"Filtrować niewidzialne" Wytworzenie włókninowych materiałów filtracyjnych z wykorzystaniem nano-kompozytowych granulatów" Anna Jackiewicz1, Paweł Kmuk2 1Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Katedra Inżynierii Procesów Zintegrowanych, ul. Waryńskiego 1, 00-645 Warszawa e-mail: a.jackiewicz@ichip.pw.edu.pl 2Secura Nova Sp. z. o.o., 3 Maja 2/4, 00-391 Warszawa Czarno-białe nici polimerowe, Warszawa, 2014 Granulat z nanorurkami, Warszawa, 2014 W plątaninie polimerowych włókien, Warszawa, 2014

Opis popularnonaukowy projektu

Gdy na sicie, przez które przelewa się ciecz, nie zostają żadne ślady zanieczyszczeń, może to oznaczać dwie rzeczy: albo ciecz ta jest już naprawdę czysta, albo sito ma zbyt wielkie oczka. Ta dość przewrotna alternatywa przywodzi na myśl nieco złośliwie brzmiące powiedzonko: "Nie ma ludzi zdrowych, są tylko źle zdiagnozowani". Trawestując je można wyprowadzić niepokojące stwierdzenie: "Nie ma czystej wody, jest tylko źle przefiltrowana" - w domyśle: przez sito o zbyt dużych otworach. Przyroda zna filtry o bardzo zróżnicowanym działaniu. Płetwal błękitny, który pochłania 4 tony planktonu na dobę, zatrzymuje w jamie gębowej, precyzyjnie cedząc z antarktycznych wód, kryl o rozmiarach kilkudziesięciu milimetrów. Ten z kolei, również filtrując tę samą wodę, odżywia się proporcjonalnie mniejszymi obiektami - niewielkimi glonami o średnicy nie przekraczającej milimetra. Dla płetwala porcja wody zawierająca wyłącznie takie glony jest zupełnie "czysta", pozbawiona odżywczej wartości. Do najbardziej precyzyjnych filtrów w świecie przyrody należą błony komórkowe, które selektywnie przepuszczają jony o konkretnej średnicy. Taka precyzja jest priorytetem na obecnym etapie ewolucji świata nauki i techniki. W produkcji urządzeń elektronicznych i mechanicznych, w medycynie i farmacji skala mili, czy mikro, jest już niewystarczająca. Najbardziej zaawansowane dziedziny nauk sięgają do nanocząstek, nanorurek, nanowłókien i innych nanoobiektów. Jako produkty uboczne ich produkcji i zastosowania powstają nanozanieczyszczenia. Jeśli pozostaną w powietrzu, glebie i wodzie, zagrożą środowisku i zdrowiu ludzi. Dlatego, podobnie jak w przyrodzie ustabilizowała się równowaga między filtrującymi i filtrowanymi, także i wśród produktów ludzkiej działalności musi nastąpić równoległa ewolucja nanozanieczyszczeń i nanofiltrów. Skutki zdrowotne obecności nanozanieczyszczeń w środowisku nie zostały jeszcze w pełni poznane, jednak wiadomo, że wiele z nich może być bardzo groźnych dla zdrowia, nie ze względu na ich skład ale wielkość. Nie mamy wyboru - w przyszłości żaden nanośmieć nie może się przesmyknąć przez zbyt duże nanooczko nanofiltra.

Streszczenie naukowe

Procesy filtracji są bardzo ważnym obszarem badawczym głównie z powodu ochrony środowiska i zdrowia człowieka oraz ze względów technologicznych. Normy regulujące dopuszczalne stężenia cząstek są coraz surowsze i aby sprostać ich wymaganiom należy udoskonalać stosowane do tej pory metody usuwania tych cząstek, bądź wprowadzać nowe. Bardzo dobrym narzędziem służącym do separacji różnego rodzaju cząstek z gazu i cieczy są włókninowe materiały filtracyjne. Zakres ich zastosowań jest bardzo szeroki (m.in. układy wentylacyjne i klimatyzacyjne, różne gałęzie przemysłu, środki ochrony osobistej, urządzenia codziennego użytku, nowoczesne wysokoprężne silniki diesla). Należałoby tylko wyrazić życzenie, żeby możliwości jakie dają te materiały były szerzej niż dotąd wykorzystywane w przemyśle polskim. Stąd właśnie zrodził się pomysł na niniejszy projekt i wytworzenie innowacyjnego filtra włókninowego zawierającego nanorurki węglowe o specyficznych właściwościach, skutecznie separującego różnego typu zanieczyszczenia. Zaproponowane rozwiązanie będzie pierwszym tego typu na rynku. Pierwszym etapem prac, było wyprodukowanie polimerowych struktur kompozytowych zawierających nanorurki w specjalnie zaprojektowanej do tego celu aparaturze (wytłaczarka dwuślimakowa z dozownikiem bocznym i granulatorem tworzyw sztucznych). Następnie przy użyciu zaawansowanej technologii rozdmuchu stopionego polimeru (melt-blown) wytworzone zostaną włókninowe materiały filtracyjne z wykorzystaniem nano-kompozytowych granulatów. Badania skuteczności filtracji wyprodukowanych materiałów zostaną przeprowadzone na dwóch nowoczesnych stanowiskach pomiarowych znajdujących się w Katedrze Inżynierii Procesów Zintegrowanych WIChiP PW. Warto podkreślić, że jedno z tych stanowisk badawczych jest pierwszym tego typu na świecie stanowiskiem do badania procesu filtracji nanoaerozoli, a więc tych najbardziej niebezpiecznych dla zdrowia ludzi i środowiska.

Komitet Organizacyjny

Sponsorzy

Patronat medialny