Di sala 2019an de, nexweşiya Novel Coronavirus (COVID-19) derket û zû li cîhanê belav bû. Dirêjahiya vîrusa COVID-19 ya ku niha hatî keşif kirin 60-140 nm e, û rêyên sereke yên veguheztinê veguheztina rasterast, veguheztina aerosol û veguheztina têkiliyê ne. Wekî encamek, daxwaziya masûlkên pola N95 (N95 FFR) pir zêde bûye. Maskên pola N95 bi giranî ji polîpropîlen (PP) nepêçandî yên şilkirî têne çêkirin. Ji bo baştirkirina karîgeriya filtrasyonê û domandina berxwedana bi nisbet kêm, fîberên PP-yê di bin rêbazên dakêşana korona de têne rêve kirin da ku bi riya barkirina statîk ve girêdana pirçikê ya bihêz li N95 FFR peyda bikin. Lêbelê, drav di dema karanîna de winda dibe, û dibe sedema kêmbûna kargêriya fîlterkirinê. Wekî din, ji nû ve karanîna N95 FFR ji ber faktorên wekî paqijî, zirar, zêdebûna berxwedana nefesê û kêmbûna kargêriya filtrasyonê tê sînordar kirin. Bi dîtina vê yekê, tîmek bi serokatiya Yu Jihong ji Zanîngeha Jilin respiratorek nanofiber N97 ya bi îstîqrar li ser bingeha rûberên guhezbar ên kîmyewî pêşxist da ku bi navgîniya danûstendinên polar ve bigihîje taybetmendiyên fîltrekirinê yên girîng. Ew bi pêxistina membrana nanofiberê polaakrylonitrile (TFPNM) di 0.42 PA-1 de tê bidestxistin (karbidestiya fîltrekirinê: ji% 97 zêdetir; Daketina zextê: nêzikî 10 Pa) performansa filtrasyonê ya domdar a giştî peyda dike. Testa parzûna vîrusê ya Coxsackie B4 destnîşan kir ku TFPNM di heman demê de xwedan şiyana girtina vîrusê ya xurt e. Li gorî N95 FFR, TFPNM li hember cûrbecûr rêgezên dezenfektekirinê (cûreya vîrusê: Vîrûsa Coxsackie B4 (CV-B4) û vîrusek RNA ya mîkro), berxwedêrtir e, û taybetmendiyên filtrasyonê yên giştî N97 standard dimînin. Xebata têkildar bi sernavê "Respiratorên N97 yên Stable yên Serdest-Polarity- Serdest ji bo Girtina Vîrûsa Hewayî ya li ser bingeha Membranên nanonan" li Angewandte Chemie, kovarek navneteweyî ya bilind hate weşandin.

Polarîtî û aramiya rûyê TFPNM-an

Parzûnên nanofiberê (TFPNM) fîlima nazik (TF) pêçandî ya elektrospunkirî ya polyacrylonitrile (PAN) (TFPNM) ji hêla teknolojiya elektrospinning ve têne çêkirin û ji hêla pêvajoyên polîmerîzasyona navrûyê ve têne fonksiyon kirin da ku qumaşên zer ên sivik ên bi komên dawiya guhêrbar hilberînin. Li gorî PP-ê, TFPNM xwedan polarîtek rûkalek bihêztir e, ku dikare ji hêla pêlên cûda ve were guheztin. Ji bo bêtir nirxandina îstîqrara TFPNM, tîmê membranên fîberê ceriband bi germahiya bilind (> 80 °C), atmosferek hilmê (nemiya bilind > 100 °C), 75% alkol, ava dezenfektekirinê ya klorî, û ultraviyole. (UV) ronahî. TFPNM hate dîtin ku zirarek girîng û windakirina giran tune, ku di geometriya fîberê de guheztinek nîşan nade. Li gorî TFPNM-ya destpêkê, polarîteya rûkal a TFPNM-ya piştî dermankirinê nayê guhertin. Polarîteya rûkalê ya domdar di navbera membran û PMs/aerosolan de danûstendinên polar ên domdar dihêle, ku di cûrbecûr şert û mercên dijwar de potansiyeleke mezin dide TFPNM-an ji bo ji nû ve karanîna.

Wêne 1 Morfolojî û aramiya TFPNM

Karbidestiya parzûna hewayê TFPNM

Lekolînwanan yekem car şiyana TFPNM-ê ji bo girtina perçeyên bi mezinahiyên cihêreng (PM) vekolîn kirin da ku performansa wê ya filtrasyona hewayê di bin şert û mercên kalîteya hewaya xeternak de simul bikin (Wêne 2). Şewitandina bixûrê (ku gemarên cihêreng ên wekî PM, CO, CO2, NO2, hwd. vedihewîne) di laboratuarê de tê bikar anîn da ku asta zerarên zerardar diyar bike. Kontrolkirina giraniya bingehîn a çêtirîn ji bo hemî TFPNM 10 g / m2 ye. Pênc TFPNM-yên bi polarîteyên rûkal ên cihêreng di kargêriya filtrasyonê de cûdahiyên mezin nîşan didin. Encamên kargêriya filtrasyonê ji bo PM0.3 ji polarîteya rûkala herî nizm heya membrana fîberê ya herî bilind ji% 50.00 heya 97.45% bû. Di nav wan de, TFPNM-yên bi komên siyanîd û karboksîl re karbidestiya filtrasyonê ya pir bilind nîşan dan, ku ji% 97 derbas dibe. Ji bo vekolîna bandorkeriya demdirêj a TFPNM, statûya girseyî ya TFPNM bi heman koma termînalê re wekî molekula PAN hate ceribandin piştî ku 10 demjimêran di hewaya xeternak de hate danîn. Encaman destnîşan kir ku karbidestiya parzûnê ya membrana nanofiber PAN (PNM) ji 97.10% daket 94.57% ji bo PM0.3 û ji 99.67% daket 99.42% ji bo PM2.5 piştî 10 demjimêran. Lêbelê, taybetmendiyên fîlterkirina CTFPNM stabîl man, di nav 97.00 demjimêran de, bi rêzê ve ji 99.90% û 0.3% ji bo PM2.5 û PM10 derbas bûn.

KEMAN. 2 PM performansa TFPNM-ên bi polarîteyên rûyê cihêreng digirin

Berawirdkirina performansa fîlterkirina hewayê di navbera TFPNM û N95 FFR de

Du TFPNM bi polarîteya rûbera bilind (CTFPNM û CTFPNM) hatin destnîşan kirin ku taybetmendiyên wan ên filtrasyonê li ser aerosolên NaCl bi N95 FFR re bidin hev (Wêne 3). Karbidestiya filtrasyonê ya CTFPNM û CTFPNM hem gihîşt asta N97 û hem jî di nav 24 demjimêrên domdar ên filtrasyonê de stabîl ma. Berevajî vê, N95 FFR, ku bi giranî ji nehfên PP-ê yên barkirî pêk tê, di dema filtrasyonê de bêîstiqrariyek eşkere nîşan dide. Karbidestiya Parzûna TFPNM ji hêla bandora elektrostatîk ve bêtir hate lêkolîn kirin. Ji bo cTFPNM û cTFPNM-ya barkirî, karbidestiya filtrasyona wan hinekî li N98 çêtir dibe. Lêbelê, karbidestiya filtrasyonê ya van membranên respiratorê yên barkirî di dawiyê de piştî 97 demjimêran ji ber kêmbûna barkirina statîk a rûxê (ji 24 kV ber 0.15±0.02 kV) daket pola N0.03. Nivîskar di navbera TFPNM û N95 FFRS ji welatên cihêreng de cûdahiyên di taybetmendiyên fîlterkirina hewayê de bêtir lêkolîn dike. Hat dîtin ku karbidestiya parzûnê ya hemî nimûneyan piştî 95 demjimêrên fîlterasyona domdar ji% 24 kêm bû. Di bin heman şert û mercên ceribandinê de, karbidestiya filtrasyonê ya N95 FFR piştî 24 demjimêran ji ya cTFPNM kêmtir bû.

Figure 3 Taybetmendiyên Parzûnê yên TFPNM û qatên parzûnê yên gelek marqeyên OF N95 FFRs

Fîlterkirina TFPNM ji bo vîrus û dermankirinên cihêreng ên dezenfektekirinê

CTFPNM di virusa coxsackie B4 (CV-B4) û aerosolek virusê ya mîkro RNA (27-30 nm) de hate danîn da ku karûbarê filtrasyona wê binirxîne. Û testa parzûna vîrusê ya N95 FFR (marka MEO). Encaman destnîşan kir ku cTFPNM piştî 97 demjimêran kargêriya parzûna N24 dom kir, dema ku MEO N95 FFR kargêriya filtrasyonê piştî 95 demjimêran ji% 24 daket. Ji bo lêkolîna ji nû vebikaranîna TFPNM-an, pênc rêbazên dermankirinê ji bo cTFPNM-an hatin kirin: dermankirina germê li 80 ℃; Steam (denaturasyona proteîna bingehîn a germê li 100 ℃); 75% alkol (proteîn denatured); Çareseriya bingehîn a klorê ya malê (dejenerasyona hucreyê, zirara kîmyewî); Radyasyona mîkrokujî ya ultraviolet (hilweşîna DNA/RNA, UVC 254 nm). Piştî çerxa dermankirinê ya yekem, hemî karîgeriyên filtrasyonê yên cTFPNM di ASTA N97 de neguhêr dimînin û daketina zextê di navbera 9 û 10 Pa de dimîne. Berevajî vê, N95 FFR piştî dermankirinên cihêreng piştî çerxa yekem performansa filtrasyonê ya cihêreng nîşan da. Germkirin û tîrêjên mîkrokujî yên ultraviolet (UVGI) taybetmendiyên filtrasyonê yên piraniya N95 FFRS diparêzin. Lêbelê, karbidestiya parzûnê ya nimûneyên li ser bingeha dermankirina çareseriyê bi tundî dadikeve %50 ~ 80%.

KEMAN. 4 Performansa fîlterkirina vîrusê li ser cTFPNM

Nîşe: (a) (b) cTFPNM e, (c) (d) karîgerî û daketina zexta meo brand N95 FFR e

KEMAN. 5 Pêşveçûna FFR û performansa giştî ya filtrasyonê ya têkildar piştî pênc dermankirinên dezenfektekirinê yên cihêreng

Girêdanên nivîsê yên tevahî: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202108951