【实验】7811+CPC- 纳米滤膜测试

纳米纤维滤膜去除水泥粉尘效率研究

A nanofiber-based filter composed of electrospun PA-66/ TiO2 nanofibers for removal of cement dust

工业生产过程（包括水泥生产）产生的粉尘严重污染大气、水源、土壤环境，危害动植物生长。其中微米级颗粒物可被人体吸入，纳米级颗粒物可进入肺部，直接造成工人尘肺；表面可吸附有毒有害物质并随环境迁移，进而危害大众身体健康。传统滤膜对纳米级颗粒物过滤效率较差，急需制备方法简易且去除效率高的高性价比纳米滤膜。本实验采用静电纺丝工艺，由聚酰胺-66以及TiO2纳米颗粒制备复合纳米纤维滤膜，使用Grimm7811气溶胶发生器模拟水泥粉尘产生过程，搭配Grimm CPC 5412凝结核粒子计数器测试制备的纳米滤膜过滤效率。

纳米纤维滤膜测试

图1显示了用于测试滤膜所用装置的示意图。系统是一个圆柱形的腔室，里面有一个雾化器，一个静电中和器，一个扩散干燥管，一个滤膜支架，一个数字压力计和一个凝结核粒子计数器。实验以二(2-乙基己基)癸二酸酯（DEHS）为原料，采用气溶胶发生器（7811型通用气溶胶发生器）对制备的滤膜进行了测试。这种用干燥空气将浓度为0.01～9.99×10⁶粒/cm³，粒径3–500 nm的气溶胶通入待测滤膜。使用凝结核粒子计数器（Grimm Aerosol Technik, model 5412）测量测量过滤前后气流中的颗粒浓度。每个滤膜样品重复进行粒子渗透试验10次。通过测得的滤膜前后颗粒数值密度计算评估滤膜性能。

实验结果显示纳米纤维滤膜去除效率高达97%

产品介绍

（1）GRIMM 7811通用气溶胶发生器

仪器内置双泵，一个用于提供流经雾化器气流（发生原始气溶胶），另一个泵提供干燥空气，用于可选稀释和干燥原始气溶胶（使用硅胶干燥器）。两路流量分别通过仪器正面的两个开关和电位计进行控制和独立的开/关。干燥器位于前侧，可拆卸下来进行硅胶再生，或在无需或不需要干燥的情况下用标准管代替。流量计监测“干燥空气气流”。

仪器背面的可拆卸盖内最多可存放六个雾化器。

特点

l 从各种液体、悬浮液和溶液（如NaCl、DEHS、PSL）中生成气溶胶

l 集成泵

l 不需要压缩空气

l 独立可控流量（雾化器流量和干燥空气流量）

应用

l 校准和测试

l 吸入和毒理学研究

l 滤膜测试

（2）GRIMM CPC 5412固定式凝结核粒子计数器

GRIMM 5412是GRIMM-CPC系列的高端紧凑耐用仪器，带有集成样品泵，气溶胶样品流速为0.6 L/min。新的检测头可使单粒子计数高达100000个粒子/cm³，提高了检测效率（D₅₀=4nm）和响应时间（t₁₀-t₉₀<3 s）。光度模式允许检测高达10⁷个粒子/cm³的高浓度。

特点

l 气溶胶流速=0.6 L/min

l 单颗粒计数高达100000/cm³

l t₁₀-t₉₀<3秒时响应时间缩短

l 耐高温（40°C）

l 使用笔记本电脑上的预配置软件进行操作

l 防溢饱和器设计

l 连续去除冷凝水

应用

l 滤膜测试

l 吸入和暴露研究

l 大气成核研究

l 纳米颗粒生长、凝结和迁移的研究

l 发动机排气研究

l 工作场所监测

参考文献

Nekooie R, Shamspur T, Mostafavi A. A nanofiber-based filter composed of electrospun PA-66/TiO2 nanofibers for removal of cement dust[J]. International Journal of Environmental Analytical Chemistry, 2020, 100(15): 1737-1752.