隨著納米-微塑料（NMP）污染成為重大環境問題，空氣中NMP的監測與分析日益受到關注。然而，空氣中NMP的檢測面臨三大技術挑戰：需要無聚合物污染的濾材與操作材料、實現NMP粒徑分級分離、滿足后續納米顆粒分析要求。

本研究的核心目標在于：開發一種新型三級硅/氧化鋁（Si/Al?O?）級聯過濾系統，并在實驗室粉塵測試腔中進行系統驗證。建立標準化的實驗室測試環境，驗證級聯過濾系統對空氣中NMP顆粒的尺寸選擇性分離能力，為后續室內外環境實際應用奠定基礎。

一、實驗設計與方法創新

構建一套實驗室粉塵分散測試系統，可精確控制溫度（-20°C至80°C）、相對濕度（20%-80%）及壓力條件。該系統的關鍵創新在于將NMP參考材料（聚乙烯PE、聚對苯二甲酸乙二醇酯PET、聚苯乙烯PS、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA）通過北京元森凱德公司HY-RDAG550A型粉塵氣溶膠發生器分散至封閉氣室中，形成粒徑范圍130 nm至>22 μm的標準化氣溶膠，再通過真空抽濾使顆粒沉積于級聯濾膜上。級聯過濾系統采用三級結構：第一級為孔徑10 μm的硅濾膜，截留>10 μm顆粒；第二級為孔徑1 μm的硅濾膜，截留1-10 μm顆粒；第三級為孔徑90 nm的氧化鋁濾膜，收集100 nm-1 μm的納米級顆粒。所有濾膜均為無聚合物材質，可直接用于光學顯微鏡、掃描電鏡（SEM）及拉曼光譜等后續分析。

二、核心實驗結果

實驗A（單級過濾驗證）：使用平均粒徑22 μm的冷凍研磨PE顆粒，通過10 μm孔徑硅濾膜過濾。光學顯微鏡與ImageJ圖像分析顯示，顆粒尺寸分布峰值位于20-25 μm區間，與初始分布一致；在10 μm截留點附近顆粒數量顯著下降，證明濾膜具有良好的尺寸截留特性。>50 μm顆粒未檢出，<10 μm顆粒大部分透過濾膜，驗證了單級過濾的可靠性。實驗B（三級級聯過濾驗證）：采用PET（多分散，22 μm）、PMMA（單分散，1.3 μm）和PS（單分散，150 nm）混合參考材料。

第一級（10 μm Si濾膜）：SEM顯示主要截留>10 μm的PET顆粒，未見>1 μm的PS/PMMA顆粒，證明納米顆粒wan全穿透；

第二級（1 μm Si濾膜）：主要截留1.3 μm的球形PMMA顆粒，同時檢出少量透過的<10 μm PET顆粒及附著的PS顆粒；

第三級（90 nm Al?O?濾膜）：截留130 nm的球形PS顆粒及200 nm左右的片狀PET納米顆粒，shou次觀察到冷凍研磨PET的納米級分餾。

NMP 材料類型、氣溶膠顆粒分散裝置及級聯過濾器設置

三、HY-RDAG550A型旋轉刷式粉塵氣溶膠發生器以可靠的干法分散性能、精確的流量控制能力，成為本研究中NMP氣溶膠標準化生成與級聯過濾系統驗證的技術支撐

①寬粒徑范圍干法分散能力

HY-RDAG550A型旋轉刷式粉塵氣溶膠發生器采用干法分散原理，專為>2 μm的微米級顆粒設計。上述研究中，該設備將平均粒徑22 μm的冷凍研磨PE、PET顆粒有效分散為單顆粒氣溶膠，覆蓋了130 nm至>22 μm的全粒徑測試范圍，確保級聯過濾系統各層級均能獲得對應尺度的驗證顆粒。

②標準化測試條件保障

作為實驗室粉塵測試腔的核心配套設備，HY-RDAG550A型旋轉刷式粉塵氣溶膠發生器通過精確流量控制實現了氣溶膠濃度的定量調控。能夠評估不同條件下NMP的過濾行為差異，顯著增強了實驗結論的環境代表性。

③級聯系統驗證的基石

在單級過濾實驗A中，HY-RDAG550A型旋轉刷式粉塵氣溶膠發生器分散的PE顆粒直接驗證了10 μm硅濾膜的截留效率；若缺乏該設備對微米級顆粒的高效分散，級聯系統第一級的性能驗證將無法完成，整個研究體系將出現關鍵缺失。

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