Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 81-101.

Automotive cabin air filters protect commuters from exposure to hazardous particulate matter (PM), whose toxicity is greatly affected by the adsorbed airborne heavy metals. Polyester or polyethylene terephthalate (PET) is the predominant fiber used as filter media for cabin air filters. Many studies observed the capability of PET fibers to adsorb heavy metals in aqueous media, and others found that PET could release heavy metals. In this thesis, the role of automotive cabin air filters in removing heavy metal pollutants was studied by following up the adsorbed metals using the Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) technique to determine whether adsorption and/or release of airborne heavy metals were involved. In addition, the investigation of the interaction between commercial PET cabin air filters and airborne heavy metals was reported. A lab experiment was conducted to simulate the air filtration process. The Calibration-free Laser Induced Breakdown Spectroscopy (CF-LIBS) method was used to determine the concentration of heavy metals adsorbed on the surface of PET cabin air filters and their change with time. In addition, FTIR and XRD tools were utilized to understand such interactions. CF-LIBS results indicated that both increase and decrease of the adsorbed heavy metals occurred through air filtration, and FTIR indicated the contribution of the PET carbonyl group in the interaction.
Furthermore, a change has been observed in the XRD patterns of PET after air filtration. Obtained results highlight the potential of PET cabin air filters for both adsorption and release of airborne heavy metals. In addition, the results indicate that the interaction between them includes chemical interaction and affects PET's crystallinity.

يعد استخدام مرشحات هواء مقصورة السيارات واحدًا من أهم الوسائل لحماية الركاب من التعرض لملوثات الهواء وخاصة من الجسيمات العالقة ذات التأثير الضار على صحة الإنسان. ذلك التأثير الذي من أحد مسبباته الأساسية هو وجود المعادن الثقيلة مترسبةً على سطح تلك الجسيمات. ولاحظت العديد من الدرسات السابقة قدرة مادة البوليستر (أو بوليمر تير فثالات الإثيلين) -هي أحد المواد المستخدمة في تصنيع ألياف تلك الأنواع من مرشحات الهواء- على امتزاز المعادن الثقيلة ولكن من أوساط مائية مختلفة. على صعيد أخر فقد لاحظت دراسات أخرى تسرب مقادير من المعادن الثقيلة من منتجات مصنعة من نفس ألياف البوليستر. لذلك -وفي هذه الرسالة- قد قمنا بتوثيق دراستنا لتفاعل ملوثات المعادن الثقيلة المحمّلة في الهواء مع مرشحات هواء مقصورة السيارات المصنوعة من مادة البوليستر والمستخدمة تجاريا. واشتملت الدراسة تحديدَ ما إذا كان هذا النوع من مرشحات الهواء قادرًا على امتزاز ملوثات المعادن الثقيلة أو تسريبها أو الأثنين معا. وفي هذا الشأن فقد قمنا بتصميم وتنفيذ منظومة لترشيح الهواء واستخدمنا تقنية LIBS وطريقتها في التحليل الكمي غير المعتمدة على المعايرة CF-LIBS لتتبع وجود ملوثات المعادن الثقيلة على سطح تلك المرشحات وقياس تركيزاتها والتغير في هذه التركيزات مع مرور الوقت أثناء عملية ترشيح الهواء. كما استعنّا أيضا بأجهزة التحليل التي تستخدم الأشعة تحت الحمراء و تلك التي تستعمل خاصية حيود الأشعة السينية لفهم أفضل لهذا النوع من التفاعل. ولقد كشفت النتائج التي تم التوصل إليها باستخدام طريقة CF-LIBS عن زيادة ونقصان متكرر في كميات ملوثات المعادن الثقيلة على عكس المتوقع من زيادة مضطردة في كميتها. كما أظهرت أجهزة التحليل مشاركة مجموعة الكربونيل الفعالة في التفاعل، بالإضافة لملاحظة تغير النمط الناتج من حيود الأشعة السينية من مادة المرشحات. هذه النتائج أبرزت قابلية مرشحات هواء مقصورة السيارات المصنوعة من مادة البوليستر لِأن تستخدم قصدًا في امتزاز ملوثات المعادن الثقيلة المنقولة في الهواء موضحةً إن هذا الامتزاز يشمل تفاعلًا كيميائيًا، وفي نفس الوقت فإن هذه الدراسة تحذر من احتمالية تسرب ملوثات المعادن الثقيلة من هذه المرشحات.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.