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麻省理工学院韩国毒理学研究所《Nano Letters》:用于热再生空气

发布日期:2021-09-22 10:23   来源:未知   阅读:

  香港最快开奖结果查询!根据世界卫生组织(WHO)的数据,空气污染每年导致420万人死亡,而化石燃料产生的细颗粒物(PMs)是最具破坏性的罪魁祸首。空气动力学直径小于4 μm的PMs可被吸入肺部,进入血液,导致严重的健康问题。随着公众对空气颗粒物污染意识的提高和监管的日益严格,迫切需要开发新型纤维直径更小的空气过滤器,以去除更细的颗粒物。

  麻省理工学院Jing Kong,Xiang Ji,韩国毒理学研究所Sung Mi Jung为共同通讯作者在《Nano Letters》上发表。其提出了一种自下而上的合成方法来制造第一台全热催化剂空气过滤器(ATCAF)。由直径约为50 nm的TiO2纤维自组装而成的气凝胶ATCAF。不仅能以99.999%的效率捕获燃烧产生的PM污染物,而且还能在高温下催化捕获的碳氢化合物污染物的完全分解。它具有利用燃烧热量就地消除烃类材料燃烧中的PM污染物的潜力。

  图1 (a)我们的全热催化剂热再生过滤器示意图。(b) As-madefilter和(c)实验室构建的基于权重的测试系统。(d)我们的空气滤清器的俯视图SEM照片,比例尺= 1μm。(e)过滤器持续时间测试,过滤效率为99.9993%,持续时间为10小时。

  图2。(a, b) 10−600 nm硫酸铵气溶胶。(b)插图放大范围为20 ~ 100 nm。(c, d)亚利桑那沙尘(1 ~ 10μm);(c)中的虚线是眼睛的向导,因为我们的过滤器过滤后,颗粒浓度太低,无法测量。

  图3 (a)受污染过滤器动态热清洗的热重分析-质谱(TGA-MS)测试,包括(从上到下)示意图、热重分析温度分布图、热重分析和受污染样品的MS结果。(b)受污染过滤器的静态热清洗气相色谱(GC)试验;我们的过滤器(c)在热清洗前和(d)在热清洗后的扫描电镜图像,标尺= 1μm。(c)中蓝色虚线左边的区域被严重污染,红色虚线圆圈突出显示捕获的纳米颗粒。(e)过滤器的重复使用性测试,重复“烟污染-热清洗-过滤测试”循环4次。

  综上所述,该团队利用热催化剂分解技术解决固相污染的思想。虽然对纳米级过滤纤维的需求对传统自上而下的方法提出了更高的技术挑战,已经证明,通过一锅自下而上的合成方法,一种创新的自组装所有热催化剂纳米纤维过滤器气凝胶。ATCAF具有约50 nmfiber直径和3d纤维结构,对PM2.5的过滤效率为99.9993%,对10 - 100 nm空气中的病毒和烟尘尤其有效。ATCAF不含粘结剂或聚合物,仅由热催化剂制成,不仅能适应高温,还能利用热,保证完全分解,没有碳氢化合物PM污染物的空白点,并保持完好,可重复使用。通过增强的细颗粒去除和重负荷能力,热再生过滤器可以减少不必要的成本,更换过滤器。此外,考虑到典型的火焰温度为800 - 1400°C,而且由于二氧化钛的熔点为1843°C, ATCAF可以安全地与煤炉或焚烧炉一起工作,利用燃烧的热量就地捕获和分解PM污染物,从源头解决PM污染。

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