450 نانومتر تولید کرد. در ادامه نانو الیاف تولید شده روی فیلترهای زغالی نشانده شد که در این مقاله اثر حضور این نانو الیاف را روی میزان نفوذ هوا و جذب آیروسل بررسی می کنیم که برخی از نتایج آن در ضمیمه آمده است.در مجموع این نتیجه حاصل شد که کارایی فیلتر با اضافه شدن مقدار کمی نانو الیاف تا حد 0.8 کیلوگرم بر متر مربع می تواند تا حدود 15% اضافه شود که رقم قابل ملاحظه ای است.