Elektro-eğirme yöntemiyle nanofiber tabakalı hava filtresi üretimi ve performans testleri
Production and performance tests of air filter which coated nanofiber layer by electrospinning method
Yazar: MEHMET SELBES
Danışman: PROF. DR. AHMET AKDEMİR
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Hava filtresi = Air filter ; Nanolif = Nanofiber

Özet:
Bu çalışmada, 25-85 g/m2 gramaj arasındaki mikrofiber hava filtrelerinin üzeri nanopartikül yakalama performansını arttırmak için elektro-eğirme yöntemiyle nanofiber tabaka kaplanmıştır. Elektro-eğirme deneyi, polimer solusyonu besleme debisi 21-30 mL/h, uygulanan gerilim 28-32 kV ve elektrotlar arası mesafe 19-23 cm deney parametreleri kullanılarak yapılmış ve beş farklı nanofiber filtre tabakası elde edilmiştir. Üretilen nanofiber tabaka ağırlıkları 2-4 g/m2 ve nanofiber çapları 77-200 nm arasında olup, filtrelerin performans tayini için deney setleri hazırlanmıştır. Mikrofiber filtrelerin ve nanofiber tabakaların performans tespiti için basınç kaybı ve partikül tutma testleri gerçekleştirilmiştir. Basınç kaybı testleri 0.3, 0.8 ve 1.3 m/s alın hızlarında, partikül tutma testleri ise 0.3 m/s hava hızında yapılmıştır. Partikül testlerinde 80-120 nm çapa sahip toksik olmayan CaCO3 nanopartikülleri kullanılmıştır. Partikül testleri 25 dakika boyunca yapılmış basınç kaybı artışı ölçülerek yakalanan partikül miktarı tartılmıştır. 
Deneylerin sonunda, nanofiber katmanların karakteristikleri ve mikrofiber filtrelerin performans artış miktarı tespit edilmiştir. Partikül yakalama performansının nanofiber katmanlı filtrelerde yüksek olduğu belirlenmiştir. En çok nanopartikül yakalayan filtrenin, 85 g/m2 gramaja sahip mikrofiber filtre (sekizinci numune) kullanılarak üretilen ikinci nanofiber tabaka olduğu tespit edilmiştir. Sekizinci mikrofiber filtre 2.2 mg nanopartikülü 1.5 mmHgS basınç kaybı oluşturarak yakaladığı, nanofiber tabakadan oluşan ikinci numunenin ise 8.6 mg nanopartikülü 14.5 mmHgS basınç kaybı oluşturarak yakaladığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, nanofiber tabakanın filtrasyon performansını arttırdığı, nanofiber tabakası gramajının artmasıyla performansın yükseldiği fakat kritik bir değerden sonra filtrenin tıkanarak ömrünü doldurduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, nanofiber layer is coated on the microfiber air filters which are 25 and 85 g/m2 weight to improve capturing of nanoparticles by electrospinning. Electrospinning experimental parameters are polymer feed rate 21-30 mL/h, voltage 28-32 kV, between of electrodes 19-23 cm. Nanofiber layers are obtained an experimental setup 2-4 g/m2 weigths and 77-200 nm nanofiber diameters. An experimental setup are established to evaluate performance of the nanofilters. Pressure drop and particle capture tests are performed performance of the nanofilters. Pressure drops are performed 0.3, 0.8, 1.3 m/s air velocities, particle captures are performed 0.3 m/s air velocity.  In the particle capture tests are used 80-120 nm diameter spherical CaCO3 nanoparticules and these tests are performed for 25 minutes measured presure drop and weight the amount of particule capture. 
Experimantal results, performance increasing of the microfiber filter and nanofiber layer caracteristics are determinated. Maximum nanoparticule capturing performance are held with coated microfiber filter specimen also maximum performance is the second specimen which spunbond microfiber filter coated with 2.5 g/m2. The eigth specimen which used to product the second nanofiber layer is determined captured 2.2 mg nanoparticule at 1.5 mmHgS pressure drop. The second specimen which nanofiber layer is captured 8.6 mg nanoparticle at 14.5 mmHgS pressure drop. As a result, the filtration performance improved nanofiber coating on the microfiber filters, the performance increases with increasing weight of the nanofiber but attains the critical value, then the life of the filter is determined by occluding.