우리 주변의 대기 질이 끊임없이 변화하고 있다는 것을 알고 계실겁니다. 폐를 신선하고 청결한 공기로 가득 채운 마지막 시간이 언제였는지 기억하십니까? 매일 우리는 옥외 또는 실내에 머무르고 있는지와 상관없이 호흡하는 공기 중 오염 물질, 즉 미세 입자뿐만 아니라 화학 물질에 노출되어 있습니다. 이 문제는 개발 도상국의 사람들에게 영향을 줄 뿐만 아니라 지구 인구의 대부분에게도 영향을 줍니다.

대기 오염

대기 오염의 결과로 매년 650만명이 사망하고 2013년엔 조기 사망의 네 번째 주요 원인이 될 것으로 추산됐습니다. 옥외 오염의 일부는 1990년 이후 꾸준히 증가하여 실내 오염의 수준에 도달했습니다. 대기 오염은 질소 산화물(NOx), 황산화물(SOx), 오존 및 미립자 물질 (PM) 등의 가장 유해한 물질로 구성됩니다. 특별한 관심사는 2.5와 10μm(PM2.5/PM10) 이하의 입자로 구성된 미립자 물질의 미세한 분획과 관련이 있습니다. 이 입자는 폐와 혈류로 깊숙이 침투합니다. 그동안 대기 오염을 줄이기 위한 전 세계적 노력이 있어왔고, 효과적인 개인 보호 장치와 에어 필터가 일부 관련 대안을 제시했습니다.

우리는 정수 과정에서 셀룰로오스 섬유의 역할에 대해 이전에 논의했습니다.

공기 여과

전형적으로, 에어 필터는 셀룰로오스, 면, 유리 또는 합성 섬유와 같은 섬유 재료로 만들어집니다. 여과 효율은 주로 필터의 두께뿐만 아니라 필터의 밀도, 즉 필터의 표면적을 조절함으로써 조절됩니다. 공기 정화에 사용되는 일반적인 필터 유형 중 하나는 0.3μm 이상의 입자를 제거할 수있는 HEPA 필터입니다. HEPA 필터는 일반적으로 청정실(clean room)뿐만 아니라 진공 청소기 및 가정용 공기 청정기에도 사용됩니다.

HEPA 필터는 전형적으로 습식법에 의해 최대 5% 결합제(아크릴, 우레탄, 실란 또는 에폭시)와 함께 결합된 보로 실리케이트 유리 섬유(borosilicate glass fibers) 또는 플라스틱 섬유(예 : 폴리 프로필렌)로 만들어집니다. 바인더는 대개 필터가 사용될 수 있는 최대 온도를 설정합니다.

HEPA 필터와 관련된 문제는 공기 흐름과 필터링 효율과 관련이 있습니다. 효율을 증가시키기 위해, 유리 섬유의 직경은 통상적으로 표면적을 증가시키기 위해 감소됩니다. 이것은 자연스럽게 구조를 약화시킵니다. 또한, 어떤 경우 바인더가 문제를 일으킬 수 있는데, 예를 들어 실리콘 수지에 함유된 미량의 실록산이 반도체 생산을 방해하는 것으로 알려져 있습니다.

필터에서 cellulose fibrills의 역할

셀룰로오스 섬유소의 성질 : 필름 형성 특성, 유리에 대한 강한 접착력, 높은 인장 강도, 넓은 표면적, 휘발성 화합물 또는 기타 불순물에서의 자유도, 화학적 안정성, pH 안정성 및 온도 안정성(고압 증기 멸균으로 멸균될 수 있음), 필터에 대해 즉각적으로 매칭이 됩니다.

HEPA 필터에서 셀룰로오스 피브릴은 강화 물질로 작용하여 더 얇은 유리 섬유로 필터를 생산할 수 있어 보다 더 효율적인 필터를 만들 수 있습니다. 이것은 액체와 공기를 걸러 내기 위한 보다 효율적인 마이크로 및 울트라 필터를 생산할 수 있게 합니다. Nemoto et al. 은 최근 상업용 HEPA 필터를 지지체로 사용하여 TEMPO 산화된 나노셀룰로오스를 동결 건조하여 에어로젤을 형성하여 고성능 에어 필터를 제조하는 방법을 보고했습니다. 증가된 효율은 필터 내에서 나노 섬유의 거미줄과 유사한 네트워크에 의해 형성된 비 표면적의 증가의 결과였습니다.

미래

셀룰로오스와 목화(cotton)는 공기와 액체를 걸러 내는데 수십 년 동안 사용되어 왔습니다. 효율은 천연 섬유의 섬유 치수에 의해 자연적으로 제한됩니다. 확실한 것은 셀룰로오스 섬유로 만들어진 필터를 보기 전에 많은 단계를 거쳐야 한다는 것입니다. 그러나 셀룰로오스 섬유소와 나노 셀룰로오스 주변의 모든 활동을 고려해 보면 셀룰로오스 섬유소가 필터의 일부가 되는 날은 우리가 믿는 것보다 훨씬 더 가까울 수 있습니다.