Produção de Nanocompósito de Fibra de PAN com Nanopartículas de Prata obtido por Eletrofiação para aplicação como Invólucro em Filtros HEPA
| dc.contributor.advisor | Vieira, Lúcia | |
| dc.contributor.author | Shimada, Yoshio Manoel Nunes | |
| dc.contributor.event2 | São José dos Campos | |
| dc.contributor.referee | Ortega, Fernando dos Santo | |
| dc.contributor.referee | Campos, Tiago Moreira Bastos | |
| dc.contributor.referee | Contini, Rita de Cássia Mendonça Sales | |
| dc.date.accessioned | 2024-03-14T18:51:14Z | |
| dc.date.available | 2024-03-14T18:51:14Z | |
| dc.date.issued | 2023-12-13 | |
| dc.description.abstract | O filtro HEPA, abreviação de "High Efficiency Particulate Air", é um componente amplamente utilizado atualmente. Ele consiste em uma matriz de microfibras sobrepostas, formando múltiplas camadas dispostas aleatoriamente, com diâmetros de fibra em torno de 0,5µm e espaçamento na ordem de micrômetros (50 a 100µm). A composição dos filtros HEPA pode variar, incluindo materiais como fibra de vidro ou polímeros, como o Nylon.Esses filtros são altamente eficazes na retenção de partículas de dezenas de micrometros, com uma dependência da permeabilidade do ar variando entre 100-350Pa. No entanto, algumas bactérias atmosféricas, como Staphylococcus aureus, possuem dimensões entre 0,5±1,5 µm de diâmetro, e E. coli, por exemplo, tem tamanho entre 1,1-6.0 µm, podendo potencialmente penetrar a porosidade desses filtros.Com o objetivo de mitigar esse problema e prolongar a vida útil dos filtros HEPA, este estudo investigou a viabilidade do uso de um invólucro feito de um nanocompósito de fibras de PAN impregnadas com nanopartículas de prata, produzido por eletrofiação. Esse invólucro apresenta-se como uma solução de baixo custo, substituível após cada uso, simplificando a manutenção dos filtros HEPA e estendendo seu ciclo de utilização. Além disso, o invólucro exibe propriedades bactericidas, oferecendo uma camada adicional de proteção ao usuário de aparelhos eletrodomésticos. O processo de eletrofiação empregado foi o eletrospinning, utilizando uma dispersão de Poliacrilonitrila (PAN) em Dimetilformamida (DMF), com e sem a adição de nanopartículas de prata. Após a eletrofiação, o não tecido de PAN (Nt-PAN) foi coletado e passou por um tratamento térmico em forno para estabilização das cargas eletrostáticas e melhoria nas propriedades de manipulação. As amostras de Nt-PAN, com e sem prata, foram submetidas a uma caracterização abrangente, incluindo análise morfológica via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), análise de composição química via espectroscopia por FTIR, Energia Dispersiva de Raios X (EDX), e avaliação de atividade bactericida e bacteriostática por meio do estudo de halos. Os resultados revelaram que as fibras com presença confirmada de prata nos Nt-PAN com aproximadamente 20% em massa. A análise da composição química indicou componentes característicos da Poliacrilonitrila e da Dimetilformamida. As amostras de Nt-PAN com prata demonstraram potencial promissor como invólucro de proteção para filtros HEPA, apresentando halos de raio de 4,22mm para E. coli e 6,50mm para S. aureus, em conformidade com a norma, apresentando um halo de ?3mm de raio. | |
| dc.description.abstract2 | The HEPA filter, short for "High Efficiency Particulate Air," is a widely used component today. It consists of a matrix of overlapping microfibers, forming multiple layers arranged randomly, with fiber diameters around 0.5µm and spacing in the order of micrometers (50 to 100µm). The composition of HEPA filters can vary, including materials such as fiberglass or polymers, like Nylon. These filters are highly effective in retaining particles of tens of micrometers, with a dependence on air permeability ranging between 100-350Pa. However, some atmospheric bacteria, such as S. aureus, have dimensions between 0.5±1.5 µm in diameter, and E. coli, for example, has a size between 1.1-6.0 µm, potentially allowing them to penetrate the porosity of these filters. To address this issue and extend the lifespan of HEPA filters, this study investigated the viability of using a casing made from a nanocomposite of PAN fibers impregnated with silver nanoparticles, produced through electrospinning. This casing offers a low-cost solution, replaceable after each use, simplifying HEPA filter maintenance and extending its usage cycle. Additionally, the casing exhibits bactericidal properties, providing an additional layer of protection to users of household appliances. The electrospinning process employed was eletrospinning, using a dispersion of Polyacrylonitrile (PAN) in Dimethylformamide (DMF), with and without the addition of silver nanoparticles. After electrospinning, the PAN nonwoven fabric (Nt-PAN) was collected and underwent thermal treatment in an oven to stabilize electrostatic charges and improve handling properties. The Nt-PAN samples, with and without silver, underwent comprehensive characterization, including morphological analysis via Scanning Electron Microscopy (SEM), analysis of chemical composition via FTIR spectroscopy, Energy Dispersive X-ray (EDX), and evaluation of bactericidal and bacteriostatic activity through halo studies. The results revealed that the fibers with confirmed silver presence in Nt-PAN were approximately 20% by mass. Chemical composition analysis indicated characteristic components of Polyacrylonitrile and Dimethylformamide. Nt-PAN samples with silver demonstrated promising potential as protective enclosures for HEPA filters, exhibiting halo radii of 4,22mm for E. coli and 6,50mm for S. aureus, in accordance with the standard, presenting a halo with a radius of ?3mm. | |
| dc.description.physical | 52 f. | |
| dc.format.mimetype | ||
| dc.identifier.affiliation | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.identifier.bibliographicCitation2 | SHIMADA, Yoshio Manoel Nunes. Produção de Nanocompósito de Fibra de PAN com Nanopartículas de Prata obtido por Eletrofiação para aplicação como Invólucro em Filtros HEPA. São José dos Campos, SP, 2023. 52 f. Dissertação (Mestrado em Processamento de Materiais) - Universidade do Vale do Paraíba, Instituto de Pesquisa e Desenvolvimento, São José dos Campos, 2023. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.univap.br/handle/123456789/354 | |
| dc.language.iso | pt_BR | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | UNIVAP | |
| dc.publisher.institution | Universidade do Vale do Paraíba | |
| dc.publisher.program | Mestrado Profissional em Processamento de Materiais | |
| dc.publisher.spatial | São José dos Campos | |
| dc.subject.keyword | Nanopartícula de prata | |
| dc.subject.keyword | Filtro HEPA | |
| dc.title | Produção de Nanocompósito de Fibra de PAN com Nanopartículas de Prata obtido por Eletrofiação para aplicação como Invólucro em Filtros HEPA | |
| dc.title.alternative | Production of PAN Fiber Nanocomposite with Silver Nanoparticles Obtained by Electrospinning for Application as Enclosure in HEPA Filters | |
| dc.type | Dissertação | |
| dc.type.masterDegree | Profissional |