|
نانوتكنولوژي، آب و توسعه
تكنولوژيهاي متعارف تصفيه آب
تكنولوژيهاي تصفيه آب بر مبناي نانو
(فصل 2)
[2] تكنولوژي تصفيه آب براساس نانوتكنولوژي
بخش زير اطلاعاتي را در مورد انواع كاربردهاي نانوتكنولوژي كه به تصفيه
آب مربوط هستند، فراهم ميكند. اين بخش، براي نشان دادن هر نوع كاربرد،
مثالهاي ويژهاي از اختراعات را با استفاده از نانوتكنولوژي ارائه
ميدهد، اما بايد توجه شود كه تعدادي از محصولات و روشهاي ويژه ديگر
نيز براساس نانوتكنولوژي توسعه داده شدهاند يا قبلا در دسترسي
بودهاند. بايد توجه شود كه اغلب اطلاعات مربوط به اين مثالهاي ويژه
براساس اطلاعات عمومي بدست آمدهاز خود توليدكنندگان ميباشد. چون اين
محصولات، هنوز وارد بازار نشدهاند يا مدت زمان زيادي نيست كه وارد
بازار شدهاند، تحقيقات مستقل كمي راجع به عملكرد اين محصولات وجود
دارند. اطلاعاتي راجع به خطرات زيست محيطي بالقوه و خطرات سلامتي اين
تكنولوژيها در اين بخش ارائه نشده است زيرا اطلاعاتي هر چند كم در مورد
اين موضوعات در متونهاي دستگاههاي مخصوص تصفيه آب وجود دارند...
تكنولوژيهايي با مبناي نانوتيوبهاي كربني
غشاهاي نانوتيوب كربني
نانوتيوبهاي كربني [لولههايي در اندازه نانوي(10-9+ m) از جنس كربن]
ميتوانند بطور يكنواخت رديف شوند تا غشاهاي داراي منافذ يا مقياس نانو
(10-9+ m) تشكيل دهند. اين غشاها ميتوانند آلايندهها را حذف نمايند.
منافذ با مقياس نانوي اين فيلترها نسبت به تكنولوژيهاي تصفيه ديگر،
انتخابيتر عمل ميكنند. نانوتيوبهاي كربني، مساحت سطح بالا، نفوذپذيري
بالا و پايداري مكانيكي و گرمايي خوبي دارند. غشاهاي نانوتيوب كربني
ميتوانند بوسيله پوشاندن يك كاغذ سيليكوني يا ذرات نانوي كاتاليزور
فلزي ساخته شوند كه سبب ايجاد نانوتيوبهاي كربني ميشود كه بصورت عمودي
رديف شده و بصورت فشرده بستهبندي ميشوند اما چندين روش ديگر نيز مورد
استفاده قرار ميگيرد. سپس، فضاهاي بين نانوتيوبهاي كربني ميتوانند با
مواد سراميكي پر شوند تا پايداري غشا را افزايش دهند...
حذف آلاينده
تحقيقات آزمايشگاهي گزارش ميدهد كه غشاهاي نانوتيوب كربني ميتوانند
تقريبا تمام انواع آلايندههاي آب را كه شامل كدري، باكتريها، ويروسها
و آلايندههاي آلي ميباشند، حذف نمايند. همچنين، اين غشاها بعنوان
وسيله اميد بخشي براي نمكزدايي و جايگزيني غشاهاي اسمز معكوس، تعيين
شدهاند...
مقدار آبي كه تصفيه ميشود
نشان داده شده كه با وجود آنكه منافذ غشاهاي نانوتيوب كربني بسيار
كوچكند، سرعت جريان در آنها همانند يا حتي بيشتر از منافذ بسيار بزرگ
است كه اين امر، احتمالا به علت نرم بودن درون نانوتيوبها ميباشد...
نانومش
آزمايشگاههاي
سلدون، يك شركت كوچك در ايالات متحده، چندين دستگاه نمونه را براساس
محيطهاي فيلتر نانومش، توليد كردهاند. [مش يعني تعداد سوراخها در هر
اينچ مربع] نانومش از نانوتبوبهاي كربني تشكيل شده كه به هم متصل
ميشوند و بر روي يك سوبستراي منفذدار و انعطافپذير قرار داده ميشوند...
روشهاي نانو
فيلتراسيون ديگر
غشاها و
دستگاههاي نانو فيلتراسيون
تعدادي از
غشاهاي نانو فيلتراسيون بعنوان جايگزيني براي اسمز معكوس و
اولترافيلتراسيون و ميكروفيلتراسيون در دسترس هستند. بعنوان مثال، شركت
كرهاي ساهان، يك خط غشايي نانوفيلتراسيون براي كاربرد در مقياس وسيع
عرضه كرده است كه شامل فاضلاب خانگي ميباشد...
فيلترهاي
نانوفيبري آلومينا
شركت آرگونيد كه
مركزش در ايالات متحده است، تكنولوژي نانوفيبري جاذب را با خط محيطي
فيلتر نانوسرام و فيلترهاي فشنگي عرضه كرده است كه از نانوفيبرهاي
الكتروپوزيتيو آلومينا بر روي يك سوبستراي فيلتر شيشهاي ساخته
شدهاند. نانوفيبرهاي آلومينا نسبت به الياف فيلتري متداول، مساحت
سطحي دسترسپذيرتري دارند و بار الكتروپوزيتيو بيشتري نشان ميدهند
بنابراين شركت آرگونيد بيان ميكند كه آنها ميتوانند آلايندههايي با
بار منفيتر نظير ويروسها، باكتريها، كلوييدهاي آلي و معدني را با سرعت
زياد و تا حد زيادي جذب نمايند...
دستگاههاي
نانوفيبري جريان گرانشي
صنايع
KX كه مركزش در ايالات متحده است،
فيلترهاي جهاني يعني، يك خط دستگاه تصفيه جريان گرانشي كه شامل
نانوفيبرهايي است كه بويژه در كشورهاي در حال توسعه بكار ميروند، را
توليد كردهاند. محيط اين فيلترها شامل لايههاي زير است: يك لايه پيش
تصفيه كه گل و لاي را تصفيه ميكند. يك لايه جذب سطحي كه آلايندههاي
شيميايي را حذف ميكند و يك لايه نانوفيبري كه آلايندهها و ذراتي با
ابعاد كلوييدي را حذف ميكند. محيط نانوفيبري از انواع پليمرهاي آبدوست
(هيدروفيلي)، رزينها، سراميكها، سلولز، آلومينا و ديگر مواد ساخته
شده است. اين تكنولوژي در مقياسهاي خانگي و در سطح جامعه، در دسترس
هستند...
سراميكهاي
نانوفيبري، خاكهاي رسي و ديگر مواد جاذب
تصفيه زيست
محيطي سراميك نانوفيبري
شركت سراميكهاي
منفذدار، LLC، كه اخيرا بوسيله شركاي
MetaMateria در ايالات متحده ايجاد شده است، خط توليد سراميكهاي سبك
با منافذ كنترل شده به نام سل منفذدار(Cell-pore TM) را عرضه كرده است
كه معمولا بصورت تجاري براي تصفيه آب آكواريومها وجود دارند...
فيلتر غشايي
سراميكي با منافذ در اندازه نانو
Nanovation AG در آلمان، يك خط توليد
فيلترهاي غشايي سراميكي با منافذ در اندازه نانو تحت نام NanoporeŽ و
سيستمهاي تصفيه غشايي با ضرايب فيلتري چندگانه، ارائه داده است.
فيلترهاي غشايي NanoporeŽ از نانو پودرهاي سراميكي بر روي مواد
نگهدارنده نظير آلومينا ساخته شدهاند و در انواع اندازهها و در دو
شكل اصلي موجود ميباشند...
تك لايههاي خود جفت
شده برروي پايههاي با منفذ مياني (SAMMS™)
آزمايشگاه ملي شمال
غرب آرام در ايالات متحده (PNNL) ،
SAMMS™ را توسعه داده است كه يك تكنولوژي ساخته شده از مواد شيشهاي يا
سراميكي با منافذ در مقياس نانو است كه يك تك لايه مولكولي ميتواند به
آن متصل شود...
آرسن
X (Arsen X)
شركت آمريكايي سالمت
X ، ArsenX را توليد كرد كه يك رزين
جاذب ساخته شده از نانو ذرات اكسيد آهن آبدار بر روي يك سوبستراي
پليمري ميباشد و براي حذف آرسنيك و ساير آلايندههاي فلزي بكار برده
ميشود. اين نانو ذرات مساحت سطح زياد، ظرفيت بالا و سرعت جذب سريعي را
فراهم ميكنند. ArsenX ™ كاربردهاي POU كوچك مقياس يا كاربردهاي
اجتماعي و صنعتي بزرگ مقياس را شامل ميشود و بعلاوه ميتواند در
دستگاههاي طراحي شده موجود براي رزينهاي تبادلگر يوني بكار برده شود...
پليمر سيكلو
دكسترين با منافذ نانو
سيكلو دكسترين
يك تركيب پليمري تشكيل شده از ذراتي با حفرههاي استوانهاي كاملا
محبوس شده ميباشد كه ميتواند آلايندههاي آلي را به دام اندازد.
پليمر سيكلو دكسترين ميتواند براي استفاده در كاربردها و دستگاههاي
مختلف بصورت پودر، دانهدانه يا فيلم نازك توليد شود...
نانو چند سازه
نانو لوله پلي پيرول-كربني
آزمايشگاه ملي
شمال غرب آرام ايالات متحده، يك غشاي نانو چند سازهاي را توليد كرده
است كه از يك فيلم نازك پليمر جاذب به نام پليپيرول بر روي بستري از
نانو لوله كربني ساخته شده است و به اين صورت، مساحت سطح و پايداري غشا
را افزايش ميدهد. اين غشاها، برخلاف ديگر محصولات جاذب كه به بازيابي
شيميايي نياز دارند، ميتوانند بصورت الكتريكي بازيابي شوند...
زئوليتها
زئوليتهاي
طبيعي، سنتزي، خاكستر سبك زغال سنگ و زئوليتهاي تركيبي
زئوليتها، مواد
جاذبي با ساختارهاي شبكهاي هستند كه منافذي تشكيل ميدهند. آنها
ميتوانند از منابع طبيعي بدست آيند يا در آزمايشگاهها ساخته شوند.
زئوليتهاي سنتزي، معمولا از محلولهاي سيليسيوم – آلومينيوم يا خاكستر
سبك زغال سنگ ساخته شدهاند و بعنوان تركيب يا محيط تبادل يوني در
فيلترهاي فشنگي يا ستوني مورد استفاده قرار ميگيرند...
تكنولوژيهاي با
پايه نانو كاتاليست
آهن
زئو – والنت با مقياس نانو
آهن زئو – والنت با
مقياس نانو (NZVI) براي تصفيه آبهاي
سطحي در محل و خارج از محل هر دو، مورد استفاده قرار ميگيرد.
عملكردهاي همزمان آن بعنوان يك ماده جاذب و يك عامل كاهنده، سبب ميشود
كه آلايندههاي آلي به تركيبات كربني ساده با سميت كمتر شكسته شوند و
فلزات سنگين انباشته شده و به سطح خاك بچسبند. NZVI براي تصفيه در محل
ميتواند بصورت دوغاب مستقيما به منبع آب سطحي آلوده، تزريق شود يا
براي كاربردهاي خارج از محل ميتواند بصورت غشا مورد استفاده قرار گيرد...
كاتاليستهاي
نوري تيتانيم دي اكسيد با مقياس نانو
تيتانيم دي
اكسيد هم بعنوان يك عامل كاتاليست نوري كاهنده عمل ميكند و هم بعنوان
يك ماده جاذب سطحي و براي تصفيه آب در محل و خارج از محل، هر دو، مورد
استفاده قرار ميگيرد...
نانو ذرات جاذب تيتانيم اكسيد
GTO™ Adsorbsia™ يك محيط دانهاي جاذب
توليدي شركت شيميايي داو است كه از طريق تركيب خواص اكسيدكنندگي و
جذبكنندگي تيتانيم اكسيد، آرسنيك را از آب حذف مينمايد. اين ماده
براي سيستمهاي با اندازه كوچك و متوسط يا براي كاربردهايPOU طراحي
شده است...
ماده
جاذب اكسيد آهن با ساختار نانو
مؤسسه تكنولوژيهاي آدج
در ايالات متحده، AD33 را كه يك محيط
اكسيد آهني دانهاي با ساختار نانو است، براي حذف آرسنيك عرضه كرده
است. AD33 خواص كاتاليتيكي (كاتاليزوري) و جذبكنندگي اكسيد آهن را با
هم تركيب ميكند تا آرسنيك را به فرآوردههاي جانبي با سميت كمتر تجزيه
كند و بطور همزمان آنرا از آب جدا سازد...
نانو ذرات
مغناطيسي
مگنتو فريتين
نانو ذرات
مغناطيسي، عموما بعنوان مواد جاذب سطحي و نانو كاتاليزورها براي تصفيه
آب، مورد بررسي قرار گرفتهاند. شركت انگليسي نانو مگنتيك با مسؤليت
محدود، يك نانو ذره مغناطيسي به نام مگنتو فريتين توليد كرده است و
توانايي آنرا براي انجام اسمز مستقيم (رو به جلو) بررسي كرده است، اسمز
مستقيم (رو به جلو) جانشيني براي اسمز معكوس با انرژي بالقوه كافي ميباشد...
|
