কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএসটি), ডেজিয়ন, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র 34113
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএসটি), ডেজিয়ন, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র 34113
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএসটি), ডেজিয়ন, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র 34113
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএসটি), ডেজিয়ন, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র 34113
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএসটি), ডেজিয়ন, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র 34113
কোরিয়া ইনস্টিটিউট অফ কেমিক্যাল টেকনোলজি (KRICT) বায়োবেসড কেমিস্ট্রি রিসার্চ সেন্টার, উলসান, 44429, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র
অ্যাডভান্সড ম্যাটেরিয়ালস অ্যান্ড কেমিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং, ইউনিভার্সিটি অফ সায়েন্স অ্যান্ড টেকনোলজি (ইউএসটি), ডেজিয়ন, কোরিয়া প্রজাতন্ত্র 34113
আপনার বন্ধু এবং সহকর্মীদের সাথে এই নিবন্ধটির সম্পূর্ণ পাঠ্য সংস্করণ ভাগ করতে নীচের লিঙ্কটি ব্যবহার করুন৷আরও জানুন
করোনাভাইরাস মহামারী এবং বাতাসে পার্টিকুলেট ম্যাটার (পিএম) সংক্রান্ত সমস্যার কারণে মাস্কের চাহিদা ব্যাপকভাবে বেড়েছে।যাইহোক, স্ট্যাটিক ইলেক্ট্রিসিটি এবং ন্যানো চালনীর উপর ভিত্তি করে প্রচলিত মাস্ক ফিল্টারগুলি সবই ডিসপোজেবল, নন-ডিগ্রেডেবল বা পুনর্ব্যবহারযোগ্য, যা মারাত্মক বর্জ্য সমস্যা সৃষ্টি করবে।উপরন্তু, পূর্বেরটি আর্দ্র অবস্থায় তার কার্যকারিতা হারাবে, যখন পরেরটি উল্লেখযোগ্য বায়ুচাপ হ্রাসের সাথে কাজ করবে এবং তুলনামূলকভাবে দ্রুত ছিদ্র জমাট বাঁধবে।এখানে, একটি বায়োডিগ্রেডেবল, আর্দ্রতা-প্রমাণ, অত্যন্ত শ্বাস-প্রশ্বাসযোগ্য, উচ্চ-কর্মক্ষমতা সম্পন্ন ফাইবার মাস্ক ফিল্টার তৈরি করা হয়েছে।সংক্ষেপে, দুটি বায়োডিগ্রেডেবল আল্ট্রাফাইন ফাইবার এবং ন্যানোফাইবার ম্যাট জানুস মেমব্রেন ফিল্টারে একত্রিত হয়, এবং তারপরে ক্যাশনিলি চার্জযুক্ত চিটোসান ন্যানোহিস্কারের সাথে লেপা হয়।এই ফিল্টারটি বাণিজ্যিক N95 ফিল্টারের মতোই দক্ষ এবং 2.5 µm PM এর 98.3% সরাতে পারে।ন্যানোফাইবারগুলি শারীরিকভাবে সূক্ষ্ম কণাগুলিকে স্ক্রীন করে, এবং অতি সূক্ষ্ম ফাইবারগুলি 59 Pa এর নিম্ন চাপের পার্থক্য প্রদান করে, যা মানুষের শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য উপযুক্ত।আর্দ্রতার সংস্পর্শে এলে বাণিজ্যিক N95 ফিল্টারগুলির কার্যক্ষমতার তীব্র পতনের বিপরীতে, এই ফিল্টারের কার্যকারিতা হ্রাস নগণ্য, তাই এটি একাধিকবার ব্যবহার করা যেতে পারে কারণ কাইটোসানের স্থায়ী ডাইপোল অতি সূক্ষ্ম PM শোষণ করে (উদাহরণস্বরূপ, নাইট্রোজেন)।এবং সালফার অক্সাইড)।এটি গুরুত্বপূর্ণ যে এই ফিল্টারটি 4 সপ্তাহের মধ্যে কম্পোস্ট করা মাটিতে সম্পূর্ণরূপে পচে যায়।
বর্তমান নজিরবিহীন করোনাভাইরাস মহামারী (COVID-19) মাস্কের ব্যাপক চাহিদা তৈরি করছে।[১] বিশ্ব স্বাস্থ্য সংস্থা (ডব্লিউএইচও) অনুমান করেছে যে এই বছর প্রতি মাসে 89 মিলিয়ন মেডিকেল মাস্ক প্রয়োজন।[১] শুধুমাত্র স্বাস্থ্যসেবা পেশাদারদেরই উচ্চ-দক্ষতাসম্পন্ন N95 মাস্কের প্রয়োজন হয় না, তবে সমস্ত ব্যক্তির জন্য সাধারণ-উদ্দেশ্যের মুখোশগুলিও এই শ্বাসযন্ত্রের সংক্রামক রোগ প্রতিরোধের জন্য অপরিহার্য দৈনন্দিন সরঞ্জাম হয়ে উঠেছে।[১] এছাড়াও, প্রাসঙ্গিক মন্ত্রকগুলি প্রতিদিন ডিসপোজেবল মাস্ক ব্যবহার করার জন্য দৃঢ়ভাবে সুপারিশ করে, [১] এর ফলে প্রচুর পরিমাণে মাস্ক বর্জ্য সম্পর্কিত পরিবেশগত সমস্যা দেখা দিয়েছে।
যেহেতু পার্টিকুলেট ম্যাটার (PM) বর্তমানে সবচেয়ে সমস্যাযুক্ত বায়ু দূষণ সমস্যা, তাই মুখোশগুলি ব্যক্তিদের জন্য উপলব্ধ সবচেয়ে কার্যকর প্রতিরোধ ব্যবস্থা হয়ে উঠেছে।PM কে কণার আকার (যথাক্রমে 2.5 এবং 10μm) অনুসারে PM2.5 এবং PM10 এ বিভক্ত করা হয়েছে, যা প্রাকৃতিক পরিবেশ [2] এবং বিভিন্ন উপায়ে মানব জীবনের মানকে মারাত্মকভাবে প্রভাবিত করে।[২] প্রতি বছর, PM 4.2 মিলিয়ন মৃত্যু এবং 103.1 মিলিয়ন অক্ষমতা সামঞ্জস্যপূর্ণ জীবন বছর ঘটায়।[২] PM2.5 স্বাস্থ্যের জন্য বিশেষভাবে গুরুতর হুমকি সৃষ্টি করে এবং আনুষ্ঠানিকভাবে একটি গ্রুপ I কার্সিনোজেন হিসাবে মনোনীত করা হয়।[২] অতএব, বায়ু ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং PM অপসারণের ক্ষেত্রে একটি দক্ষ মাস্ক ফিল্টার গবেষণা এবং বিকাশ করা সময়োপযোগী এবং গুরুত্বপূর্ণ।[৩]
সাধারণভাবে বলতে গেলে, ঐতিহ্যবাহী ফাইবার ফিল্টার দুটি ভিন্ন উপায়ে পিএম ক্যাপচার করে: ন্যানোফাইবারগুলির উপর ভিত্তি করে ফিজিক্যাল সিভিং এবং মাইক্রোফাইবারগুলির উপর ভিত্তি করে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শোষণের মাধ্যমে (চিত্র 1a)।ন্যানোফাইবার-ভিত্তিক ফিল্টারগুলির ব্যবহার, বিশেষত ইলেক্ট্রোস্পন ন্যানোফাইবার ম্যাটগুলি PM অপসারণের জন্য একটি কার্যকর কৌশল হিসাবে প্রমাণিত হয়েছে, যা ব্যাপক উপাদানের প্রাপ্যতা এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্য পণ্য কাঠামোর ফলাফল।[৩] ন্যানোফাইবার মাদুর লক্ষ্য আকারের কণা অপসারণ করতে পারে, যা কণা এবং ছিদ্রের মধ্যে আকারের পার্থক্যের কারণে ঘটে।[৩] যাইহোক, ন্যানো-স্কেল ফাইবারগুলিকে অত্যন্ত ছোট ছিদ্র গঠনের জন্য ঘন স্তুপ করা দরকার, যা উচ্চ চাপের পার্থক্যের কারণে আরামদায়ক মানুষের শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য ক্ষতিকর।উপরন্তু, ছোট গর্ত অনিবার্যভাবে অপেক্ষাকৃত দ্রুত অবরুদ্ধ করা হবে।
অন্যদিকে, গলে যাওয়া অতি-সূক্ষ্ম ফাইবার ম্যাটটি একটি উচ্চ-শক্তি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দ্বারা ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিকভাবে চার্জ করা হয় এবং খুব ছোট কণাগুলি ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শোষণ দ্বারা বন্দী হয়।[৪] একটি প্রতিনিধি উদাহরণ হিসাবে, N95 রেসপিরেটর হল একটি কণা-ফিল্টারিং ফেস-মাস্ক রেসপিরেটর যা ন্যাশনাল ইনস্টিটিউট অফ অকুপেশনাল সেফটি অ্যান্ড হেলথের প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে কারণ এটি কমপক্ষে 95% বায়ুবাহিত কণা ফিল্টার করতে পারে।এই ধরনের ফিল্টার অতি সূক্ষ্ম PM শোষণ করে, যা সাধারণত শক্তিশালী ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক আকর্ষণের মাধ্যমে SO42− এবং NO3− এর মতো অ্যানিওনিক পদার্থ দ্বারা গঠিত।যাইহোক, ফাইবার মাদুরের পৃষ্ঠের স্ট্যাটিক চার্জ একটি আর্দ্র পরিবেশে সহজেই বিলুপ্ত হয়, যেমন আর্দ্র মানুষের শ্বাস-প্রশ্বাসে পাওয়া যায়, [৪] ফলে শোষণ ক্ষমতা হ্রাস পায়।
পরিস্রাবণ কার্যক্ষমতা আরও উন্নত করার জন্য বা অপসারণ দক্ষতা এবং চাপ হ্রাসের মধ্যে বাণিজ্য-অফের সমাধান করার জন্য, ন্যানোফাইবার এবং মাইক্রোফাইবারগুলির উপর ভিত্তি করে ফিল্টারগুলিকে হাই-কে উপাদানগুলির সাথে একত্রিত করা হয়, যেমন কার্বন উপাদান, ধাতব জৈব কাঠামো এবং PTFE ন্যানো পার্টিকেল৷[৪] যাইহোক, অনিশ্চিত জৈবিক বিষাক্ততা এবং এই সংযোজনগুলির চার্জ অপসারণ এখনও অনিবার্য সমস্যা।[৪] বিশেষ করে, এই দুই ধরনের প্রথাগত ফিল্টার সাধারণত অবনমিত হয় না, তাই শেষ পর্যন্ত ল্যান্ডফিলে পুঁতে ফেলা হয় বা ব্যবহারের পরে পুড়িয়ে ফেলা হয়।অতএব, এই বর্জ্য সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য উন্নত মাস্ক ফিল্টারগুলির বিকাশ এবং একই সাথে একটি সন্তোষজনক এবং শক্তিশালী পদ্ধতিতে প্রধানমন্ত্রীকে ক্যাপচার করা একটি গুরুত্বপূর্ণ বর্তমান প্রয়োজন।
উপরের সমস্যাগুলি সমাধান করার জন্য, আমরা পলি(বিউটিলিন সাকসিনেট)-ভিত্তিক (পিবিএস-ভিত্তিক)[5] মাইক্রোফাইবার এবং ন্যানোফাইবার ম্যাটগুলির সাথে একীভূত একটি জানুস মেমব্রেন ফিল্টার তৈরি করেছি।জানুস মেমব্রেন ফিল্টারটি চিটোসান ন্যানো হুইস্কার্স (CsWs) [5] (চিত্র 1b) দিয়ে লেপা।আমরা সবাই জানি, পিবিএস হল একটি প্রতিনিধি বায়োডিগ্রেডেবল পলিমার, যা ইলেক্ট্রোস্পিনিংয়ের মাধ্যমে অতি সূক্ষ্ম ফাইবার এবং ন্যানোফাইবার ননওয়েভেন তৈরি করতে পারে।ন্যানো-স্কেল ফাইবারগুলি পিএমকে শারীরিকভাবে আটকে দেয়, যখন মাইক্রো-স্কেল ন্যানো-ফাইবারগুলি চাপ কমায় এবং একটি CsW কাঠামো হিসাবে কাজ করে।চিটোসান হল একটি জৈব-ভিত্তিক উপাদান যা জৈব সামঞ্জস্যপূর্ণতা, জৈব-ডিগ্রেডেবিলিটি এবং তুলনামূলকভাবে কম বিষাক্ততা সহ ভাল জৈবিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে বলে প্রমাণিত হয়েছে, যা ব্যবহারকারীদের দুর্ঘটনাজনিত শ্বাস-প্রশ্বাসের সাথে সম্পর্কিত উদ্বেগ কমাতে পারে।[৫] এছাড়াও, কাইটোসানের ক্যাটানিক সাইট এবং পোলার অ্যামাইড গ্রুপ রয়েছে।[৫] এমনকি আর্দ্র অবস্থায়ও, এটি মেরু অতি সূক্ষ্ম কণা (যেমন SO42- এবং NO3-) আকর্ষণ করতে পারে।
এখানে, আমরা সহজে উপলব্ধ বায়োডিগ্রেডেবল উপকরণের উপর ভিত্তি করে একটি বায়োডিগ্রেডেবল, উচ্চ-দক্ষতা, আর্দ্রতা-প্রমাণ এবং নিম্ন-চাপ ড্রপ মাস্ক ফিল্টারের প্রতিবেদন করি।ফিজিক্যাল সিভিং এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শোষণের সংমিশ্রণের কারণে, CsW- প্রলিপ্ত মাইক্রোফাইবার/ন্যানোফাইবার ইন্টিগ্রেটেড ফিল্টারটির উচ্চ PM2.5 অপসারণ দক্ষতা (98% পর্যন্ত) রয়েছে এবং একই সময়ে, সবচেয়ে ঘন ফিল্টারে সর্বাধিক চাপ কমে যায়। শুধুমাত্র এটি 59 Pa, মানুষের শ্বাস-প্রশ্বাসের জন্য উপযুক্ত।N95 বাণিজ্যিক ফিল্টার দ্বারা প্রদর্শিত উল্লেখযোগ্য কর্মক্ষমতা হ্রাসের তুলনায়, এই ফিল্টারটি স্থায়ী CsW চার্জের কারণে সম্পূর্ণ ভিজে থাকা সত্ত্বেও PM অপসারণ দক্ষতার (<1%) নগণ্য ক্ষতি প্রদর্শন করে।উপরন্তু, আমাদের ফিল্টার 4 সপ্তাহের মধ্যে কম্পোস্টেড মাটিতে সম্পূর্ণরূপে বায়োডিগ্রেডেবল।অনুরূপ ধারণা সহ অন্যান্য গবেষণার সাথে তুলনা করে, যেখানে ফিল্টার অংশটি বায়োডিগ্রেডেবল উপকরণ দিয়ে গঠিত, বা সম্ভাব্য বায়োপলিমার নন-উভেন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সীমিত কার্যকারিতা দেখায়, [৬] এই ফিল্টারটি সরাসরি উন্নত বৈশিষ্ট্যগুলির বায়োডিগ্রেডেবিলিটি দেখায় (মুভি S1, সহায়ক তথ্য)।
জানুস মেমব্রেন ফিল্টারের একটি উপাদান হিসাবে, ন্যানোফাইবার এবং সুপারফাইন ফাইবার পিবিএস ম্যাটগুলি প্রথমে প্রস্তুত করা হয়েছিল।অতএব, 11% এবং 12% PBS সমাধানগুলি যথাক্রমে ন্যানোমিটার এবং মাইক্রোমিটার ফাইবার তৈরি করতে ইলেক্ট্রোস্পন ছিল, সান্দ্রতার পার্থক্যের কারণে।[৭] সমাধানের বৈশিষ্ট্য এবং সর্বোত্তম ইলেক্ট্রোস্পিনিং অবস্থার বিস্তারিত তথ্য সারণি S1 এবং S2 তে তালিকাভুক্ত করা হয়েছে, সমর্থনকারী তথ্যে।যেহেতু স্প্যান ফাইবারে এখনও অবশিষ্ট দ্রাবক রয়েছে, তাই একটি সাধারণ ইলেক্ট্রোস্পিনিং ডিভাইসে একটি অতিরিক্ত জল জমাট বাঁধা স্নান যোগ করা হয়, যেমন চিত্র 2a এ দেখানো হয়েছে।উপরন্তু, জল স্নান এছাড়াও জমাট বিশুদ্ধ PBS ফাইবার ম্যাট সংগ্রহ করতে ফ্রেম ব্যবহার করতে পারে, যা ঐতিহ্যগত সেটিং (চিত্র 2b) কঠিন ম্যাট্রিক্স থেকে আলাদা।[৭] মাইক্রোফাইবার এবং ন্যানোফাইবার ম্যাটগুলির গড় ফাইবার ব্যাস যথাক্রমে 2.25 এবং 0.51 µm এবং গড় ছিদ্র ব্যাস যথাক্রমে 13.1 এবং 3.5 µm (চিত্র 2c, d)।যেহেতু 9:1 ক্লোরোফর্ম/ইথানল দ্রাবক অগ্রভাগ থেকে মুক্তি পাওয়ার পরে দ্রুত বাষ্পীভূত হয়, তাই 11 এবং 12 wt% দ্রবণের মধ্যে সান্দ্রতার পার্থক্য দ্রুত বৃদ্ধি পায় (চিত্র S1, সহায়ক তথ্য)।[৭] অতএব, শুধুমাত্র 1 wt% এর ঘনত্বের পার্থক্য ফাইবারের ব্যাসে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন ঘটাতে পারে।
ফিল্টার কর্মক্ষমতা পরীক্ষা করার আগে (চিত্র S2, সমর্থনকারী তথ্য), যুক্তিসঙ্গতভাবে বিভিন্ন ফিল্টার তুলনা করার জন্য, স্ট্যান্ডার্ড বেধের ইলেক্ট্রোস্পন ননওয়েভেনগুলি তৈরি করা হয়েছিল, কারণ বেধ একটি গুরুত্বপূর্ণ ফ্যাক্টর যা চাপের পার্থক্য এবং ফিল্টার পারফরম্যান্সের পরিস্রাবণ দক্ষতাকে প্রভাবিত করে।যেহেতু ননওয়েভেনগুলি নরম এবং ছিদ্রযুক্ত, তাই ইলেক্ট্রোস্পন ননওয়েভেনগুলির বেধ সরাসরি নির্ধারণ করা কঠিন।ফ্যাব্রিকের পুরুত্ব সাধারণত পৃষ্ঠের ঘনত্বের সমানুপাতিক হয় (প্রতি ইউনিট এলাকায় ওজন, ভিত্তি ওজন)।অতএব, এই গবেষণায়, আমরা বেধের একটি কার্যকরী পরিমাপ হিসাবে ভিত্তি ওজন (gm-2) ব্যবহার করি।[৮] ইলেক্ট্রোস্পিনিংয়ের সময় পরিবর্তন করে বেধ নিয়ন্ত্রণ করা হয়, যেমন চিত্র 2e-তে দেখানো হয়েছে।স্পিনিং টাইম 1 মিনিট থেকে 10 মিনিটে বাড়লে, মাইক্রোফাইবার ম্যাটের পুরুত্ব যথাক্রমে 0.2, 2.0, 5.2, এবং 9.1 গ্রাম-2 বৃদ্ধি পায়।একইভাবে, ন্যানোফাইবার মাদুরের পুরুত্ব যথাক্রমে 0.2, 1.0, 2.5 এবং 4.8 গ্রাম -2 বৃদ্ধি করা হয়েছিল।মাইক্রোফাইবার এবং ন্যানোফাইবার ম্যাটগুলি তাদের বেধের মান (gm-2) দ্বারা মনোনীত করা হয়েছে: M0.2, M2.0, M5.2 এবং M9.1, এবং N0.2, N1.0, N2.5 এবং N4। 8.
সম্পূর্ণ নমুনার বায়ুচাপের পার্থক্য (ΔP) ফিল্টার কর্মক্ষমতার একটি গুরুত্বপূর্ণ সূচক।[৯] উচ্চ চাপের ড্রপ সহ ফিল্টারের মাধ্যমে শ্বাস নেওয়া ব্যবহারকারীর জন্য অস্বস্তিকর।স্বাভাবিকভাবেই, এটি পরিলক্ষিত হয় যে ফিল্টারের পুরুত্ব বৃদ্ধির সাথে সাথে চাপের ড্রপ বৃদ্ধি পায়, যেমন চিত্র S3, সমর্থনকারী তথ্যে দেখানো হয়েছে।ন্যানোফাইবার ম্যাট (N4.8) তুলনামূলক বেধে মাইক্রোফাইবার (M5.2) মাদুরের তুলনায় উচ্চ চাপের ড্রপ দেখায় কারণ ন্যানোফাইবার মাদুরে ছোট ছিদ্র রয়েছে।বায়ু 0.5 এবং 13.2 ms-1 এর মধ্যে গতিতে ফিল্টারের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময়, দুটি ভিন্ন ধরণের ফিল্টারের চাপ ড্রপ ধীরে ধীরে 101 Pa থেকে 102 Pa পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়। চাপ হ্রাস এবং PM অপসারণের ভারসাম্যের জন্য বেধটি অপ্টিমাইজ করা উচিত। দক্ষতা;1.0 ms-1 বাতাসের বেগ যুক্তিসঙ্গত কারণ মানুষের মুখ দিয়ে শ্বাস নিতে সময় লাগে প্রায় 1.3 ms-1।[১০] এই বিষয়ে, M5.2 এবং N4.8-এর চাপ ড্রপ 1.0 ms-1 (50 Pa-এর কম) বায়ু বেগে গ্রহণযোগ্য (চিত্র S4, সমর্থনকারী তথ্য)।অনুগ্রহ করে মনে রাখবেন যে N95 এবং অনুরূপ কোরিয়ান ফিল্টার স্ট্যান্ডার্ড (KF94) মাস্কের চাপ ড্রপ যথাক্রমে 50 থেকে 70 Pa।আরও CsW প্রক্রিয়াকরণ এবং মাইক্রো/ন্যানো ফিল্টার ইন্টিগ্রেশন বায়ু প্রতিরোধ ক্ষমতা বাড়াতে পারে;তাই, চাপ ড্রপ মার্জিন প্রদান করার জন্য, আমরা M5.2 এবং N4.8 বিশ্লেষণ করার আগে N2.5 এবং M2.0 বিশ্লেষণ করেছি।
1.0 ms-1 এর লক্ষ্যবস্তু বায়ুর বেগে, PBS মাইক্রোফাইবার এবং ন্যানোফাইবার ম্যাটের PM1.0, PM2.5, এবং PM10 এর অপসারণ দক্ষতা স্ট্যাটিক চার্জ ছাড়াই অধ্যয়ন করা হয়েছিল (চিত্র S5, সমর্থনকারী তথ্য)।এটা দেখা যায় যে PM অপসারণের দক্ষতা সাধারণত বেধ এবং PM আকার বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায়।ছোট ছিদ্রের কারণে N2.5 এর অপসারণ দক্ষতা M2.0 এর থেকে ভাল।PM1.0, PM2.5 এবং PM10-এর জন্য M2.0-এর অপসারণের কার্যকারিতা যথাক্রমে 55.5%, 64.6% এবং 78.8%, যেখানে N2.5-এর অনুরূপ মানগুলি ছিল 71.9%, 80.1% এবং 89.6% (চিত্র 2f)।আমরা লক্ষ্য করেছি যে M2.0 এবং N2.5 এর মধ্যে দক্ষতার মধ্যে সবচেয়ে বড় পার্থক্য হল PM1.0, যা নির্দেশ করে যে মাইক্রোফাইবার জালের ফিজিক্যাল সিভিং মাইক্রোন-লেভেলের PM-এর জন্য কার্যকর, কিন্তু ন্যানো-লেভেল PM-এর জন্য কার্যকর নয় (চিত্র S6, সমর্থনকারী তথ্য)।, M2.0 এবং N2.5 উভয়ই 90% এর কম পিএম ক্যাপচার ক্ষমতা দেখায়।উপরন্তু, M2.0 এর তুলনায় N2.5 ধুলোর জন্য বেশি সংবেদনশীল হতে পারে, কারণ ধুলো কণা সহজেই N2.5 এর ছোট ছিদ্রগুলিকে ব্লক করতে পারে।স্ট্যাটিক চার্জের অনুপস্থিতিতে, তাদের মধ্যে ট্রেড-অফ সম্পর্কের কারণে একই সময়ে প্রয়োজনীয় চাপ হ্রাস এবং অপসারণের দক্ষতা অর্জন করার ক্ষমতা শারীরিক সিভিং সীমিত।
ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক শোষণ একটি দক্ষ পদ্ধতিতে PM ক্যাপচার করার জন্য সর্বাধিক ব্যবহৃত পদ্ধতি।[১১] সাধারণত, উচ্চ-শক্তি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মাধ্যমে অ-বোনা ফিল্টারে স্থির চার্জ জোরপূর্বক প্রয়োগ করা হয়;যাইহোক, এই স্ট্যাটিক চার্জটি আর্দ্র অবস্থায় সহজেই বিলুপ্ত হয়ে যায়, যার ফলে PM ক্যাপচার ক্ষমতা নষ্ট হয়ে যায়।[৪] ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক পরিস্রাবণের জন্য একটি জৈব-ভিত্তিক উপাদান হিসাবে, আমরা 200 nm দীর্ঘ এবং 40 nm চওড়া CsW প্রবর্তন করেছি;তাদের অ্যামোনিয়াম গ্রুপ এবং পোলার অ্যামাইড গ্রুপের কারণে, এই ন্যানোহিস্করগুলিতে স্থায়ী ক্যাটানিক চার্জ থাকে।CsW এর পৃষ্ঠে উপলব্ধ ধনাত্মক চার্জ এর জেটা সম্ভাব্য (ZP) দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করা হয়;CsW 4.8 এর pH সহ জলে ছড়িয়ে পড়ে এবং তাদের ZP +49.8 mV পাওয়া যায় (চিত্র S7, সমর্থনকারী তথ্য)।
CsW-কোটেড PBS মাইক্রোফাইবার (ChMs) এবং nanofibers (ChNs) 0.2 wt% CsW জলের বিচ্ছুরণে সাধারণ ডিপ লেপ দ্বারা প্রস্তুত করা হয়েছিল, যা PBS ফাইবারের পৃষ্ঠে সর্বাধিক পরিমাণ CsWs সংযুক্ত করার জন্য উপযুক্ত ঘনত্ব, যেমন দেখানো হয়েছে চিত্র 3a এবং চিত্র S8 এ দেখানো হয়েছে, সমর্থনকারী তথ্য।নাইট্রোজেন শক্তি বিচ্ছুরণকারী এক্স-রে স্পেকট্রোস্কোপি (EDS) চিত্রটি দেখায় যে পিবিএস ফাইবারের পৃষ্ঠটি সিএসডব্লিউ কণার সাথে সমানভাবে প্রলেপযুক্ত, যা স্ক্যানিং ইলেক্ট্রন মাইক্রোস্কোপ (SEM) ছবিতেও স্পষ্ট (চিত্র 3b; চিত্র S9, সমর্থনকারী তথ্য) .উপরন্তু, এই আবরণ পদ্ধতি চার্জযুক্ত ন্যানোম্যাটেরিয়ালগুলিকে ফাইবার পৃষ্ঠকে সূক্ষ্মভাবে মোড়ানো সক্ষম করে, যার ফলে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক পিএম অপসারণের ক্ষমতা সর্বাধিক হয় (চিত্র S10, সমর্থনকারী তথ্য)।
ChM এবং ChN এর PM অপসারণের দক্ষতা অধ্যয়ন করা হয়েছিল (চিত্র 3c)।M2.0 এবং N2.5 যথাক্রমে ChM2.0 এবং ChN2.5 উত্পাদন করতে CsW দিয়ে লেপা হয়েছিল।PM1.0, PM2.5 এবং PM10-এর জন্য ChM2.0-এর অপসারণের দক্ষতা যথাক্রমে 70.1%, 78.8% এবং 86.3%, যেখানে ChN2.5-এর অনুরূপ মানগুলি যথাক্রমে 77.0%, 87.7% এবং 94.6% ছিল।CsW আবরণ M2.0 এবং N2.5 এর অপসারণের দক্ষতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং সামান্য ছোট PM-এর জন্য পরিলক্ষিত প্রভাবটি আরও উল্লেখযোগ্য।বিশেষ করে, chitosan nanowhiskers M2.0′s PM0.5 এবং PM1.0 এর অপসারণের দক্ষতা যথাক্রমে 15% এবং 13% বৃদ্ধি করেছে (চিত্র S11, সমর্থনকারী তথ্য)।যদিও M2.0 এর অপেক্ষাকৃত প্রশস্ত ফাইব্রিল ব্যবধানের (চিত্র 2c) কারণে ছোট PM1.0 বাদ দেওয়া কঠিন, ChM2.0 PM1.0 শোষণ করে কারণ CsWs-এর ক্যাটেশন এবং অ্যামাইডগুলি আয়ন-আয়নের মধ্য দিয়ে যায়, মেরু-আয়ন মিথস্ক্রিয়াকে সংযুক্ত করে। , এবং ধুলোর সাথে ডাইপোল-ডাইপোল মিথস্ক্রিয়া।এর CsW আবরণের কারণে, ChM2.0 এবং ChN2.5-এর PM অপসারণের দক্ষতা মোটা M5.2 এবং N4.8 (টেবিল S3, সমর্থনকারী তথ্য) এর মতো বেশি।
মজার বিষয় হল, যদিও PM অপসারণের দক্ষতা ব্যাপকভাবে উন্নত হয়েছে, CsW আবরণ খুব কমই চাপ ড্রপকে প্রভাবিত করে।ChM2.0 এবং ChN2.5-এর চাপ ড্রপ কিছুটা বেড়ে 15 এবং 23 Pa হয়েছে, প্রায় অর্ধেক বৃদ্ধি M5.2 এবং N4.8-এর জন্য পরিলক্ষিত হয়েছে (চিত্র 3d; টেবিল S3, সমর্থনকারী তথ্য)।অতএব, জৈব-ভিত্তিক উপকরণগুলির সাথে আবরণ দুটি মৌলিক ফিল্টারের কর্মক্ষমতা প্রয়োজনীয়তা পূরণ করার জন্য একটি উপযুক্ত পদ্ধতি;অর্থাৎ, PM অপসারণের দক্ষতা এবং বায়ুচাপের পার্থক্য, যা পারস্পরিকভাবে একচেটিয়া।যাইহোক, ChM2.0 এবং ChN2.5 এর PM1.0 এবং PM2.5 অপসারণের দক্ষতা উভয়ই 90% এর চেয়ে কম;স্পষ্টতই, এই কর্মক্ষমতা উন্নত করা প্রয়োজন.
ধীরে ধীরে পরিবর্তিত ফাইবারের ব্যাস এবং ছিদ্রের আকার সহ একাধিক ঝিল্লির সমন্বয়ে গঠিত একটি সমন্বিত পরিস্রাবণ ব্যবস্থা উপরের সমস্যাগুলি সমাধান করতে পারে [12]।ইন্টিগ্রেটেড এয়ার ফিল্টারটিতে দুটি ভিন্ন ন্যানোফাইবার এবং সুপারফাইন ফাইবার নেটের সুবিধা রয়েছে।এই বিষয়ে, ChM এবং ChN সহজভাবে সমন্বিত ফিল্টার (Int-MNs) তৈরি করার জন্য স্ট্যাক করা হয়।উদাহরণ স্বরূপ, Int-MN4.5 প্রস্তুত করা হয়েছে ChM2.0 এবং ChN2.5 ব্যবহার করে, এবং এর কার্যকারিতা ChN4.8 এবং ChM5.2 এর সাথে তুলনা করা হয়েছে যার ক্ষেত্রফলের ঘনত্ব একই রকম (যেমন বেধ)।PM অপসারণ দক্ষতা পরীক্ষায়, Int-MN4.5 এর অতি সূক্ষ্ম ফাইবার দিকটি ধুলোবালি কক্ষে উন্মোচিত হয়েছিল কারণ অতি সূক্ষ্ম ফাইবার পাশ ন্যানোফাইবার পাশ থেকে আটকে যাওয়ার জন্য বেশি প্রতিরোধী ছিল।চিত্র 4a তে দেখানো হয়েছে, Int-MN4.5 দুটি একক-কম্পোনেন্ট ফিল্টারের চেয়ে ভাল PM অপসারণের দক্ষতা এবং চাপের পার্থক্য দেখায়, যার চাপ 37 Pa এর ড্রপের সাথে, যা ChM5.2 এর অনুরূপ এবং ChM5.2 ChN4 এর চেয়ে অনেক কম।8. উপরন্তু, Int-MN4.5 এর PM1.0 অপসারণের দক্ষতা হল 91% (চিত্র 4b)।অন্যদিকে, ChM5.2 এত বেশি PM1.0 অপসারণের দক্ষতা দেখায়নি কারণ এর ছিদ্রগুলি Int-MN4.5 এর চেয়ে বড়।
পোস্টের সময়: নভেম্বর-০৩-২০২১
