Дымка обычно состоит из загрязняющих веществ в виде крошечных взвешенных частиц или тонкого тумана / капель, выбрасываемых автомобилями, угольными электростанциями и заводами. Продолжительное воздействие увеличивает риск развития респираторных заболеваний, болезней сердца и рака легких. Можем ли мы избежать нездорового воздуха?
Простая маска для лица, которая может блокировать взвешенные частицы, была разработана учеными факультета машиностроения Гонконгского политехнического университета (PolyU). Проект возглавляет профессор Уоллес Вун-Фонг Леунг, эксперт по фильтрации, который всю свою карьеру изучал этих невидимых убийц.
В Гонконге взвешенные частицы PM 10 и PM 2.5 находятся под наблюдением. ТЧ 10 относится к частицам размером 10 микрон (или микрометров) или меньше, тогда как ТЧ 2.5 мер 2.5 микрон или меньше.
Находясь в авангарде борьбы с загрязнением воздуха, профессор Люнг нацелен на ультрамелкодисперсные загрязнители, которые еще не были обнаружены мониторами качества воздуха, — частицы размером 1 микрон или ниже, которые он считал более серьезной угрозой для здоровья человека.
«На мой взгляд, наноаэрозоли (коллоид из мелких твердых частиц или жидких капель от субмикронных до наноразмеров), такие как выбросы дизельного топлива, являются наиболее смертоносными по трем причинам. Во-первых, они в своем изобилии в количестве, подвешенном в воздухе. Во-вторых, они слишком малы, чтобы их можно было отфильтровать с помощью современных технологий.
В-третьих, они могут легко проходить через наши легкие и проникать в нашу дыхательную систему, а затем в нашу сосудистую, нервную и лимфатическую системы, нанося наихудший вред."
Однако было бы трудно дышать через маску, если бы требовалось блокировать наноаэрозоли.
Чтобы создать эффективный фильтр с хорошей воздухопроницаемостью, требуется новый фильтр, обеспечивающий высокую эффективность фильтрации, но при этом низкое сопротивление воздуха (или низкий перепад давления).
По словам профессора Люнга, частицы загрязняющих веществ попадают в наш организм двумя путями — через воздушный поток, переносящий их, и за счет диффузионного движения этих крошечных частиц. Поскольку частицы улавливаются волокнами маски, они отфильтровываются, прежде чем попадут в наши легкие.
Волокна из натуральных или синтетических материалов могут быть превращены в нановолокна размером примерно 1/500 диаметра волоса (примерно 0.1 мм) с помощью нанотехнологий. Хотя нановолокна увеличивают площадь поверхности для захвата наноаэрозолей, они также вызывают большее сопротивление воздуха. Новое нововведение профессора Люнга направлено на разделение оптимального количества нановолокон на несколько слоев, разделенных проницаемым пространством, что дает достаточно места для прохождения воздуха.
Обычная маска для лица может блокировать только около 25% от 0.3-микронные наноаэрозоли в стандартных условиях испытаний. Профессор Люнг сказал: «Многослойная маска из нановолокна может блокировать не менее 80% взвешенных наноаэрозолей, даже если они меньше нуля.3 микрон.
В то же время владелец может дышать так же комфортно, как и в обычной маске для лица, что делает ее идеальной для любых мероприятий на открытом воздухе. Другой вариант — предоставить маску из нановолокна, которая имеет ту же эффективность захвата, что и обычная маска для лица, но при этом, по крайней мере, в несколько раз более воздухопроницаемая, что было бы подходящим для рабочей группы."
Новая технология фильтрации получила признание. Недавно профессор Люнг и его команда получили золотую медаль и награду за особые заслуги от Министерства национального образования Румынии на 42-й Международной выставке изобретений в Женеве, проходившей в Швейцарии.
Если прорыв превратить в плотно прилегающие хирургические маски, они столь же эффективны против бактерий и вирусов, размер которых меньше 1 микрона. «В будущем медицинские работники на передовой могут иметь более надежную защиту от смертельных бактерий и вирусов», — добавил профессор Люн.
Кроме того, разрабатывается новая технология очистки газов для преобразования вредных загрязняющих газов, таких как NOx и летучие органические соединения, в безвредные вещества, включая кислоты, диоксид углерода и водяной пар.
Помимо средств индивидуальной защиты, технологии фильтрации и очистки в сочетании могут также очищать воздух в зданиях и улучшать качество воздуха в помещениях. Профессор Люнг сказал, что они могут изготавливать фильтры для очистки воздуха, которые легко встраиваются в старые и новые здания без каких-либо дополнительных опорных конструкций или дополнительных затрат.
Следовательно, потенциал безграничен; фильтры очистки воздуха также могут быть установлены в салонах самолетов, транспортных средств, поездов и кораблей. Такое удобное решение может стать будущим «более чистого и здорового» воздуха.
Многослойный фильтр из нановолокна может обеспечить высокую защиту с низким перепадом давления, позволяя пользователям дышать комфортно.