[학위논문]나노 입자 첨가에 따른 정전 멜트블로운 부직포의 여과효율에 관한 연구 A study on the filtation Efficiency of Electrostatic Melt-blown Nonwovens Using Nano Particles as Additives원문보기
여과재의 미세입자에 대하여 압력손실을 최소화하고 여과효율을 높이기 위하여 이들 입자를 정전기력으로 포집하는 것이 효율적인 것으로 알려져 왔다. 그러나 여과재에 정전기를 부여하고 이를 유지하는 것은 현실적으로 매우 어려운 문제이다. 본 연구는 보다 효율적으로 정전기를 부여하고 이를 보강하기 위하여폴리프로필렌 초극세섬유로 제작된 단위 중량이 상이한(시료 A-20g, B-15g)의 공기 청정용 ...
여과재의 미세입자에 대하여 압력손실을 최소화하고 여과효율을 높이기 위하여 이들 입자를 정전기력으로 포집하는 것이 효율적인 것으로 알려져 왔다. 그러나 여과재에 정전기를 부여하고 이를 유지하는 것은 현실적으로 매우 어려운 문제이다. 본 연구는 보다 효율적으로 정전기를 부여하고 이를 보강하기 위하여폴리프로필렌 초극세섬유로 제작된 단위 중량이 상이한(시료 A-20g, B-15g)의 공기 청정용 멜트 블로운 부직포에 각각 성질이 다른 부도체(SiO2), 전도체(Al2O3), 강유전체(BaTiO3) 3종의 나노입자를 첨가하여 electrospray한 후, corona 정전처리 하여 sub-micron 크기의 입자들이 정전력에 의해 포집되도록 필터여재를 설계하였다. 이들 필터여재에 첨가제의 종류와 첨가 농도를 변화시키면서 필터 여재의 표면대전압, 대전량, 여과효율을 측정하여 여과특성을 살펴보고 필터 여재의 FE-SEM 사진을 이용하여 표준먼지가 포집되는 현상을 시각적으로 관찰하였다. 중량이 큰 시료가 대전량과 여과효율이 증가하였고, 극성의 표준먼지인 염화나트륨 입자는 부도체, 전도체, 강유전체 순으로 여과 효율과 대전량이 증가하였고, 비극성의 표준먼지인 paraffin oil의 경우도 이와 동일한 경향을 보이고 있으나 증가량의 크기는 전자에 비하여 비교적 작았다. 또한 강유전체 입자를 electrospary 하였을 때 , 대전량이 클수록 가장 높은 여과효율을 나타내었다. 첨가제를 넣지 않은 미처리 정전필터에서는 미세 먼지들이 분산되어 필터의 표면에 부착되었으나 3 종의 나노 입자가 첨가된 정전필터에서는 필터여재의 섬유표면에 분산되어 있는 나노 입자 주위에 미세 먼지들이 덩어리를 형성하며 부착되어 있는 것을 확인 할 수 있었다.
여과재의 미세입자에 대하여 압력손실을 최소화하고 여과효율을 높이기 위하여 이들 입자를 정전기력으로 포집하는 것이 효율적인 것으로 알려져 왔다. 그러나 여과재에 정전기를 부여하고 이를 유지하는 것은 현실적으로 매우 어려운 문제이다. 본 연구는 보다 효율적으로 정전기를 부여하고 이를 보강하기 위하여폴리프로필렌 초극세섬유로 제작된 단위 중량이 상이한(시료 A-20g, B-15g)의 공기 청정용 멜트 블로운 부직포에 각각 성질이 다른 부도체(SiO2), 전도체(Al2O3), 강유전체(BaTiO3) 3종의 나노입자를 첨가하여 electrospray한 후, corona 정전처리 하여 sub-micron 크기의 입자들이 정전력에 의해 포집되도록 필터여재를 설계하였다. 이들 필터여재에 첨가제의 종류와 첨가 농도를 변화시키면서 필터 여재의 표면대전압, 대전량, 여과효율을 측정하여 여과특성을 살펴보고 필터 여재의 FE-SEM 사진을 이용하여 표준먼지가 포집되는 현상을 시각적으로 관찰하였다. 중량이 큰 시료가 대전량과 여과효율이 증가하였고, 극성의 표준먼지인 염화나트륨 입자는 부도체, 전도체, 강유전체 순으로 여과 효율과 대전량이 증가하였고, 비극성의 표준먼지인 paraffin oil의 경우도 이와 동일한 경향을 보이고 있으나 증가량의 크기는 전자에 비하여 비교적 작았다. 또한 강유전체 입자를 electrospary 하였을 때 , 대전량이 클수록 가장 높은 여과효율을 나타내었다. 첨가제를 넣지 않은 미처리 정전필터에서는 미세 먼지들이 분산되어 필터의 표면에 부착되었으나 3 종의 나노 입자가 첨가된 정전필터에서는 필터여재의 섬유표면에 분산되어 있는 나노 입자 주위에 미세 먼지들이 덩어리를 형성하며 부착되어 있는 것을 확인 할 수 있었다.
It has been known that the filtration of submicron particles by means of an electrostatic force is very effective to minimize the pressure drop of the particles in the filter media and increase the filtration efficiency. However, applying static electricity to the filter media is believed to be very...
It has been known that the filtration of submicron particles by means of an electrostatic force is very effective to minimize the pressure drop of the particles in the filter media and increase the filtration efficiency. However, applying static electricity to the filter media is believed to be very difficult. In this study, we designed the filter media which can produce the collection of the submicron particles by the applying electrostatic force. To meet our proposed design, three different types of nano-scaled materials such as nonconductor (SiO2), conductor(Al2O3), ferroelectric material (BaTiO3) were incorporated into the melt-blown nonwovens made of ultra-microfiber. Polypropylene melt-blown nonwovens basic weights of 20g and 15g were prepared, and then electrosprayed, which are allowable to enhance the effect of the staic electricity. The surface voltage, charging density, and filtration efficiency of the filter media were investigated with various experimental conditions: such as types of additives and such as their concentration. In addition, the collection of normal dusts in the filter media was also observed by using a field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). It was shown that the charging density and filtration efficiency are increased with increasing the basic weight of the samples. It was also shown that for the NaCl particles as a polar standard dust, the filtration efficiency and charging density are increased as an order of nonconductor, conductor, ferroelectric material. On the contrary, for the Paraffin oil as a nonpolar standard dust, the increased amount of charging density was relatively lower than that of the former although other trend was the same to the case of the polar standard dust. In addition, the filtration efficiency was increased with increasing the charging density when electrospraying the ferroelectric particles. As for the electrostatic filter without additives, it was shown that very finite dusts are dispersed and then deposited on the surface of the filter. For the electrostatic filter that three types of nano particles had been incorporated, however, the clustering of the very fine dusts were formed around the nano-scaled particles distributed on the fiber surface of filter media.
It has been known that the filtration of submicron particles by means of an electrostatic force is very effective to minimize the pressure drop of the particles in the filter media and increase the filtration efficiency. However, applying static electricity to the filter media is believed to be very difficult. In this study, we designed the filter media which can produce the collection of the submicron particles by the applying electrostatic force. To meet our proposed design, three different types of nano-scaled materials such as nonconductor (SiO2), conductor(Al2O3), ferroelectric material (BaTiO3) were incorporated into the melt-blown nonwovens made of ultra-microfiber. Polypropylene melt-blown nonwovens basic weights of 20g and 15g were prepared, and then electrosprayed, which are allowable to enhance the effect of the staic electricity. The surface voltage, charging density, and filtration efficiency of the filter media were investigated with various experimental conditions: such as types of additives and such as their concentration. In addition, the collection of normal dusts in the filter media was also observed by using a field-emission scanning electron microscopy (FE-SEM). It was shown that the charging density and filtration efficiency are increased with increasing the basic weight of the samples. It was also shown that for the NaCl particles as a polar standard dust, the filtration efficiency and charging density are increased as an order of nonconductor, conductor, ferroelectric material. On the contrary, for the Paraffin oil as a nonpolar standard dust, the increased amount of charging density was relatively lower than that of the former although other trend was the same to the case of the polar standard dust. In addition, the filtration efficiency was increased with increasing the charging density when electrospraying the ferroelectric particles. As for the electrostatic filter without additives, it was shown that very finite dusts are dispersed and then deposited on the surface of the filter. For the electrostatic filter that three types of nano particles had been incorporated, however, the clustering of the very fine dusts were formed around the nano-scaled particles distributed on the fiber surface of filter media.
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