새로운 공기 필터는 다양한 오염 물질을 포착합니다.

Nov 08, 2023

2023년 2월 23일

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워싱턴 주립대학교

석유 제품 대신 옥수수 단백질로 만든 공기 필터는 현재 공기 필터가 할 수 없는 포름알데히드와 같은 독성 화학 물질은 물론 작은 입자까지 동시에 포집할 수 있습니다.

이 연구는 특히 공기 질이 매우 좋지 않은 세계 지역에서 더 나은 공기 청정기로 이어질 수 있습니다. 워싱턴 주립대학교 엔지니어들은 Separation and Purification Technology 저널에 이 바이오 기반 필터의 재료 설계 및 테스트에 대해 보고합니다.

WSU 기계 및 재료 공학부 교수이자 해당 논문의 교신 저자인 Katie Zhong은 "미립자 물질은 필터링하는 것이 아니라 다양한 종류의 화학 가스 분자를 동시에 포착하는 것이 더 중요합니다."라고 말했습니다. "이러한 단백질 기반 공기 여과 물질은 다양한 종류의 대기 오염 물질을 포착하는 데 매우 유망합니다."

나쁜 공기질은 천식, 심장병, 폐암과 같은 질병의 원인이 됩니다. 상업용 공기 청정기는 그을음, 연기 또는 자동차 배기가스에서 폐로 직접 흡입될 수 있는 작은 입자를 제거하지만, 대기 오염에는 종종 일산화탄소, 포름알데히드 및 ​​기타 휘발성 유기 화합물과 같은 다른 위험한 가스 분자가 포함되어 있습니다.

마이크론 크기의 기공이 있는 일반적인 고효율 미립자 공기 필터(HEPA 필터라고도 함)는 작은 입자를 포착할 수 있지만 기체 분자는 포착할 수 없습니다. 필터는 대부분 석유 제품과 유리로 만들어지기 때문에 오래된 필터를 버릴 경우 2차 오염이 발생한다고 Zhong은 말했습니다.

WSU 연구진은 상업용 HEPA 필터와 유사한 작은 입자상 물질의 99.5%와 특별히 설계된 공기 필터보다 높은 포름알데히드의 87%를 동시에 포착할 수 있는 옥수수 단백질 섬유로 만든 보다 환경 친화적인 공기 필터를 개발했습니다. 독성 물질의 종류.

연구진은 미국에서 농산물로 옥수수가 풍부하기 때문에 연구 대상으로 옥수수를 선택했습니다. 옥수수 단백질은 또한 소수성이어서 단백질이 물을 밀어내고 마스크와 같은 습한 환경에서 잘 작동할 수 있다는 것을 의미합니다.

옥수수 단백질의 아미노산은 기능성 그룹으로 알려져 있습니다. 단백질 표면에 노출되면 이러한 기능 그룹은 마치 여러 손처럼 작용하여 독성 화학 분자를 붙잡습니다. 연구자들은 단백질 표면에 작용기를 노출시켜 포름알데히드를 붙잡음으로써 이를 입증했습니다. 그들은 단백질의 추가 재배열이 공기 중의 다양한 화학물질을 붙잡을 수 있는 촉수와 같은 기능 그룹 세트를 개발할 수 있다는 이론을 세웠습니다.

Zhong은 "메커니즘으로 볼 때 이 단백질 기반 공기 필터가 더 많은 종류의 독성 화학 분자를 포착할 수 있을 것으로 기대하는 것이 매우 합리적입니다"라고 말했습니다.

그들이 개발한 3차원 구조는 이전에 연구팀이 개발한 단백질 박막보다 간단한 제조 방법에 대한 더 많은 가능성을 제공합니다. 그들은 소량의 화학 물질인 폴리비닐 알코올을 사용하여 나노섬유를 함께 접착하여 가벼운 폼 같은 물질을 만들었습니다.

Zhong은 “이 연구는 풍부한 천연 바이오매스로 만든 환경 친화적이고 다기능적인 공기 필터를 제조하는 새로운 경로를 제공합니다”라고 말했습니다. "저는 이 기술이 사람들의 건강과 환경에 매우 중요하며 상용화되어야 한다고 믿습니다."

연구자들은 다양한 작용기 구조와 기타 독성 화학 분자를 사용하는 것을 포함하여 더 많은 테스트를 수행하고 싶어합니다. Zhong 외에도 대학원생 Shengnan Lin, Ming Luo, WSU 기계 및 재료 공학 대학의 Flaherty 조교수 및 박사후 연구원 Xuewei Fu가 작업을 수행했습니다.