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※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
序章
ナノオブジェクトは、ナノスケール (ISO/TS 80004-2 を参照) で 1 つ、2 つ、または 3 つの外形寸法を持つ個別の材料片であり、ナノ材料の構成要素です。少なくとも 1 つの寸法が 100 nm 未満の粒子を指すナノ粒子は、一般に、より大きな粒子よりも移動度が高くなります。移動性が高く、比表面積が大きいため、表面の化学反応に利用できるため、大きな粒子よりも深刻な健康リスクを引き起こす可能性があります。したがって、高濃度のナノ粒子による粒子状大気汚染は、人間の健康への悪影響と死亡率の増加をもたらす可能性があります (参考文献 [15] を参照)
ナノ材料とナノ粒子への注目が高まる中、浮遊ナノ粒子のろ過も注目を集めています。エアロゾルろ過は、大気汚染防止、排出削減、人間の呼吸保護、有害物質の処理など、さまざまな用途に使用できます。フィルターの効率は、フィルターの上流と下流のテスト粒子濃度を測定することによって決定できます。粒子濃度は、質量、表面積、または数に基づくことができる。これらの中で、数濃度は、ナノ粒子測定の最も敏感なパラメーターです。最先端の機器により、空気中の粒子数濃度を正確に測定できるため、正確な分別ろ過効率が得られます。ナノ粒子のろ過効率を理解することは、ナノ粒子を除去する計画において重要であり、したがって、より広い文脈で、作業環境を含む環境の一般的な質を改善します。
ナノ粒子、特に 1 桁のナノメートルまでのナノ粒子のろ過試験は、非常に小さな粒子を大量に生成し、そのような粒子の正確なサイジングと定量化を必要とする困難な作業です。 1 nm から 2 nm までの粒子については、熱反発が問題のままです (参考文献 [11] を参照)粒子サイズ分類の精度は、10 nm 未満の粒子の非常に強い拡散によって複雑になります (参考文献 [7] および [8] を参照)汎用の最先端の商用凝縮粒子カウンターは、1 nm ～ 2 nm までの粒子を検出できます。
ISO 29463 や ISO 16890 シリーズなど、エア フィルターをテストするための多数の規格が存在します。 ISO 29463 シリーズの試験粒子範囲は 0.04 µm から 0.8 µm で、最も浸透性の高い粒子サイズ (MPPS) での最小効率の測定に重点が置かれています。 ISO 16890 シリーズの試験粒子範囲は 0.3 µm ～ 10 µm です。 ISO 21083 シリーズは、ほとんどの一般的な空気ろ過製品で使用されるすべてのクラスのろ材の効率を決定する方法を標準化することを目的としており、特に粒子サイズが 1 桁ナノメートルまでの空気中のナノ粒子のろ過効率に焦点を当てています。
近年のエアロゾル機器の進歩とナノ粒子ろ過に関する研究は、3 nm 範囲までの空中浮遊ナノ粒子に対するろ過媒体の有効性を判断するための試験方法を開発するための強固な基盤を提供します。
Introduction
Nano-objects are discrete piece of material with one, two or three external dimensions in the nanoscale (see ISO/TS 80004-2) and are building blocks of nanomaterials. Nanoparticles, referring to particles with at least one dimension below 100 nm, generally have a higher mobility than larger particles. Because of their higher mobility and larger specific surface area, available for surface chemical reactions, they can pose a more serious health risk than larger particles. Thus, particulate air pollution with large concentrations of nanoparticles can result in an increased adverse effect on human health and an increased mortality (see Reference [15]).
With the increased focus on nanomaterials and nanoparticles, the filtration of airborne nanoparticles is also subject to growing attention. Aerosol filtration can be used in diverse applications, such as air pollution control, emission reduction, respiratory protection for human and processing of hazardous materials. The filter efficiency can be determined by measuring the testing particle concentrations upstream and downstream of the filter. The particle concentration may be based on mass, surface area or number. Among these, the number concentration is the most sensitive parameter for nanoparticles measurement. State-of-the-art instruments enable accurate measurement of the particle number concentration in air and therefore precise fractional filtration efficiency. Understanding filtration efficiency for nanoparticles is crucial in schemes to remove nanoparticles, and thus, in a wider context, improve the general quality of the environment, including the working environment.
Filtration testing for nanoparticles, especially those down to single-digit nanometres, is a challenging task which necessitates generation of a large amount of extremely small particles, and accurate sizing and quantification of such particles. The thermal rebound remains a question for particles down to 1 nm to 2 nm (see Reference [11]). The accuracy of particle size classification is complicated by very strong diffusion of particles below 10 nm (see References [7] and [8]). The state-of-the-art commercial condensation particle counters for general purposes can detect particles down to 1 nm to 2 nm.
A large number of standards for testing air filters exist such as the ISO 29463 and ISO 16890 series. The test particle range in the ISO 29463 series is between 0,04 µm and 0,8 µm, and the focus is on measurement of the minimum efficiency at the most penetrating particle size (MPPS). The test particle range in the ISO 16890 series is between 0,3 µm and 10 µm. The ISO 21083 series aims to standardize the methods of determining the efficiencies of filter media, of all classes, used in most common air filtration products and it focuses on filtration efficiency of airborne nanoparticles, especially for particle size down to single-digit nanometres.
Advances in aerosol instruments and studies on nanoparticle filtration in the recent years provide a solid base for development of a test method to determine effectiveness of filtration media against airborne nanoparticles down to 3 nm range.