Development of a two-stage virtual impactor for the generation of micrometer-scale monodisperse aerosols
Jun-Hyung Lim, Igor Kim, Se-Jin Yook*
Keywords: Virtual impactor; Clean air core; Dust collection efficiency; Monodispersity
DOI: 10.1016/j.partic.2024.09.017
单分散气溶胶颗粒具有粒径分布均一、稳定、可控性强等优点，适用于需要精确控制颗粒大小和浓度的研究和生产过程。比如在纳米材料合成研究中，单分散气溶胶可以作为精确控制颗粒尺寸的基础材料，用于制备具有特定结构和性能的材料；在光学和生物医学领域，单分散气溶胶也可以用作标准颗粒，用于测量颗粒尺寸和表征颗粒性质。然而，利用传统的单分散气溶胶发生器（Monodisperse Aerosol Generator, MAG）和振动孔气溶胶发生器（Vibrating Orifice Aerosol Generator, VOAG）等产生的气溶胶颗粒的数量和质量浓度均较低，如何量产单分散气溶胶是该领域急需解决的问题之一。针对这一问题，先利用雾化器或粉尘发生器产生较高数量和质量浓度的多分散气溶胶，然后再根据颗粒大小进行分级以进一步产生单分散气溶胶，已成为目前领域内的备选方式之一。
基于此，韩国汉阳大学的Se-Jin Yook教授团队研发了一种可以处理窄尺寸范围微米级单分散气溶胶的颗粒分级装置。该装置主体部分由两个串联的虚拟撞击器和清洁空气芯组成，清洁空气芯可防止细颗粒物污染并降低壁面损失、提高收集效率。同时，该装置还可通过改变两级虚拟撞击器的喷嘴尺寸或调节流量来改变气溶胶颗粒的目标粒径范围。本文利用呈多分散分布特性的亚利桑那试验粉尘对研发的颗粒分级装置进行性能评估，成功对粒径范围2.0–6.7微米的颗粒进行分级，并得到几何标准差为1.04–1.14的不同粒径单分散气溶胶颗粒。
本研究开发的二级虚拟撞击器具有广阔的应用前景，不仅可用于各种微米级单分散气溶胶的分级以及性能评估，还可应用于对微米级单分散颗粒有大量需求的相关产业。
上述成果发表于PARTICUOLOGY （Volume 95），欢迎感兴趣的读者扫描下方二维码或者点击文末“阅读原文”进入ScienceDirect官网阅读、下载！
编辑、排版：《颗粒学报》编辑部
文章信息
Lim, J.-H., Kim, I., & Yook, S.-J. (2024). Development of a two-stage virtual impactor for the generation of micrometer-scale monodisperse aerosols. Particuology, 95, 189-197. https://doi.org/10.1016/j.partic.2024.09.017.