خانه / مقالات / نانو فناوری در تصفیه آب

نانو فناوری در تصفیه آب

برج خنک کن

این گزارش مروری بر انواع فرد دهای فناوری‌نانو در تصفیه آب است برای نشان دادن هر یک از آنها، به مثال‌های ویژه‌ای از نوآوری‌های فناوری‌نانو اشاره می‌شود. باید توجه داشت که در حوزه فناوری‌نانو کالاها و روش‌های خیلی دیگری گسترش یافته، یا می‌توانند موجود باشند و اینکه بسياري از اطلاعات موجود در مورد این مثال‌ها مبتنی بر اطلاعاتی است که تولیدکنندگان منتشر کرده ‌اند

از آن جایی که این محصولات هنوز در بازار موجود نبوده، یا مدت بسياري از حضورشان در بازار نمی‌گذرد، مطالعات پراکنده‌ای نسبت به عملکرد آنها در حال انجام است. این متن به اطلاعات موجود در مورد خطرات ناشی از این فناوری برای سلامت بشر یا محیط‌زیست اشاره ندارد؛ براي چه که این مورد نیازمند بحث جداگانه‌ای است.
۱٫ فناوری‌نانولوله‌های کربنی
۱-۱٫ غشاهای نانولوله‌‌ای
نانولوله‌های کربنی می‌توانند برای تشکیل غشاهایی با تخلخل نانومتری دارای قابلیت جداسازی آلودگی‌ها، به طور یکنواخت هم‌راستا شوند. تخلخل‌های نانومتری نانولوله‌ها این فیلترها را از دیگر فناوری‌های فیلتراسیون خیلی انتخاب ‌پذیرتر کرده است. همچنین نانولوله‌های کربنی سطح برای زیاد بالا، نفوذپذیری زیاد و پایداری گرما ی و مکانیکی خوب ی هستند . چنانچه چه چندینآموزش برای سنتز نانولوله‌های کربنی استفاده شده است، غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند به وسیله پوشش‌دهی یک ویفر سیلیکونی با نانوذرات فلزی به عنوان کاتالیست، که سبب افزایش عمودی فشردگی زیاد خیلی نانولوله‌های کربنی می‌شود، سنتز شوند بعد از آن جهت افزایش پایداری ، محیط بین‌ نانولوله‌های کربنی را با مواد سرامیکی پر نمود.
حذف آلودگی‌ها
مطالعات آزمایش گاهي نشان می‌دهد که غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند تقریباً تمام انواع آلودگی‌های آب را حذف کنند؛ این آلودگی حاوی باکتری، ویروس، ترکیبات آلی و تیرگی است. همچنین این غشاها نویدی برای فرایند نمک‌زدایی و گزینه‌ای برای غشاهای اسمز معکوس هستند .
میزان تصفیه آب
چنانچه چه تخلخل نانولوله‌های کربنی به طور قابل توجه ی کوچک است، غشاهای نانولوله‌ای نشان داده‌اند که به خاطر سطح داخلی صاف نانولوله‌ها، شدت جریان بیشتر یا یافرادی نسبت به تخلخل‌های خیلی بزرگ‌تر دارند.
هزینه
با گسترش روش‌های جدید و زیاد موثر برای تولید نانولوله‌های کربنی، هزینه تولید غشاهای نانولوله‌‌ای به طور پیوسته كم شدن می‌یابد. بر طبق پیش‌بینی‌ گاهي منابع، به كم شدن قیمت نانولوله‌های کربنی، غشاهای نانولوله‌ای زیاد ارزان‌تر ازبقیه غشاهای فیلتراسیون، غشاهای اسمز معکسوس، سرامیک و غشاهای پلیمری خواهد شد. از آن جا که نانولوله‌های کربنی شدت جریان بالایی را نشان می‌دهند، فشار مورد نیاز جهت انتقال آب نسبت به فرایند نمک‌زدایی با اسمز معکوس، کاهش می‌یابد و به دلیل این ذخیره انرژی، نمک‌زدایی با مصرف از فیلترهای نانولوله‌ای زیاد ارزان‌تر از اسمز معکوس خواهد بود. انتظار می‌رود غشاهای نانولوله‌ای زیاد بادوام‌تر از غشاهای متداول باشند و استفاده مجدد از آنها بازدهی فیلتراسیون را كم شدن ندهد.
روش مصرف
غشاهای نانولوله‌ای می‌توانند در گزینه‌های مشابهی به عنوان غشاهای میکروفیلتراسیون اولترا فیلتراسیون مصرف شوند. مطالعات نشان می‌دهد که این مواد بادوام و در مساوی گرما مقاومند پاک کردن و مصرف مجدد از آنها آسان است و با مصرف از فرایند اولتراسونیک و اتوکلاو درC ْ۱۲۱ در مدت ۳۰ دقیقه تمیز می‌شوند.
توضیح ات تکمیلی
انتظار می‌رود در پنج الی ده سال آینده، شاهد ورود غشاهای نانولوله‌ای نمک‌زا به بازار باشیم. اخیرا ً محققان برای غلبه بر چالش‌های مرتبط با بیشتر شدن مقیاس فناوری، کار ‌های تازه‌ای را مدنظر قرار داده‌اند.
۱-۲٫ نانوغربال‌ها
آزمایش گاه‌های سلدن (Seldon)، چندین طرح مبتنی بر فیلترهای نانوغربال را گسترش داده‌اند. نانوغربال از نانولوله‌های کربنی جفت‌ شده با یکدیگر تشکیل می‌شود که روی زیرلایه متخلخل منعطف قرار گرفته‌اند. می‌توان برای تشکیل فیلترهای شبه‌کاغذی، آنها را روی یک زیرلایه صاف و یا لوله‌ای قرار داد، با این کار توانایی پیچیده شده شدن به اطراف هر ساختار استوانه‌ای متداول یا هر ساختار دیگری را به دست می‌آورند، همين طور جهت ارتقا سطح فیلتر می‌توان نانوغربال‌های مسطح را تا زد. اخیرا ً در آزمایش گاه‌های گفته شده چندین نمونه فیلتر قابل حمل مبتنی بر این فناوری، جهت خالص‌سازی آب ساخته شده‌اند؛ این فیلترها در اندازه قلم بوده تحت عنوان وسائل های فیلتراسیون نی‌مانند به نام water stick مشهور می باشند .
حذف آلودگی‌ها
از نانوغربال‌ها می‌توان در حذف گستره وسیع ی از ترکیبات آلی و معدنی یا مواد زیستی مصرف کرد. این فیلتر می‌تواند از چندین لایه نانولوله‌ کربنی ساخته شود که هر لایه قابلیت حذف نوع مفرق ی از ترکیبات را دارد. نانوغربال‌های مورد مصرف در Water stick توانایی حذف بیش از ۹۹/۹۹ درصد از باکتری‌ها، ویروس‌ها، کیست‌ها، میکروب‌ها، کپک‌ها، انگل‌ها، همين طور کاهش قابل توجه آرسنیک و سرب را دارند. نانوغربال‌های چند عملکردی مانند ترکیبات معدنی اعم از فلزات سنگین، کودها، فاضلاب‌های صنعتی و دیگر مواد می‌توانند ترکیبات آلی از قبیل Pesticideها و herbicideها را حذف نمایند. همچنین می‌توان فیلتر را با لایه ضدباکتری جهت پیشگیری از تشکیل فیلم جذاب بیولوژیکی پوشاند. در حال حاضر آزمایش گاه‌های سلدن مشغول ارتقای این فناوری برای استفاده از آن در نمک‌زدایی از آب دریا هستند .
میزان تصفیه آب
نانوغربال‌ها در مقایسه با دیگر وسائل های فیلتراسیون که همان اندازه تخلخل می باشند ، به فوائد انتقال جرم زود نانولوله‌ها، بدون استفاده از فشار، شدت جریان مناسبی را تأمین می‌کنند. در فیلتر نمونه با قطر پنج سانتی‌متر شدت جریان شش لیتر بر ساعت مشاهده شده است. همين طور water stick جهت تصفیه لیتر آب آلوده در ۹۰ ثانیه طراحی شده است. این فیلتر، در طول عمر مفید ش ۲۰۰ تا۳۰۰ لیتر آب تولید می‌کند؛ چنانچه چه این میزان می‌تواند با تغییرات پیش از فیلتراسیون ارتقا داده شود.
هزینه
تست گاه‌ سازنده جهت قیمت‌گذاری water stick یک طرح رقابتی را با دیگر فناوری‌های مشابه در نظر دارد، تا این فناوری جهت مردم کشورهای در حال گسترش قابل استفاده باشد.
روش مصرف
Water stick که شبیه نی آشامیدن ی طراحی شده آب تمیز آشامیدن ی تولید می‌کند. اخیرا ً نمونه‌ای از Water stick به گونه‌ای طراحی شده است که می‌توان وسیله‌ای با فیلتر قابل تعویض را طراحی کرد. علاوه بر این وقتی که عمر مفید این فیلتر به انتها می‌رسد، به طور اتوماتیک جریان را متوقف می‌‌کند. نانوغربال‌ها توان ترکیب با دیگر وسائل های فیلتراسیون را دارند.
شرح ات تکمیلی
آزمایش گاه‌های سلدن، سیـستم تولیدی را جهت تولید نانوغربال‌ها گسترش داده‌اند؛ این سیستم دارای صرفه اقتصادی، ظرفیت تولید ۲۷۶ متر مربع بر ماه است که هر متر مربع جهت ۳۹۶ فیلتر کافی است. در حال حاضر پزشکان آفریقایی نمونه‌ای از water stick را مورد استفاده قرار داده‌اند.
۲٫ روش‌های دیگر نانوفیلتراسیون
۲-۱٫ فیلتر آلومینای نانولیفی
شرکـت Argonide فناوری جاذب‌های نانولیفی را به صورت کارتریج فیلترهای نانوسرام عرضه کرده است. این جاذب‌ها از نانوالیاف آلومینا با بار مثبت روی زیرلایه شیشه‌ای تشکیل شده‌اند. نانوالیاف آلومینا سطح زیادتری نسبت به الیاف متداول داشته و بار مثبت بالایی دارند که باعث جذب سریع‌تر آلودگی‌‌های باردار بد از قبیل ویروس‌ها، باکتری‌ها و کلوئیدهای آلی غیرآلی می‌شود.
حذف آلودگی‌ها
فیلترهای نانوسرام بیش از ۹۹/۹۹ درصد ویروس‌ها، باکتری‌ها، انگل‌ها، ترکیبات آلی طبیعی، DNA و کدری را حذف می‌کند، همچنین دارای قابلیت جذب ۹/۹۹ درصد از نمک‌ها، مواد رادیواکتیو و فلزات سنگین از قبیل کروم، آرسنیک و سرب را هستند ، حتی چنانچه ذرات، نانومقیاس یا حل شده باشند. فیلترهای نانوسرام در PH بین پنج تا ۹ خوبتر عمل می‌کنند.
میزان تصفیه آب
شدت جریان فیلترهای نانوسرام بدون استفاده از فشار حدود یک تا ۵/۱ لیتر بر ساعت، به ازای هر سانتی‌متر مربع از فیلتر است. حداکثر فشار چهار bar می‌تواند به فیلتر اعمال شود که منجر به شدت جریان ۹ تا ده لیتر بر ساعت به ازای هر سانتی‌متر مربع از فیلتر خواهد شد. کارتریج فیلترهای نانوسرام دارای طراحی تاخورده است که سطح آنها را بیشتر شدن می‌دهد. همين طور طبق گزارش فیلتر به طور مبوسیله پایداری عملکردی بالایی نسبت به غشاهای خیلی متخلخل دارد.
نرخ
کمپانی آرگوناید (Argonide) هزینه تولید فیلترهای نانوسرام را ارزان اعلام کرده است؛ براي چه که آنها می‌توانند با استفاده از فناوری کاغذسازی تولید شوند. در حال حاضر هر متر مربع فیلتر ده دلار تعرفه برمی‌دارد، که ممکن است این میزان به سه دلار برسد. کار تریج فیلترها به ازای ۲۰-۲۰۰ فیلتر، وابسته به قطر آنها در حدود ۳۷ دلار تعرفه دارند. صفحات فیلتر می‌توانند با قرار گرفتن در اطراف لوله‌های فلزی، بین دو فیلتر متداول یا در نگهدارنده مجزا، هزینه نهایی فیلتر را کاهش دهند. فیلترهای نانوسرام به جای جمع‌آوری ذرات خیلی ریز بر روی سطح، آنها را جذب می‌کنند؛ پس نسبتاً عمر مفید و زیاد ‌تری دارند.
روش مصرف
همآهنگ با پیشنهاد ‌های کمپانی آرگوناید، فیلترهای نانوسرام به تصفیه‌های قبلی یا پسین، پاک کردن ، شارژ مجدد فیلتر و یا رفع مواد زاید خطرناک نیاز ندارند. این فیلترها به طور همزمان ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی را بدون مصرف از مواد گندزدای شیمیایی یا مواد منعقدکننده، حتی در آب‌های شور خیلی کدر حذف می‌کنند.
توضیح ات تکمیلی
به گفته مجموعه آرگوناید، فیلترهای نانوسرام می‌توانند پودرهای خیلی ریز فلزی حذف شده را برای فرد دهای صنعتی بازیافت کنند.
۲-۳٫ نانوالیاف جاذب جریان
کمپانی KX طرحی از فیلترهای جاذب جریان حاوی نانوالیاف را با هدف مصرف در کشورهای در حال گسترش بهره‌برداری کرده است. فیلتر حاوی لایه پیش فیلتراسیون جهت حذف چرک‌ها، یک لایه جاذب جهت حذف آلودگی‌های شیمیایی یک لایه نانوالیاف جهت حذف آلودگی‌ها و ذرات کلوئیدی است. نانوالیاف از چندین پلیمر آب‌دوست، رزین‌ها، سرامیک‌ها، سلولز، آلومینا و دیگر مواد ساخته می‌شوند. این فناوری در مقیاس‌های خانگی و شهری قابل دسترس و نگرانی ی است.
حذف آلودگی‌ها
طبق گزارش‌ها، فیلترهای سطح فعال بیش از ۹۹ درصد از باکتری‌ها، ‌ویروس‌ها، انگل‌ها، آلودگی‌های آلی و دیگر آلودگی‌های شیمیایی را حذف می‌کنند.
میزان تصفیه آب
طبق اعلام شرکـت ‌ سازنده، مقیاس خانگی فیلترهای سطح فعال می‌تواند به ازای هر فیلتر۳۷۵ لیتر آب را با سرعت چهار تا شش لیتر بر ساعت تولید نماید . در مقیاس روستایی بیش از ۷۵۰۰ لیتر بر روز با سرعت ۶/۵ لیتر بر دقیقه تولید می‌کند. در مقیاس روستایی هر فیلتر برای بیش از ۹۵ هزار لیتر آب موثر است.
نرخ
انتظار می‌رود فیلترهای خانگی شش تا۱۱ دلار فروخته شوند فیلترهای جایگزین جهت آنها ۸/۰تا۹/۰ دلار نرخ دربر خواهد داشت؛ یعنی ۰۰۲/۰ دلار به ازای هر لیتر آب. همچنین فیلترهای روستایی بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ دلار تعرفه خواهند داشت که تقریباً ۰۰۰۳/۰ دلار به ازای هر لیتر است.
روش مصرف
طراحی فیلترهای سطح فعال به گونه‌ای است که بدون مصرف از تجهیزات وسیع ، یا نگهدارنده به‌راحتی قابل استفاده باشند.
۳٫ سرامیک‌های نانو‌حفره‌ای، کِلِی‌ها و دیگر جاذب‌ها
۳-۱٫ غشای سرامیکی نانوحفره‌ای
مجموعه آلمانی AG Nanovation، طرحی از فیلترهای سرامیکی نانوحفره‌ای را تحت عنوان Nano pore و سیـستم ‌های فیلتراسیون غشایی را با مقیاس‌های متنوعی عرضه کرده است. فیلترهای غشایی Nano pore از نانوپودرهای سرامیکی روی مواد پایه از قبیل آلومینا تشکیل شده‌اند در اندازه‌های مفرق و در دو شکل لوله‌ای مسطح موجود می باشند . این کالاها با استفاده از نانوپودرهای سرامیکی شرکـت تحت فرایندهای پیوسته تولید می‌شوند.
حذف آلودگی‌ها
طبق ادعای مجموعه سازنده، فیلترهای غشایی Nanopore باکتری‌ها، ویروس‌ها قارچ‌ها به طور موثر از آب حذف می‌کنند. علاوه بر این آزمایش ‌های کیفی آب، Coliformها، fecal coliformها، Salmonella یا streptococci را در آب تصفیه شده نشان نمی‌دهند.
میزان تصفیه آب
میزان آب تولیدی وابسته به اندازه شکل فیلتر کیفیت آب تصفیه شده است. یک واحد فیلتراسیون با ابعاد cm 15× ۶۰×۱۲۰ سطحی معادل با ۲ m 11 ایجاد کرده ، می‌تواند ۸ هزار لیتر آب آلوده را در روز تصفیه نماید .
هزینه
‌تولید سیسـتم ‌های فیلتراسیون غشایی بر مبنای pore Nano با فرایندهای پیوسته که همزمان همه لایه‌های فیلتر مونتاژ می‌شوند، ارزان است؛ وقت ی که همه تعرفه ‌های فیلتراسیون که حاوی حفظ، ‌جایگزینی فیلترها، پاک کردن عوامل نرخ ‌های عملیاتی است، با موارد ی از قبیل عمر زیاد ‌تر فیلتر، پایداری بیشتر و پاک کردن کمتر همراه شوند، هزینه این فیلترها با فیلترهای پلیمری قابل رقابت می‌گردد.
روش مصرف
فیلترهای غشایی Nano pore با توجه به فوائد ضدرسوبی زیاد شدید خود نیاز به تمیزسازی مکرر ندارند. همچنین می‌تواند به جای پاکسازی شیمیایی با بخار استرلیزه شود. غشاهای Nano pore نسبت به آلودگی‌های قارچی و باکتریایی، اصطکاک، اسید بازهای غلیظ شده، دمای بالا و افردی داسیون مقاوم هستند .
۳-۲٫ تک‌لایه‌های خودآرا روی پایه‌های مزوپروس (SAMMS)
تست گاه ملی پاسیفیک نورث وست (PNNL) تک‌لایه‌های خود آرا روی پایه‌های مزوپروس را گسترش داده است. این فناوری از مواد سرامیکی یا شیشه‌ای با تخلخل نانومتری شکل گرفته است؛ به طوری که تک‌لایه‌ای از مولکول‌ها می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. تک‌لایه لایه مزوپروس، قابلیت برنامه ‌ریزی شدن جهت حذف آلودگی‌های خاصی را دارند. SAMMS نسبت به بسياري از غشاها فناوری‌های جاذب دیگر، جذب سریع‌تر، ظرفیت بالاتر گزینش ‌پذیری بهتری را از نشان داده است. SAMMS برای حذف آلودگی‌های فلزی از آب آشامیدن ی، آب‌های زیرزمینی و فاضلاب‌های صنعتی طراحی شده است.
حذف آلودگی‌ها
PNNL مدعی است که SAMMS 9/99 درصد از جیوه، سرب، ‌کروم، آرسنیک، ‌کآدم یم، فلزات پرتوزا و دیگر سموم فلزی را جذب می‌کند. همچنین طبق گزارش‌ها، SAMMS می‌تواند جهت حذف فلزات خاصی برنامه ‌ریزی شود؛ ولی برخي فلزات از قبیل کلسیم، منیزیم روی را حذف نمی‌کند. SAMMS برای حذف آلودگی‌های زیستی، یا آلی موثر نیست.
میزان تصفیه آب
از SAMMS می‌توان در گستره وسیع ی از فرد دها از تصفیه آب مصرفی گرفته تا تصفیه فاضلاب‌های صنعتی، استفاده کرد. این فیلترها سطح ویژه‌ای در حدود ۶۰۰ تا هزار متر مربع به ازای هر گرم دارند. تولید هر کیلوگرم SAMMS، ۱۵۰ دلار هزینه دارد که با نمونه‌ای از رزین تعویض یونی با نرخ ۴۲ دلار و کربن فعال با نرخ ۷۸/۱ دلار به ازای هر کیلوگرم قابل مقایسه است. همچنین برای حذف کیلوگرم جیوه، ۱۳ کیلوگرم SAMMS مورد نیاز است در مقابل، ۱۵۴ کیلوگرم رزین تعویض یونی و ۴۰ هزار کیلوگرم کربن فعال مورد نیاز خواهد بود.
روش مصرف
SAMMS به پودری شکل و اکسترود شده است که می‌تواند جهت فیلترهای تعویض یونی مناسب باشد. این فیلترها گاهي وقتها اوقات به منظور حذف آلودگی‌های جذب شده با محلول اسیدی احیا می‌شوند. آلودگی‌های ایجاد شده از احیای SAMMS طبق استانداردهای سازمان حفظ محیط زیست آمریکا غیرسمی بوده، می‌توانند به عنوان یک آلودگی متداول تصفیه شوند.
۳-۴٫ Arsenx
Arsenx، یک رزین جاذب متشکل از نانوذرات اکسی د آهن آب دار روی یک زیرلایه پلیمری است و جهت حذف آرسنیک و دیگر آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌رود. نانوذرات، سطح برای بالا، ظرفیت بیشتر سینتیک جذب سریع‌تری فراهم می‌نماید. Arsenx می‌تواند برای کاربر دهای مصرفی کوچک و یا استفاده‌های صنعتی و شهری بزرگ طراحی شود، همچنین در و نیز در وسائل های طراحی شده جهت رزین‌های تعویض یونی مورد استفاده قرار گیرد.
حذف آلودگی‌ها
Arsenx موادی از قبیل آرسینک، وانادیم، اورانیوم، کروم، آنتیموان مولیبدن را حذف سولفات‌ها، کربنات‌ها، فلوریدها، کلریدها، سدیم، منیزیم و یا آلودگی‌های زیستی را حذف نمی‌کند.
میزان تصفیه آب
شدت جریان عبور ی آن خیلی وابسته به نوع وسائل ی است که Arsenx استفاده می‌کند. بدون در نظر گرفتن طراحی سیسـتم ، برای ارتباط بین Arsenx آب ۵/۲ تا سه دقیقه زمان نیاز است. هر گرم Arsenx حدوداً ۳۸ میلی‌گرم آرسنیک را نگه می‌دارد.
هزینه
شرکـت Solmetex اشاره می‌کند که با توجه به کم شدن ظرفیت Arsenx در طول احیاء، می‌تواند نسبت به جاذب‌های دیگر در طی حیاتش تعرفه کمتری داشته باشد. تعرفه اولیه سیـستم وابسته به طراحی‌های مفرق آن است، اما به طور متداول از ۰۷/۰ تا ۲/۰دلار به ازای هر هزار لیتر گزارش شده است که حاوی نرخ ‌های استهلاک هزینه ‌های عملیاتی حفظ و مراقبت است.
روش مصرف
Arsenx به گفته شرکـت Sometex می‌تواند به عنوان رزین‌های تعویض یونی در زمینه‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد. این فیلتر نیاز به پیش یا پس تصفیه نداشته و گاهي اوقات با محلول سود سوزآور احیا می‌شود متناسب با سطح آلودگی، بعد از سه ماه تا سال ویژگی خود را از دست خواهد داد. گزارش‌ها حاکی از آن است که زیرلایه پلیمری Arsenx بادوام بوده می‌تواند در وسیع دمایی تا ۸۰ درجه سانتی‌گراد عمل نماید .
۳-۵٫ پلیمر حفره‌ای سیکلودکسترین
سیلکودکسترین یک ترکیب پلیمری است که از ذراتی با حفره‌های استوانه‌ای تشکیل شده است؛ این ذرات می‌توانند آلودگی‌های آلی را جدا کنند.
پلیمر سیکلودکسترین را می‌توان به صورت پودر، دانه‌ای و یا لایه نازک برای مصرف در وسائل ها فرد دهای مفرق تولید کرد. به هر حال پلیمر سیکلودکسترین برای تصفیه آب مصرفی استفاده شده همين طور می‌تواند جهت تصفیه در جای آب‌های زیرزمینی یا پاکسازی فاضلاب‌های شیمیایی آلی نفتی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
حذف آلودگی‌ها
سیکلودکسترین گستره وسیع ی از آلودگی‌های آلی حاوی بنزن، هیدروکربن‌های پلی‌آروماتیک، فلورین‌ها، و آلودگی‌های حاوی نیتروژن، استن، کودها، Pesticidها بسياري دیگر را حذف می‌کند. آزمایش ‌ها نشان می‌دهند که پلیمرسیکلودکسترین این آلودگی‌ها را تا میزان ppt كم شدن می‌دهد، در حالی که کربن فعال زئولیت این آلودگی‌ها را تا میزان ppm کاهش می‌دهد. همچنین پلیمر صدهزار بار بیشتر از کربن فعال، ترکیبات آلی پیوند می‌دهد و بازدهی حذف یافرادی جهت آب با غلظت آلودگی پایین را نشان داده است. پلیمرسیکلودکسترین تحت تأثیر رطوبت هوا قرار نگرفته، می‌تواند در نواحی مرطوب بدون اشباع یا غیرفع ال شدن، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین آلودگی‌های جذب شده را از خود گذشتن نمی‌دهد.
میزان تصفیه آب
پلیمرسیکلودکسترین ظرفیت بارگذاری ۲۲ میلی‌گرم از آلودگی‌های آلی به ازای هر گرم از پلیمر را دارد، که با ۵۸ میلی‌گرم به ازاری هر گرم کربن فعال قابل مقایسه است. این پلیمر جهت ارتباط با آب آلوده حدوداً به پنج ثانیه زمان نیاز دارد. و در حین احیا ظرفیت خود را از دست نداده، می‌تواند به طور نامحدودی مصرف شود.
نرخ
تولید پلیمرسیکلودکسترین، ارزان بوده است و می‌توان آن را مستقیماً از نشاسته، با تبدیل ۱۰۰ درصد تولید شود. انتظار می‌رود که تولید انبوه، تعرفه آن را پایین‌تر از قیمت کربن فعال زئولیت آورد. شرکت پژوهشی محصولات پلیمری اشاره می‌کند که روشی را جهت ارتقا مقیاس‌ این فرایند جهت تولید مواد گسترش داده است. اخیرا ً شرکت پژوهشی Manhattan یک فناوری را جهت کاربر دهای مصرفی گسترش داده و اظهار می‌دارد که تولید انبوه سبب ارزان‌تر شدن پلیمر نسبت بهبقیه روش‌های حذف آلودگی‌های آلی خواهد شد.
روش مصرف
پودر سیکلودکسترین می‌تواند در ستون، کارتریج یا فیلترهای بستری به گونه‌ای متراک شود که آب از آن بگذرد. سیکلودکسترین دانه‌ای می‌تواند مستقیماً در منبع یا لوله‌های آب به‌کار رود و لایه نازک آن می‌تواند روی زیر‌لایه‌ای از شیشه جهت تشکیل غشاء قرار گیرد.
از تمام اشکال مفرق سیکلودکسترین می‌توان در وسائل های طراحی شده برای فیلترها، غشاها و یا جاذب‌ها مصرف کرد.
پلیمرسیلکودکسترین آب‌دوست هم آب‌گریز است؛ لذا می‌تواند بدون استفاده از فشار جهت جذب آب از بین تخلخل‌ها مورد مصرف قرار گیرد. پلیمر بعضی وقتها اوقات به احیا با مصرف از یک الکل آسان از قبیل اتانول یا متانول نیاز خواهد داشت و ممکن است به خاطر به ظرفیت بارگذاری پائین آن نسبت به کربن فعال و جاذب‌های دیگر به عملیات زیادتری نیاز داشته باشد.
توضیح ات تکمیلی
آلودگی‌هایی که پلیمر سلیکودکسترین جذب می‌کند، می‌تواند بعد از احیا، جهت کودها، Pesticideها و کالاها صنعتی دیگر بازیافت شود.
۳-۶٫ نانوکامپوزیت‌های پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی
تست گاه‌ ملی پاسیفیک نورث وست یک غشای نانوکامپوزیتی حاوی لایه نازکی از یک پلیمر جاذب موسوم به پلی‌پیرون را روی ماتریسی از نانولوله‌های کربنی که سطح مخصوص پایداری غشا را ارتقا می‌دهند، گسترش داده است. برخلاف جاذب‌های دیگر که به احیای شیمیایی نیاز دارند این غشاها می‌توانند به طور الکتریکی احیا می‌شوند.
حذف آلودگی‌ها
غشاهای پلی‌پیرون نانولوله‌ کربنی با بار مثبت است و می‌توان پرکلرات‌ها، سزیم، کروم و دیگر آلودگی‌های باردار بد را حذف نماید . همچنین غشاهای نانوکامپوزیتی می‌توانند جهت حذف نمک طراحی شوند. از آنجا که پلی‌پیرون می‌تواند به طور بد باردار شود، پس این غشاء ذرات باردار مثبت از قبیل کلسیم منیزیم را حذف می‌کند.
میزان تصفیه آب
غشاهای نانوکامپوزیتی پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی قابل استفاهه مجدد هستند آزمایش ‌ها نشان می‌دهد که این غشاها بعد از صد دوره مصرف خیلی کم بازدهی خود را از دست می‌دهند. همين طور به خاطر فوائد انتقال جرم سریع نانولوله‌های کربنی شدت جریان بالایی دارند.
نرخ
انتظار می‌رود که غشاهای پلی‌پیرون- نانولوله کربنی در استفاده زیاد مدت، نسبتاً کم تعرفه باشند؛ جهت چه که آنها می‌توانند بدون از دست دادن قابل تذکر ظرفیت جذب، احیا شده، مصرف شوند. این غشاها هزینه ‌های مرتبط با خرید و ذخیره‌سازی مواد شیمیایی احیاکننده و تعلیم فرد ان را ندارند. علاوه بر این، انتظار می‌رود که تعرفه نانولوله‌های کربنی در پنج سال آینده بین ده تا صد مساوی کاهش یابد.
روش مصرف
این غشاها آلودگی‌های ثانویه خطرناک تولید نمی‌کنند. با بکارگیری جریان الکتریکی، بار پلیمر خنثی شده آلودگی‌های جذب شده، از غشا آزاد می‌شوند. با حذف آلودگی‌ها، پلیمر می‌تواند دوباره باردار شده مجدداً استفاده شود.
۴٫ زئولیت
۴-۱٫ زئولیت‌های طبیعی، مصنوعی، زغال‌سنگ و ترکیبی
زئولیت‌ها مواد جاذب با ساختار شبکه‌ای جهت تشکیل تخلخل‌ها هستند . آنها می‌توانند از منابع طبیعی به دست آمده یا سنتز شوند. زئولیت‌های مصنوعی اکثرا ٌ ً از محلول‌های سیلیکون-آلومینیوم یا زغال‌سنگ ساخته شده و به عنوان جاذب یا وسائل تعویض یونی در کارتریج یا فیلترهای ستونی به‌کار می‌روند. مجموعه فناوری‌های AgION ترکیبی از زئولیت‌ها و یون‌های نقره طبیعی با فوائد ضدباکتری تولید می‌کند.
حذف آلودگی‌ها
زئولیت‌ها به طور متداول برای حذف آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌روند. زئولیت‌های طبیعی مکزیک مجارستان، آرسنیک را از منابع آب آشامیدن ی تا میزان مورد پذیرش سازمان بهداشت جهان ی كم شدن می‌دهند. زئولیت‌های ساخته شده از زغال‌سنگ می‌توانند گستره‌ای از فلزات سنگین حاوی سرب، مس، روی، کآدم یم، نیکل نقره را از آب آلوده جذب کنند. همين طور می‌توانند تحت شرایط خاصی کروم، آرسنیک جیوه را جذب کنند. ظرفیت جذب زئولیت‌ها متأثیر از چند علت ؛ ترکیبشان، PH آب و غلظت انواع آلودگی‌هاست. به عنوان مثال تأثیرات PH آب بر روی سطح باردار شده منفی یا مثبت زئولیت قابل ذکر است. همين طور با توجه جذب آسان سرب و مس در زغال‌سنگ، غلظت بالای این مواد، میزان کآدم یم و نیکل حذف شده را كم شدن می‌دهد. ترکیبات زئولیت- نقره AgIoN، بازدهی را در مقابل میکروارگانیسم‌ها که حاوی باکتری‌ها و کپک‌هاست، ارتقا می‌دهند. زئولیت نمی‌تواند آلودگی‌های آلی را به قدر کافی حذف نماید ، همچنین رطوبت هوا در اشباع زئولیت‌ها دخالت داشته، سبب کاهش بازدهی آنها می‌شود.
میزان تصفیه آب
میزان آبی که زئولیت‌ها می‌توانند تصفیه کنند، وابسته به منبع زئولیت و وسائل ی است که آنها مصرف می‌کنند. در مورد زئولیت‌های زغال‌سنگ، محتوای کربن این ماده به طور قابل توجه ی سطح مخصوص و در نتیجه ظرفیت جذب زئولیت را تحت تأثیر قرار می‌دهند.
هزینه
زئولیت‌ها را می‌توان به طور ارزان تولید کرد زیرا منبع آنها به طور طبیعی و زیاد در دسترس و نگرانی است. در امریکا زئولیت‌های دانه‌ای جهت کاربر دهای صنعتی و کشاورزی بین ۳۰ تا ۷۰ دلار به ازاری هر تن برای کالاها مصرفی بین ۵/۰ تا ۵/۴ دلار به ازای هر کیلوگرم نرخ دارند.
روش مصرف
چگونگی استفاده زئولیت‌ها بسیار زیاد وابسته به نوع وسائل ی است که در آن استفاده می‌شوند. این وسائل می‌تواند حاوی رزین‌های تعویض یونی، کارتریج و وسائل های ستونی و غیره باشند. علاوه بر این زئولیت‌ها بعضی وقتها اوقات به احیا با محلول اسیدی نیاز دارند. مصرف زئولیت‌های زغال‌سنگ ممکن است مشکل‌ساز باشد، جهت چه که مطالعات نشان می‌دهند مقادیری از آلودگی‌های سرب، کآدم یم، کروم، مس، جیوه، روی دیگر آلودگی‌ها می‌توانند از زغال‌سنگ قدیم سبب آلودگی خاک، آب‌های زیرزمینی آب شوند. همچنین معین شده است که مقادیر آرسنیک و منیزیم عبور کرده از Fly ash زیاد بیشتر از مقادیر توصیه شده سازمان بهداشت جهان ی است. ترکیبات زئولیت نقره AgION نیاز به پاک‌سازی مکرر دارند، زیرا پوشش ضدباکتری نقره از تشکیل آلودگی‌های بیولوژیکی روی فیلتر پیشگیری می‌کند در این صورت نیاز به ذخیره‌سازی و استفاده احیاء‌کننده‌های شیمیایی مرتفع می‌شود.
۵٫ فناوری‌های مبتنی بر نانوکاتالیست‌ها
۵-۱٫ نانوذرات آهن خنثی
نانوذرات آهن خنثی (NZVI) برای تصفیه درجا و غیردرجای آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شوند. این ماده همزمان یک جاذب و یک علت احیاکننده است، همچنین سبب می‌شود که آلودگی‌های آلی به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری شکسته شوند فلزات سنگین کلوخه شده، به سطح خاک بچسبند. NZVI را می‌توان برای تصفیه درحا مستقیماً به منابع آب‌های زیرزمینی تزریق کرد، یا می‌توان از آن در غشاها جهت فرد دهای خارجی استفاده کرد. همچنین NZVI دو فلزی که در آن نانوذرات آهن با فلز ثانویه از قبیل پالادیم برای بیشتر شدن کار آهن پوشیده می‌شوند، موجود است. NZVI خیلی فعال بوده سطح ویژه بالایی نسبت به ZVI دانه‌ای دارد.
حذف آلودگی‌ها
NZVI می‌تواند برای فرآوری گستره وسیع ی از آلودگی‌های متداول زیست‌محیطی، مثل متان کلردار، بنزن کلردار، Pesticideها، رنگ‌های آلی، تری‌هالومتان‌ها، PCBها، آرسنیک، نیترات فلزات سنگین از قبیل جیوه، نیکل و نقره استفاده شود. همچنین ممکن است توانایی کاهش پرتوهای رادیویی را داشته باشد. پالادیم پوشیده‌شده با NZVI نشان داده است که تمام ترکیبات کلردار را در مدت هشت ساعت تا زیر مقادیر قابل رؤیت كم شدن می‌دهد. این در حالی است که NZVI معمولی برای حذف بیش از ۹۹ درصد از این ترکیبات به ۲۴ ساعت نیاز دارد. نانوذرات نسبت به آلودگی‌ها، برای دوره شش الی هشت هفته‌ای، فعال باقی می‌مانند. NZVI نشان داده است که در گستره وسیع ی از PHها و دماهای خاک مقادیر Nutrient موثر است.
میزان تصفیه آب
میزان آب زیرزمینی که NZVI می‌تواند فرآوری نماید ، وابسته به کیفیت آهن، حاوی تعداد دفعاتی که استفاده مجدد شده است؛ نوع زیرلایه مورد استفاده، کیفیت آب معدنی برای تولید محلول قابل تزریق، حاوی میزان اکسی ژن، میزان و نوع ذرات ریز در محلول، است. دریک تحقيق موردی، سطحی با مساحت صد مترمربع را ۰۵۷/۶ لیتراز محلول حاوی kg 2/11 از NZVI تحت تأثیر قرار می‌دهد. مطالعه دیگری نشان می‌دهد که در یک منطقه، میزان ۱۳۶ کیلوگرم NZVI جهت فراوردی ۶/۱۱میلیون کیلوگرم از خاک کافی است؛ اما در منطقه دیگر همین میزان از NZVI تنها برای فرآوری ۱۰۲ میلیون کیلوگرم از خاک به‌کار می‌رود. دلایل ذکر شده جهت این مطابقت نداشتن حاوی اندازه مفرق آب مصرف شده در تهیه محلول، مقادیر مفرق کنش‌پذیری آهن به‌دلیل فرق در میزان اکسی ژن آب و میزان مفرق فشار کاربر دی در حین تزریق است.
هزینه
NZVI حدوداً ۴۰ تا ۵۰ دلار به ازای هر کیلوگرم و پلادیم پوشش‌یافته با NZVI بین ۶۸ تا ۱۴۶ دلار به ازای هر کیلوگرم تعرفه دارد. چنانچه چه NZVI به طور قابل توجه ی نسبت به ZVI دانه‌ای میکرومقیاس که هر کدام به ترتیب ۲/۲ و ۷۵/۳ دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند، گران است، ولی از آن جا که مقادیر کمی از NZVI به دلیل سطح ویژه و واکنش‌پذیری زیاد بالای آن مورد نیاز است، از نظر اقتصادی به‌صرفه است. در مقابلِ هر گرم پودر تجاری ZVI که سطحی کمتر از متر مربع دارد، NZVI به ازای هر گرم ۵/۳۳ مترمربع سطح واکنش‌پذیر داشته و سرعت تصفیه آن ده تا صد بار سریع‌تر است.
روش مصرف
مصرف درجا غیردرجای از NZVI نسبتاً آسان است. برای فرد دهای درجا، پودر NZVI را برای تشکیل محلول آهن با آب در یک منبع مخلوط کرده ، پس با یک پمپ چاه تزریق مستقیماً به خاک‌آلوده تزریق می‌کنیم. از آنجا که تجهیزات مشابه مورد استفاده برای دیگر موارد تزریقی موجود است، تجهیزات چاهی ویِژگزینشه مورد نیاز نیست. NZVI به دلیل داشتن ذرات کوچک‌تر نسبت به ZVI دانه‌ای، راحت‌تر تزریق شده، می‌تواند تا اعماق زیادتری نفوذ نماید . همين طور نانوذرات NZVI می‌توانند در ماتریس جامد از قبیل کربن فعال، زئولیت، نانولوله‌های کربنی دیگر مواد برای تولید غشاهایی با فرد د غیردرجا ایمن شوند.
۵-۲٫ فتوکاتالیست‌های نانومقیاس دی‌اکسی د تیتانیوم
دی‌افردی د تیتانیوم نیز به عنوان علت احیای فتوکاتالیستی هم به صورت یک جاذب عمل می‌کند و به صورت درجا و غیردرجا در تصفیه آب استفاده می‌شود. دی‌اکسی د تیتانیوم در آب، افردی ژن تابش UV، رادیکال‌های آزاد تولید می‌کند که این رادیکال‌ها آلودگی‌های مفرق را به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری تجزیه می‌کنند. دی‌افردی د تیتانیوم نانومقیاس، سطح بیشتر فرایند فتوکاتالیستی سریع‌تری را نسبت به ذرات بزرگ‌تر فراهم می‌نماید. دی‌اکسی د تیتانیوم یا به صورت نانوپودر، برای استفاده در سوسپانیون‌ها یا به شکل فیلترهای دانه‌ای موجود است در چندین شکل دیگر به عنوان پوشش جهت غشاهای ثابت، میکروکره‌های نانوکریستالی و غشاهای ترکیبی با سیلیکا به‌کار می‌رود.
حذف آلودگی‌ها
دی‌اکسی د تیتانیوم تقریباً تمام آلودگی‌های آلی را تجزیه می‌کند. این ماده خیلی آب‌رفیق است؛ پس توانایی جذب آلودگی‌های زیستی فلزات سنگین از قبل آرسنیک را دارد. راندمان آن تابع کیفیت دی‌افردی د تیتانیوم، شدت پرتو فرابنفش، PH آب، موجودی اکسی ژن و غلظت آلودگی‌ها است.
میزان تصفیه آب
سیسـتم ‌های مفرق دی‌افردی د تیتانیوم، شدت جریان سرعت‌های حذف متنوعی را فراهم می‌کنند از تمام آنها می‌توان محدوده مصرف کرد. نانوپودرهای سوسپانسیون شده دی‌افردی د تیتانیوم فرایند فتوکاتالیستی پُربازدهی را از خود نشان می‌دهند؛ براي چه که سطح داخلی آنها در معرض تابش اشعه فرابنفش و آلودگی‌ها قرار می‌گیرد. به ترکیب سطوح کنش‌پذیر با مواد پایه و در نتیجه، کاهش سطح فعال، بازده نانوذرات دی‌اکسی د تیتانیوم که به عنوان پوشش مصرف شده یا روی زیرلایه‌هایی از قبیل شیشه سرامیک ثابت شده‌اند، پنج مساوی درصد بازده فتوکاتالیستی نانوذرات سوسپانسیون شده است. همچنین تخلخل غشا یا زیرلایه، بر شدت جریان عمر مفید این سیـستم ‌ها موثر است. میکروکره‌های نانوکریستالی دی‌اکسی د تیتانیوم، سطحی قابل مقایسه با نانوپودرها دارند، اما فرایندهای فتوکاتالیستی آهسته‌تری انجام می‌دهند.
نرخ
نرخ نانوپودرهای دی‌افردی د تیتانیوم برحسب کیفیت آن چند صد دلار بر کیلوگرم است. به عنوان مثال اخیرا ً کمپانی Altair یک سیستم تولیدی‌ به ثبت رسانده است، که می‌تواند نانوپودرهای دی‌افردی د تیتانیوم را در مقیاس انبوه خیلی ارزان تولید نماید . همچنین این شرکـت فروش محصولات کوچک مبتنی بر این فناوری را طراحی می‌کند. این کالاها در دو اندازه ۴۰ کیلوگرم بر ساعت و یک تا دو کیلوگرم بر ساعت موجود خواهند بود. این واحد، دی‌افردی د تیتانیوم را از تتراکلرید تیتانیوم تولید می‌کند که می‌تواند حدوداً هزاروصد دلار به ازای هر تن یا صد و ده دلار به ازای هر کیلوگرم فروخته شود.
روش مصرف
به سختی بازیافت و جداسازی ذرات بعد از تصفیه، استفاده از نانوپودرهای دی‌افردی د تیتانیوم سوسپانسیون شده مساله است. ذرات سوسپانسیون اکثرا ٌ ً به وسیله اولترافیلتراسیون یا میکروفیلتراسیون جدا می‌شوند اما در حین این فرایند میزان قابل توجه ی از ذرات از بین می‌روند. مصرف از میکروکره‌های نانوکریستالی آسانتر است. آنها در آب از طریق حباب‌سازی هوا سوسپانسیون شده به طور طبیعی در ظرف آب برای بازیافت آسان‌تر ته‌نشین می‌شوند.
۵-۴٫ افردی دآهن نانوساختار جاذب
شرکـت فناوری‌های Adedge آمریکا، اکسی دآهن نانوساختار دانه‌ای و خشکی به نام AD33، برای حذف آرسنیک عرضه کرده است. AD33 با ترکیبی فوائد کاتالیستی و جذبی افردی دآهن با هم، ضمن تبدیل آرسنیک به موادی با سمیت کمتر، به طور همزمان آن را از آب جدا می‌نماید، این شرکـت همچنین طرحی از لوازم مصرفی حاوی فیلترهای AD33 را ارائه کرده است.
حذف آلودگی‌ها
AD33 می‌تواند بیش از ۹۹ درصد آرسنیک را حذف نماید ، همچنین می‌تواند مقادیر سرب، روی‌، کروم، مس و دیگر فلزات سنگین را کاهش دهد آلودگی‌های جذب شده را از خود گذشتن نمی‌دهد.
میزان تصفیه آب
عمر مفید فیلترهای AD33 ً دو تا چهار سال است. سیـستم ‌های تصفیه خانگی سری مدالیون شرکت Adedge با سه دبی۱۹، ۲۶ و ۳۸ لیتر بر دقیقه موجود است، همين طور مجموعه Adedge کارتریج‌های حاوی AD33 با دبی مبوسیله دو لیتر بر دقیقه را عرضه کرده است. عمر مفید این کارتریج‌ها بین سه هزار ۸۰۰ تا ۱۱ هزار ۴۰۰ لیتر است به طوری که تخمین زده می‌شود چهار تا شش مساوی بزرگ‌تر از دیگر جاذب‌های تجاری موجود است.
نرخ
نرخ کارتریج‌های AD33 برای هر مورد حدوداً ۵۰ دلار است و نرخ هر فیلتر مجزا وابسته به میزان خریداری شده است؛ اما به طور نمونه بین هشت تا ۱۳ دلار به ازای هر لیتر تغییر می‌کند.
روش مصرف
طبق توصیه ‌های کمپانی Adedge، فیلترها و کالاها AD33 نیاز به جایگزینی مکرر داشته و مواد شیمیایی یا احیاءکننده‌ها برای آنها مصرف نمی‌شود. با توجه به خشکی وسائل های AD33، نسبت بهبقیه وسائل های فیلتراسیون مبتنی بر آهن مرطوب، راحت‌تر استفاده می‌شوند؛ به طوری که در وسیع وسیع ی از سیستم ‌ها مصرف می‌شوند. علاوه بر این، وسائل های AD33 مصرف‌شده خطرناک نیست می‌توان آنها را طبق استانداردهای سازمان حفاظت از محیط‌زیست آمریکا در زمین دفع کرد.
۶٫ نانوذرات مغناطیسی
۶-۱٫ Magneto ferritin
نانوذرات مغناطیسی اکثرا ً به عنوان جاذب و نانوکاتالیست جهت تصفیه آب نقد شده‌اند. کمپانی انگلیسی Nano Magnetics، نانوذرات مغناطیسی را تحت عنوان Magneto ferritin ارائه کرده و مشغول نقد توانایی آن برای انجام اسمز پیش‌رونده (forward osmosis) به عنوان گزینه‌ای با بازدهی انرژی برای اسمز معکوس است. در چنین سیستم ی از نانوذرات مغناطیسی جهت تولید فشار اسمزی مورد نیاز جهت راندن آب از میان غشای فیلتراسیون مصرف شده‌اند. برخلاف اسمز معکوس که برای تولید فشار اسمزی نیازمند انرژی ورودی است.
حذف آلودگی‌ها
Magneto ferritin با توانایی اسمز پیش‌رونده، جهت نمک‌زدایی در نظر گرفته شده است؛ اگر چه با تذکر به به نوع غشای مصرفی قادر به حذف آلودگی‌های دیگر نیز هست.
میزان تصفیه آب شرکـت Nano Magnetics اشاره می‌کند که Magneto ferritin را می‌توان از آب، بازیافت و بدون هیچ محدودیت ویژه‌ای دوباره مصرف کرد.
نرخ
اطلاعات خاصی نسبت به هزینه ‌های Magneto ferritin در دسترس نیست؛ ولی به گفته کمپانی Nano Magnetics عمر زیاد استفاده مجدد این مواد آنها را نسبت به اسمز معکوس از لحاظ هزینه خیلی مناسب‌تر کرده است. همين طور اسمز پیش‌رونده تعرفه ‌های مرتبط با انرژی را تا ۴۰ درصد هزینه ‌های اسمز معکوس كم شدن می‌دهد.
روش مصرف
هنوز برای Magneto ferritin هیچ سیـستم قطعی‌ای طراحی نشده است؛ اما برخي منابع اشاره می‌کنند که نانوذرات مغناطیسی در طرف غشاء برای ایجاد غلظت، به صورت غیرتعادلی به منبع آب اضافه شده‌اند. این اختلاف غلظت فشار اسمزی مورد نیار برای راندن آب منبع از بین غشاء را ایجاد خواهد کرد. پس نانوذرات می‌توانند با استفاده از میدان مغناطیسی از آب خالص‌سازی شده، بازیافت شوند.
ارزیابی آموزش های خالص سازی آب با به کارگیری فناوری نان
نانو، دلالت بر واحد خیلی کوچک در علم اندازه گیری دارد. نانومتر معادل ۹-۱۰ متر یا به عبارتی میلیاردم متر است. اخیرا ً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدید ی برای تصفیه آب نیز آب فاضلاب های صنعتی کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. کاربر دهای فناوری نانو در این خصوص عبارتند از : نانو فیلترها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد بررسی قرار گرفته است.
در قدیم نه چندان دور اهداف تصفیه خانه های آب آشامیدن ی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری زا در آب بود که با روشهای متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده اند. لیکن با ارتقا غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازته، مواد آلی معدنی فلزات سنگین به منابع آبآموزش های متعارف جوابگوی نیازتصفیه خانه ها نبوده و ضروری است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها مصرف شود.
اخیرا ً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد راهکارهای جدید ی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی کشاورزی معرفی شده و یا می شوند.
مفهوم نانوفناوری به میزانی وسیع است که بخش های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر قرار داده و در عرصه های مختلف از عبارت محیط زیست فرد دهای وسیع ی یافته است. در این مقاله به ارزیابی کاربر دهای فناوری نانو در صنعت آب می پردازیم.
نانو فیلترها
تاریخچه نانو فیلتراسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه ای قابل قبول، بسط و گسترش پیدا کردند باز می گردد. مصرف از فشارهای زیاد بالا در فرآیند اسمز معکوس، چنانچه چه منجر به تهیه آب با کیفیت خیلی عالی می شد، ولیکن به همان نسبت نرخ گزاف انرژی مصرفی علت ی نگران کننده به شماره می آمد. در نتیجه، تهیه آب با استفاده از اینآموزش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود. پس مصرف از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین تر ترکیبات محلول، ولی با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش اندازه آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (درحد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می آمد. از ین رو غشاهای اسمز معکوس با فشار پایین، بعنوان غشاهای نانو فیلتراسیونی شناخته شدند.
نانو فیلتراسیون فرآیند غشایی ی است که فوائد آن بین فرایندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد و در اختلاف فشار پایین (۱۰-۲۰ بار) قابل مصرف است . به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه های عملیاتی و نگه داری این فرآیند به مواد شیمیایی نیاز نبوده و پساب تولیدی جمع و جور و غلیظ است . لذا نرخ حمل و نقل دفع آن کمتر است. به کمک تجهیزات ویِژگزینشه غشاء ها به طور اتوماتیک تمیز می شود. در مورد فرآیند نانو فیلتراسیون، هزینه انرژی به مراتب از اسمز معکوس کمتر است . نکته حائز ارزش در مورد نانو فیلترها نسبت بهبقیه غشاها، قدرت گزینش گری در حذف یون هاست.
غشاهای نانو فیلتراسیون اکثرا ٌ ً از دو لایه تشکیل می شود. لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ، عمل حفاظت در مساوی فشار سیـستم را انجام می دهد. غشاهای نانو فیلتراسیون اکثرا ٌ ً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود می باشند . مکانیسم اصلی در حذف ملکول های بدون بار،به ویژه ً ترکیبات آلی بر پایه غربالسازی استوار است . در حال که حذف ترکیبات یونی به دلیل بر عم کنش های الکتروستاتیک بین سطح غشا گونه های باردار، حذف می شوند.
امروزه غشاهای نانویی تجاری، در اشکال مفرق ی مصرف می گردند. این اشکال حاوی ، سیستم های مارپیچی، صفحه ای، جعبه ای، لوله ای و فیبری است . شکل هر از غشاهای نانویی بر طبق نوع غشا نانویی بر طبق نوع غشا به منظور بالا بردن بازده و عملکرد آن گزینش می گردد.
نانو فیلترها برای حذف محدوده وسیع ی از ترکیبات به کار گرفته شده است، از عبارت :
حذف آفت کش ها از عبارت آترازین، سیمازین، دیورن و ایزوپرتورن§
حذف ترکیبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی سبک مانند کلروفرم، تری کلرواتیلن و تتراکلرواتیلن§
حذف محصولات جانبی حاصل از واکنش گندزدا با ترکیبات آلی آب از عبارت هالومتان ها§
حذف کاتیون ها سختی§
حذف کروم (VI)، اورانیم، آرسنیک§
حذف آنیون ها§
حذف پاتوژن ها§
نانو مواد
نانومواد در مقایسه با مواد در ابعاد بزرگ سطوح بسیار زیاد وسیع تری هستند . به علاوه این مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شیمیایی مختلف به منظور افزایش میل ترکیبی آنها با ترکیبات ویژه هستند . همين طور نانومواد می توانند به عنوان لیگندهای قابل بازیافت با ظرفیت و عملکرد گزینش ی خیلی بالا جهت یون های فلزی سمی به هسته های رایواکتیو، حلال های آلی معدنی به شمار می آیند.
جاذب ها به طور وسیع ی به عنوان جداساز محیطی در خالص سازی آب برای حذف آلاینده های آلی از آب آلوده استفاده می شدند. تحقیقات وسیع ی در این زمینه صورت گرفته است از عبارت می توان به کاربر د نانو تیوپ های کربنی تک دیواره جهت حذف یون های سنگین ماننده ۲Pb، ۲Cu، ۲Cd، چیتوزان با گروه های علت ی فسفاته جهت حذف ۲Pb، ترکیب کربن نانوتیوپ- افردی د سدیم جهت حذف As (V) نانو بلورهای FeO(OH) – برای جذب AS (V) و Cr (VI) ، زئولیت های تعویض یون NaP1 جهت حذف فلزات سنگین از پساب های معدنی اسیدی مانند ۳Cr، ۲Ni، ۲Zn، ۲Cu، ۲Cd، نانو مواد کربنی برای جذب مواد آلی فرار، رنگ های آلی و ترکیبات آلی و ترکیبات آلی کلره، فولرن جهت جذب ترکیبات آروماتیک چند حلقوی مانند نفتالین اشاره نمود.
نانو مواد حفره ای
مواد نانو حفره ای به عنوان زیر مجموعه مواد نانو ساختار با دارا بودن سطح منحصر به فرد، شکل ساختمانی و فوائد اندازه ی در زمینه های مختلف از عبارت ، فرایندهای تعویض یونی، جداسازی، فرد دهای کاتالیستی، تهیه حسگرها، ایزولاسیون ملکولی های زیستی و خالص سازی کاربر د دارند.
به طور کلی مواد نانو حفره ای را می توان بر اساس دامنه قطر منافذ نانویی به سه دسته میکروپور، مزوپور کاروپور تقسیم نمود. بر طبق سیستم آیوپاک، حفره های مواد میکروپور قطری کمتر از ۲ نانومتر
می باشند . مزوپورها حفره های به قطر بین ۲ تا ۵۰ نانومتر ماکروپورها حفره هایی با قطر بیشتر از ۵۰ نانومتر هستند .
مواد نانوحفره ای را می توان بر طبق جنس، از قبیل آلی یا معدنی، سرامیک یا فلز و یا فوائد آنها دسته بندی نمود. در سیـستم های پلی مری، سرامیکی و یا کربنی نیز مشابه این چنین حفره هایی دیده می شود که اما شکل حفره ها در آن مفرق هست. در واقع جنس ماده، شکل حفره ها، اندازه آنها توزیع و ترکیب حفره ها است که در نهایت معین کننده نوع فرد د ماده نانو حفره ای است . این مواد حاوی
کربن های نانوحفره ای ترکیبات دارای کاربر دهای§ متنوعی از عبارت ، جذب گازهای آلاینده، بسته های کاتالیستی، فیلترهای تصفیه آب، مخزن نگهداری گاز و… باشند.
زئولیت های نانوحفره ای عمده§ فرد د زئولیت های در فرایندهای تصفیه ای آب (حاوی تصفیه آب شرب پساب های صنعتی) حذف یون های فلزات سنگین است .
پلیمرهای نانوحفره ای§ (نانوپروس پلی مرها عمده کاربر د پلی مرهای نانوحفره ای بر اساس عملکرد آنها به عنوان جاذب تعریف می گردد. از جداسازی ملکول های آلی ویِژگزینشه از سیستم های بیولوژیکی تا کاربر د آن ها را در تصفیه آب به منظور حذف آلودگی های ناشی از ترکیبات آلی شبیه فنل ها حاوی می شود.
نانو ذرات
حذف آرسنیک با نانو ذرات سریم§
حذف آرسنیک با نانو ذرات اکسی د آهن§
حذف کروم با نانو ذرات آهن§
حذف مس، کبالت و نیکل با نانو ذرات آهن§
حذف ترکیبات آلی با نانو ذرات آهن§
حذف آلاینده ها با نانو ذرات آهن در محل§
کاهش نیترات با نانوذرات دوفلزی پالادیم- مس§
گندزدایی آب با نانو ذرات نقره§
نانو سنسورها در تصفیة آب و پساب
از آنجائی که خیلی ی از فوائد ی که انتظار می‌رود بوسیله سنسورها اندازه‌گیری شود در سطح مولکولی یا اتمی هستند از نانوتکنولوژی در کاربر دهای حسگری یا شناسایی استفادة زیاد ی می‌شود.
سنسورهایی که در ابعاد نانومتری ساخته شده‌اند از حساسیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند، عملکرد گزینش ی دارند و پاسخ‌دهنده می‌باشند. پس تأثیر نانو تکنولوژی بر سنسورها فوق‌العاده عمیق وسیع است.
به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشایند، لازم است تا اندازه‌گیری‌هایی مبنی بر میزان بوی انتشار شده انجام شود. ترکیبات بسياري در بوهای ناشی از تصفیة پساب شناسایی شده‌اند. به طور نمونه این ترکیبات عبارتند از: ترکیبات کاهش یافتة گوگرد یا نیتروژن، اسیدهای آلی، آلدئیدها یا کتون‌ها.
در سال‌های اخیر سنسورهای تجارتی مجموعه‌ای که بینی الکترونیکی نامیده می‌شوند برای شناسایی میکروارگانیسم‌ها و فلزات سنگین در آب آشامیدن ی (مانند کآدم یوم، سرب روی) به منظور شناسایی تعیین معین ات بوهای ناشی از مخلوط بخار جمع شده در بالای جامد یا مایع موجود در محفظة دربسته، تولید شده‌اند. این سنسورهاآموزش سریع‌تر و نسبتاً ساده‌ای را برای پیگیری تغییرات در کیفیت آب و فاضلاب صنعتی فراهم می‌آورند.
نانوفتوکاتالیست
فتوکاتالیست ماده‌ای است که در تاثیر تابش نور بتواند منجر به بروز واکنش شیمیایی شود، در حالی که ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فتوکاتالیست‌ها مستقیماً در واکنش‌های اکسایش کاهش دخالت ندارند و تنها شرایط مورجهان ز برای انجام واکنش‌ها را فراهم می‌کنند.
تیتانیم دی افردی د TIO2 (با گستره اندازه بین خوشه‌ها تا کلوئیدها – پودرها تک بلوهای بزرگ)، نزدیک به یک فتوکاتالیست ایده‌آل است تقریباً همه این ویژگیها رادارد. فقط استثناء آن این است که نور مرثی را جذب نمی‌کند. نانو ذرات دی اکسی د تیتانیم، بر سطح زیرلایهای مناسبی از عبارت شیشه و یا ترکیبات سیلیسی، پوشش داده می‌شوند در حوضچه‌های تحت تابش نور ماوراء بنفش، قرار می‌گیرند.
بسیار زیاد ی از آلاینده‌های موجود در آب‌های صنعتی که TIO2 آن‌ها را با آب دی‌اکسی د کربن تبدیل می‌کند عبارتند از: آلکان‌ها، آلکن‌ها، آلکین‌ها، اترها، آلدئیدها، الکل‌ها، ترکیبات آمینی، ترکیبات سیانیدی، استرها ترکیبات آمیدی

درباره ی admin

مطلب پیشنهادی

599295

دشمن با شبکه های اجتماعی به باور های مردم ضربه می زند

دشمن با شبکه های اجتماعی به باور های مردم ضربه می زند با ورود به …