up
Search      menu
علم و تکنولوژی :: مقاله فناوري‌نانو در تصفيه آب PDF
QR code - فناوري‌نانو در تصفيه آب

فناوري‌نانو در تصفيه آب

نمونه‌هاي عملي از کاربرد فناوري‌نانو در تصفيه آب

فناوري‌نانولوله‌هاي کربني
▪ غشاهاي نانولوله‌‌اي
نانولوله‌هاي کربني مي‌توانند براي تشکيل غشاهايي با تخلخل نانومتري و داراي قابليت جداسازي آلودگي‌ها، به طور يکنواخت هم‌راستا شوند. تخلخل‌هاي نانومتري نانولوله‌ها اين فيلترها را از ديگر فناوري‌هاي فيلتراسيون بسيار انتخاب‌پذيرتر نموده است. همچنين نانولوله‌هاي کربني داراي سطح ويژه بسيار بالا، نفوذپذيري زياد و پايداري حرارتي و مکانيکي خوبي هستند. اگر چه چندين روش براي سنتز نانولوله‌هاي کربني استفاده شده است، غشاهاي نانولوله‌اي مي‌توانند به وسيله پوشش‌دهي يک ويفر سيليکوني با نانوذرات فلزي به عنوان کاتاليست، که موجب رشد عمودي و فشردگي بسيار زياد نانولوله‌هاي کربني مي‌شود، سنتز شوند و پس از آن براي افزايش پايداري، فضاي بين‌ نانولوله‌هاي کربني را با مواد سراميکي پر نمود.
▪ حذف آلودگي‌ها
مطالعات آزمايشگاهي نشان مي‌دهد که غشاهاي نانولوله‌اي مي‌توانند تقريباً همه انواع آلودگي‌هاي آب را حذف کنند؛ اين آلودگي شامل باکتري، ويروس، ترکيبات آلي و تيرگي است. همچنين اين غشاها نويدي براي فرايند نمک‌زدايي و گزينه‌اي براي غشاهاي اسمز معکوس هستند.
▪ مقدار تصفيه آب
اگر چه تخلخل نانولوله‌هاي کربني به طور قابل توجهي کوچک است، غشاهاي نانولوله‌اي نشان داده‌اند که به خاطر سطح داخلي صاف نانولوله‌ها، شدت جريان بيشتر يا يکساني نسبت به تخلخل‌هاي بسيار بزرگ‌تر دارند.
▪ هزينه
با توسعه روش‌هاي جديد و بسيار مؤثر براي توليد نانولوله‌هاي کربني، هزينه توليد غشاهاي نانولوله‌‌اي به طور پيوسته کاهش مي‌يابد. بر اساس پيش‌بيني‌ برخي منابع، به دليل کاهش قيمت نانولوله‌هاي کربني، غشاهاي نانولوله‌اي بسيار ارزان‌تر از ساير غشاهاي فيلتراسيون، غشاهاي اسمز معکسوس، سراميک و غشاهاي پليمري خواهد شد. از آن جا که نانولوله‌هاي کربني شدت جريان بالايي را نشان مي‌دهند، فشار مورد نياز براي انتقال آب نسبت به فرايند نمک‌زدايي با اسمز معکوس، کاهش مي‌يابد و به دليل اين ذخيره انرژي، نمک‌زدايي با استفاده از فيلترهاي نانولوله‌اي بسيار ارزان‌تر از اسمز معکوس خواهد بود. انتظار مي‌رود غشاهاي نانولوله‌اي بسيار بادوام‌تر از غشاهاي متداول باشند و استفاده مجدد از آنها بازدهي فيلتراسيون را کاهش ندهد.
▪ روش مصرف
غشاهاي نانولوله‌اي مي‌توانند در گزينه‌هاي مشابهي به عنوان غشاهاي ميکروفيلتراسيون و اولترا فيلتراسيون استفاده شوند. مطالعات نشان مي‌دهد که اين مواد بادوام و در برابر گرما مقاومند و تميز کردن و استفاده مجدد از آنها ساده است و با استفاده از فرايند اولتراسونيک و اتوکلاو درC ْ۱۲۱ در مدت ۳۰ دقيقه تميز مي‌شوند.
▪ توضيحات تکميلي
انتظار مي‌رود در پنج الي ده سال آينده، شاهد ورود غشاهاي نانولوله‌اي نمک‌زا به بازار باشيم. اخيراً محققان براي غلبه بر چالش‌هاي مرتبط با افزايش مقياس فناوري، فعاليت‌هاي تازه‌اي را مدنظر قرار داده‌اند.
● نانوغربال‌ها
آزمايشگاه‌هاي سلدن (Seldon)، چندين طرح مبتني بر فيلترهاي نانوغربال را توسعه داده‌اند. نانوغربال از نانولوله‌هاي کربني جفت‌ شده با يکديگر تشکيل مي‌شود که روي يک زيرلايه متخلخل و منعطف قرار گرفته‌اند. و مي‌توان براي تشکيل فيلترهاي شبه‌کاغذي، آنها را روي يک زيرلايه صاف و يا لوله‌اي قرار داد، با اين کار توانايي پيچيده شده شدن به اطراف هر ساختار استوانه‌اي متداول و يا هر ساختار ديگري را به دست مي‌آورند، همچنين براي افزايش سطح فيلتر مي‌توان نانوغربال‌هاي مسطح را تا زد. اخيراً در آزمايشگاه‌هاي مذکور چندين نمونه فيلتر قابل حمل مبتني بر اين فناوري، براي خالص‌سازي آب ساخته شده‌اند؛ اين فيلترها در اندازه قلم بوده و تحت عنوان ابزارهاي فيلتراسيون ني‌مانند به نام water stick معروف هستند.
▪ حذف آلودگي‌ها
از نانوغربال‌ها مي‌توان در حذف گستره وسيعي از ترکيبات آلي و معدني و يا مواد زيستي استفاده کرد. اين فيلتر مي‌تواند از چندين لايه نانولوله‌ کربني ساخته شود که هر لايه قابليت حذف نوع متفاوتي از ترکيبات را دارد. نانوغربال‌هاي مورد استفاده در Water stick توانايي حذف بيش از ۹۹ ۹۹ درصد از باکتري‌ها، ويروس‌ها، کيست‌ها، ميکروب‌ها، کپک‌ها، انگل‌ها، و همچنين کاهش قابل توجه آرسنيک و سرب را دارند. نانوغربال‌هاي چند عملکردي نيز مانند ترکيبات معدني اعم از فلزات سنگين، کودها، فاضلاب‌هاي صنعتي و ديگر مواد مي‌توانند ترکيبات آلي از قبيل Pesticideها و herbicideها را حذف نمايند. همچنين مي‌توان فيلتر را با يک لايه ضدباکتري براي جلوگيري از تشکيل فيلم بيولوژيکي پوشاند. در حال حاضر آزمايشگاه‌هاي سلدن مشغول ارتقاي اين فناوري براي استفاده از آن در نمک‌زدايي از آب دريا هستند.
▪ مقدار تصفيه آب
نانوغربال‌ها در مقايسه با ديگر ابزارهاي فيلتراسيون که داراي همان اندازه تخلخل هستند، به دليل خواص انتقال جرم سريع نانولوله‌ها، بدون استفاده از فشار، شدت جريان مناسبي را تأمين مي‌کنند. در يک فيلتر نمونه با قطر پنج سانتي‌متر شدت جريان شش ليتر بر ساعت مشاهده شده است. همچنين water stick براي تصفيه يک ليتر آب آلوده در ۹۰ ثانيه طراحي شده است. اين فيلتر، در طول عمر مفيدش ۲۰۰ تا۳۰۰ ليتر آب توليد مي‌کند؛ اگر چه اين مقدار مي‌تواند با تغييرات پيش از فيلتراسيون افزايش داده شود.
▪ هزينه
آزمايشگاه‌ سازنده براي قيمت‌گذاري water stick يک طرح رقابتي را با ديگر فناوري‌هاي مشابه در نظر دارد، تا اين فناوري براي مردم کشورهاي در حال توسعه قابل استفاده باشد.
▪ روش مصرف
Water stick که شبيه ني نوشيدني طراحي شده آب تميز آشاميدني توليد مي‌کند. اخيراً نمونه‌اي از Water stick به گونه‌اي طراحي شده است که مي‌توان وسيله‌اي با فيلتر قابل تعويض را طراحي کرد. علاوه بر اين هنگامي که عمر مفيد اين فيلتر به پايان مي‌رسد، به طور اتوماتيک جريان را متوقف مي‌‌کند. نانوغربال‌ها توان ترکيب با ديگر ابزارهاي فيلتراسيون را دارند.
▪ توضيحات تکميلي
آزمايشگاه‌هاي سلدن، سيستم توليدي را براي توليد نانوغربال‌ها توسعه داده‌اند؛ اين سيستم داراي صرفه اقتصادي، ظرفيت توليد ۲۷۶ متر مربع بر ماه است که هر متر مربع براي ۳۹۶ فيلتر کافي است. در حال حاضر پزشکان آفريقايي نمونه‌اي از water stick را مورد استفاده قرار داده‌اند.
● روش‌هاي ديگر نانوفيلتراسيون
▪ فيلتر آلوميناي نانوليفي
شرکت Argonide فناوري جاذب‌هاي نانوليفي را به صورت کارتريج فيلترهاي نانوسرام عرضه کرده است. اين جاذب‌ها از نانوالياف آلومينا با بار مثبت روي زيرلايه شيشه‌اي تشکيل شده‌اند. نانوالياف آلومينا سطح بيشتري نسبت به الياف متداول داشته و بار مثبت بالايي دارند که باعث جذب سريع‌تر آلودگي‌‌هاي باردار منفي از قبيل ويروس‌ها، باکتري‌ها و کلوئيدهاي آلي و غيرآلي مي‌شود.
▪ حذف آلودگي‌ها
فيلترهاي نانوسرام بيش از ۹۹ ۹۹ درصد ويروس‌ها، باکتري‌ها، انگل‌ها، ترکيبات آلي طبيعي، DNA و کدري را حذف مي‌کند، همچنين داراي قابليت جذب ۹ ۹۹ درصد از نمک‌ها، مواد راديواکتيو و فلزات سنگين از قبيل کروم، آرسنيک و سرب را هستند، حتي اگر ذرات، نانومقياس و يا حل شده باشند. فيلترهاي نانوسرام در PH بين پنج تا ۹ بهتر عمل مي‌کنند.
▪ مقدار تصفيه آب
شدت جريان فيلترهاي نانوسرام بدون استفاده از فشار حدود يک تا ۵ ۱ ليتر بر ساعت، به ازاي هر سانتي‌متر مربع از فيلتر است. حداکثر فشار چهار bar مي‌تواند به فيلتر اعمال شود که منجر به شدت جريان ۹ تا ده ليتر بر ساعت به ازاي هر سانتي‌متر مربع از فيلتر خواهد شد. کارتريج فيلترهاي نانوسرام داراي يک طراحي تاخورده است که سطح آنها را افزايش مي‌دهد. همچنين طبق گزارش فيلتر به طور متوسط مقاومت عملکردي بالايي نسبت به غشاهاي بسيار متخلخل دارد.
▪ هزينه
شرکت آرگونايد (Argonide) هزينه توليد فيلترهاي نانوسرام را ارزان اعلام کرده است؛ چرا که آنها مي‌توانند با استفاده از فناوري کاغذسازي توليد شوند. در حال حاضر هر متر مربع فيلتر ده دلار هزينه برمي‌دارد، که ممکن است اين مقدار به سه دلار برسد. کار تريج فيلترها به ازاي ۲۰-۲۰۰ فيلتر، وابسته به قطر آنها در حدود ۳۷ دلار هزينه دارند. صفحات فيلتر مي‌توانند با قرار گرفتن در اطراف لوله‌هاي فلزي، بين دو فيلتر متداول و يا در يک نگهدارنده مجزا، هزينه نهايي فيلتر را کاهش دهند. فيلترهاي نانوسرام به جاي جمع‌آوري ذرات بسيار ريز بر روي سطح، آنها را جذب مي‌کنند؛ بنابراين نسبتاً عمر مفيد و طولاني‌تري دارند.
▪ روش مصرف
مطابق با توصيه‌هاي شرکت آرگونايد، فيلترهاي نانوسرام به تصفيه‌هاي پيشين و يا پسين، تميز کردن، شارژ مجدد فيلتر و يا از بين بردن مواد زايد خطرناک نياز ندارند. اين فيلترها به طور همزمان ترکيبات شيميايي و بيولوژيکي را بدون استفاده از مواد گندزداي شيميايي و يا مواد منعقدکننده، حتي در آب‌هاي شور بسيار کدر حذف مي‌کنند.
▪ توضيحات تکميلي
به گفته شرکت آرگونايد، فيلترهاي نانوسرام مي‌توانند پودرهاي بسيار ريز فلزي حذف شده را براي کاربردهاي صنعتي بازيافت کنند.
● نانوالياف جاذب جريان
شرکت KX طرحي از فيلترهاي جاذب جريان شامل نانوالياف را با هدف استفاده در کشورهاي در حال توسعه بهره‌برداري کرده است. فيلتر شامل يک لايه پيش فيلتراسيون براي حذف چرک‌ها، يک لايه جاذب براي حذف آلودگي‌هاي شيميايي و يک لايه نانوالياف براي حذف آلودگي‌ها و ذرات کلوئيدي است. نانوالياف از چندين پليمر آب‌دوست، رزين‌ها، سراميک‌ها، سلولز، آلومينا و ديگر مواد ساخته مي‌شوند. اين فناوري در مقياس‌هاي خانگي و شهري قابل دسترسي است.
▪ حذف آلودگي‌ها
طبق گزارش‌ها، فيلترهاي سطح فعال بيش از ۹۹ درصد از باکتري‌ها، ‌ويروس‌ها، انگل‌ها، آلودگي‌هاي آلي و ديگر آلودگي‌هاي شيميايي را حذف مي‌کنند.
▪ مقدار تصفيه آب
طبق اعلام شرکت‌ سازنده، مقياس خانگي فيلترهاي سطح فعال مي‌تواند به ازاي هر فيلتر۳۷۵ ليتر آب را با سرعت چهار تا شش ليتر بر ساعت توليد کند. در مقياس روستايي بيش از ۷۵۰۰ ليتر بر روز با سرعت ۶ ۵ ليتر بر دقيقه توليد مي‌کند. در مقياس روستايي هر فيلتر براي بيش از ۹۵ هزار ليتر آب مؤثر است.
▪ هزينه
انتظار مي‌رود فيلترهاي خانگي شش تا۱۱ دلار فروخته شوند و فيلترهاي جايگزين براي آنها ۸ ۰تا۹ ۰ دلار هزينه دربر خواهد داشت؛ يعني ۰۰۲ ۰ دلار به ازاي هر ليتر آب. همچنين فيلترهاي روستايي بين ۱۰۰ تا ۱۵۰ دلار هزينه خواهند داشت که تقريباً ۰۰۰۳ ۰ دلار به ازاي هر ليتر است.
▪ روش مصرف
طراحي فيلترهاي سطح فعال به گونه‌اي است که بدون استفاده از تجهيزات وسيع، يا نگهدارنده به‌آساني قابل استفاده باشند.
● سراميک‌هاي نانو‌حفره‌اي، کِلِي‌ها و ديگر جاذب‌ها
▪ غشاي سراميکي نانوحفره‌اي
شرکت آلماني AG Nanovation، طرحي از فيلترهاي سراميکي نانوحفره‌اي را تحت عنوان Nano pore و سيستم‌هاي فيلتراسيون غشايي را با مقياس‌هاي متنوعي عرضه نموده است. فيلترهاي غشايي Nano pore از نانوپودرهاي سراميکي روي مواد پايه از قبيل آلومينا تشکيل شده‌اند و در اندازه‌هاي متفاوت و در دو شکل لوله‌اي و مسطح موجود هستند. اين محصولات با استفاده از نانوپودرهاي سراميکي شرکت و تحت فرايندهاي پيوسته توليد مي‌شوند.
▪ حذف آلودگي‌ها
طبق ادعاي شرکت سازنده، فيلترهاي غشايي Nanopore باکتري‌ها، ويروس‌ها و قارچ‌ها به طور مؤثر از آب حذف مي‌کنند. علاوه بر اين آزمايش‌هاي کيفي آب، Coliformها، fecal coliformها، Salmonella يا streptococci را در آب تصفيه شده نشان نمي‌دهند.
▪ مقدار تصفيه آب
مقدار آب توليدي وابسته به اندازه و شکل فيلتر و کيفيت آب تصفيه شده است. يک واحد فيلتراسيون با ابعاد cm ۱۵× ۶۰×۱۲۰ سطحي معادل با ۲ m ۱۱ ايجاد کرده، مي‌تواند ۸ هزار ليتر آب آلوده را در روز تصفيه کند.
▪ هزينه
‌توليد سيستم‌هاي فيلتراسيون غشايي بر مبناي pore Nano با فرايندهاي پيوسته که همزمان تمامي لايه‌هاي فيلتر مونتاژ مي‌شوند، ارزان است؛ هنگامي که تمامي هزينه‌هاي فيلتراسيون که شامل حفظ، ‌جايگزيني فيلترها، تميز کردن عوامل و هزينه‌هاي عملياتي است، با مواردي از قبيل عمر طولاني‌تر فيلتر، پايداري بيشتر و تميز کردن کمتر همراه شوند، هزينه اين فيلترها با فيلترهاي پليمري قابل رقابت مي‌گردد.
▪ روش مصرف
فيلترهاي غشايي Nano pore با توجه به خواص ضدرسوبي بسيار شديد خود نياز به تميزسازي مکرر ندارند. همچنين مي‌تواند به جاي پاکسازي شيميايي با بخار استرليزه شود. غشاهاي Nano pore نسبت به آلودگي‌هاي قارچي و باکتريايي، اصطکاک، اسيد و بازهاي غليظ شده، دماي بالا و اکسيداسيون مقاوم هستند.
● تک‌لايه‌هاي خودآرا روي پايه‌هاي مزوپروس (SAMMS)
آزمايشگاه ملي پاسيفيک نورث وست (PNNL) تک‌لايه‌هاي خود آرا روي پايه‌هاي مزوپروس را توسعه داده است. اين فناوري از مواد سراميکي يا شيشه‌اي با تخلخل نانومتري شکل گرفته است؛ به طوري که تک‌لايه‌اي از مولکول‌ها مي‌توانند به يکديگر متصل شوند. تک‌لايه و لايه مزوپروس، قابليت برنامه‌ريزي شدن براي حذف آلودگي‌هاي خاصي را دارند. SAMMS نسبت به بسياري از غشاها و فناوري‌هاي جاذب ديگر، جذب سريع‌تر، ظرفيت بالاتر و انتخاب‌پذيري بهتري را از خود نشان داده است. SAMMS براي حذف آلودگي‌هاي فلزي از آب آشاميدني، آب‌هاي زيرزميني و فاضلاب‌هاي صنعتي طراحي شده است.
▪ حذف آلودگي‌ها
PNNL مدعي است که SAMMS ۹ ۹۹ درصد از جيوه، سرب، ‌کروم، آرسنيک، ‌کادميم، فلزات پرتوزا و ديگر سموم فلزي را جذب مي‌کند. همچنين طبق گزارش‌ها، SAMMS مي‌تواند براي حذف فلزات خاصي برنامه‌ريزي شود؛ ولي برخي فلزات از قبيل کلسيم، منيزيم و روي را حذف نمي‌کند. SAMMS براي حذف آلودگي‌هاي زيستي، يا آلي مؤثر نيست.
▪ مقدار تصفيه آب
از SAMMS مي‌توان در گستره وسيعي از کاربردها از تصفيه آب مصرفي گرفته تا تصفيه فاضلاب‌هاي صنعتي، استفاده کرد. اين فيلترها سطح ويژه‌اي در حدود ۶۰۰ تا هزار متر مربع به ازاي هر گرم دارند. توليد هر کيلوگرم SAMMS، ۱۵۰ دلار هزينه دارد که با نمونه‌اي از رزين تعويض يوني با هزينه ۴۲ دلار و کربن فعال با هزينه ۷۸ ۱ دلار به ازاي هر کيلوگرم قابل مقايسه است. همچنين براي حذف يک کيلوگرم جيوه، ۱۳ کيلوگرم SAMMS مورد نياز است و در مقابل، ۱۵۴ کيلوگرم رزين تعويض يوني و ۴۰ هزار کيلوگرم کربن فعال مورد نياز خواهد بود.
▪ روش مصرف
SAMMS به پودري شکل و اکسترود شده است که مي‌تواند براي فيلترهاي تعويض يوني مناسب باشد. اين فيلترها گاهي اوقات به منظور حذف آلودگي‌هاي جذب شده با يک محلول اسيدي احيا مي‌شوند. آلودگي‌هاي ايجاد شده از احياي SAMMS طبق استانداردهاي سازمان حفظ محيط زيست آمريکا غيرسمي بوده، مي‌توانند به عنوان يک آلودگي متداول تصفيه شوند.
● Arsenx
Arsenx، يک رزين جاذب متشکل از نانوذرات اکسيد آهن آب دار روي يک زيرلايه پليمري است و براي حذف آرسنيک و ديگر آلودگي‌هاي فلزي به‌کار مي‌رود. نانوذرات، سطح ويژه بالا، ظرفيت بيشتر و سينتيک جذب سريع‌تري فراهم مي‌نمايد. Arsenx مي‌تواند براي کاربردهاي مصرفي کوچک و يا استفاده‌هاي صنعتي و شهري بزرگ طراحي شود، همچنين در و نيز در ابزارهاي طراحي شده براي رزين‌هاي تعويض يوني مورد استفاده قرار گيرد.
▪ حذف آلودگي‌ها
Arsenx موادي از قبيل آرسينک، واناديم، اورانيوم، کروم، آنتيموان و موليبدن را حذف و سولفات‌ها، کربنات‌ها، فلوريدها، کلريدها، سديم، منيزيم و يا آلودگي‌هاي زيستي را حذف نمي‌کند.
▪ مقدار تصفيه آب
شدت جريان عبوري آن بسيار وابسته به نوع ابزاري است که Arsenx استفاده مي‌کند. بدون در نظر گرفتن طراحي سيستم، براي تماس بين Arsenx و آب ۵ ۲ تا سه دقيقه زمان نياز است. هر گرم Arsenx حدوداً ۳۸ ميلي‌گرم آرسنيک را نگه مي‌دارد.
▪ هزينه
شرکت Solmetex اشاره مي‌کند که با توجه به کم شدن ظرفيت Arsenx در طول احياء، مي‌تواند نسبت به جاذب‌هاي ديگر در طي حياتش هزينه کمتري داشته باشد. هزينه اوليه سيستم وابسته به طراحي‌هاي متفاوت آن است، اما به طور متداول از ۰۷ ۰ تا ۲ ۰دلار به ازاي هر هزار ليتر گزارش شده است که شامل هزينه‌هاي استهلاک و هزينه‌هاي عملياتي و حفظ و نگهداري است.
▪ روش مصرف
Arsenx به گفته شرکت Sometex مي‌تواند به عنوان رزين‌هاي تعويض يوني در زمينه‌هاي مشابه مورد استفاده قرار گيرد. اين فيلتر نياز به پيش يا پس تصفيه نداشته و گاهي اوقات با محلول سود سوزآور احيا مي‌شود و متناسب با سطح آلودگي، بعد از سه ماه تا يک سال خاصيت خود را از دست خواهد داد. گزارش‌ها حاکي از آن است که زيرلايه پليمري Arsenx بادوام بوده و مي‌تواند در گسترده دمايي يک تا ۸۰ درجه سانتي‌گراد عمل کند.
● پليمر حفره‌اي سيکلودکسترين
سيلکودکسترين يک ترکيب پليمري است که از ذراتي با حفره‌هاي استوانه‌اي تشکيل شده است؛ اين ذرات مي‌توانند آلودگي‌هاي آلي را جدا کنند.
پليمر سيکلودکسترين را مي‌توان به صورت پودر، دانه‌اي و يا لايه نازک براي استفاده در ابزارها و کاربردهاي متفاوت توليد کرد. به هر حال پليمر سيکلودکسترين براي تصفيه آب مصرفي استفاده شده و همچنين مي‌تواند براي تصفيه در جاي آب‌هاي زيرزميني يا پاکسازي فاضلاب‌هاي شيميايي آلي و نفتي نيز مورد استفاده قرار گيرد.
▪ حذف آلودگي‌ها
سيکلودکسترين گستره وسيعي از آلودگي‌هاي آلي شامل بنزن، هيدروکربن‌هاي پلي‌آروماتيک، فلورين‌ها، و آلودگي‌هاي حاوي نيتروژن، استن، کودها، ‌Pesticidها و بسياري ديگر را حذف مي‌کند. آزمايش‌ها نشان مي‌دهند که پليمرسيکلودکسترين اين آلودگي‌ها را تا حد ppt کاهش مي‌دهد، در حالي که کربن فعال و زئوليت اين آلودگي‌ها را تا حد ppm کاهش مي‌دهد. همچنين پليمر صدهزار مرتبه بيشتر از کربن فعال، ترکيبات آلي پيوند مي‌دهد و بازدهي حذف يکساني براي آب با غلظت آلودگي پايين را نشان داده است. پليمرسيکلودکسترين تحت تأثير رطوبت هوا قرار نگرفته، مي‌تواند در نواحي مرطوب بدون اشباع يا غيرفعال شدن، مورد استفاده قرار گيرد. همچنين آلودگي‌هاي جذب شده را از خود عبور نمي‌دهد.
▪ مقدار تصفيه آب
پليمرسيکلودکسترين ظرفيت بارگذاري ۲۲ ميلي‌گرم از آلودگي‌هاي آلي به ازاي هر گرم از پليمر را دارد، که با ۵۸ ميلي‌گرم به ازاري هر گرم کربن فعال قابل مقايسه است. اين پليمر براي تماس با آب آلوده حدوداً به پنج ثانيه زمان نياز دارد. و در حين احيا ظرفيت خود را از دست نداده، مي‌تواند به طور نامحدودي استفاده شود.
▪ هزينه
توليد پليمرسيکلودکسترين، ارزان بوده است و مي‌توان آن را مستقيماً از نشاسته، با تبديل ۱۰۰ درصد توليد شود. انتظار مي‌رود که توليد انبوه، هزينه آن را پايين‌تر از قيمت کربن فعال و زئوليت آورد. شرکت پژوهشي محصولات پليمري اشاره مي‌کند که روشي را جهت افزايش مقياس‌ اين فرايند براي توليد مواد توسعه داده است. اخيراً شرکت پژوهشي Manhattan يک فناوري را براي کاربردهاي مصرفي توسعه داده و اظهار مي‌دارد که توليد انبوه موجب ارزان‌تر شدن پليمر نسبت به ساير روش‌هاي حذف آلودگي‌هاي آلي خواهد شد.
▪ روش مصرف
پودر سيکلودکسترين مي‌تواند در ستون، کارتريج و يا فيلترهاي بستري به گونه‌اي متراک شود که آب از آن بگذرد. سيکلودکسترين دانه‌اي مي‌تواند مستقيماً در منبع يا لوله‌هاي آب به‌کار رود و لايه نازک آن مي‌تواند روي زير‌لايه‌اي از شيشه براي تشکيل غشاء قرار گيرد.
از همه اشکال متفاوت سيکلودکسترين مي‌توان در ابزارهاي طراحي شده براي فيلترها، غشاها و يا جاذب‌ها استفاده کرد.
پليمرسيلکودکسترين هم آب‌دوست و هم آب‌گريز است؛ لذا مي‌تواند بدون استفاده از فشار براي جذب آب از ميان تخلخل‌ها مورد استفاده قرار گيرد. پليمر گاهي اوقات به احيا با استفاده از يک الکل ساده از قبيل اتانول يا متانول نياز خواهد داشت و ممکن است به خاطر به ظرفيت بارگذاري پائين آن نسبت به کربن فعال و جاذب‌هاي ديگر به عمليات بيشتري نياز داشته باشد.
▪ توضيحات تکميلي
آلودگي‌هايي که پليمر سليکودکسترين جذب مي‌کند، مي‌تواند بعد از احيا، براي کودها، Pesticideها و محصولات صنعتي ديگر بازيافت شود.
● نانوکامپوزيت‌هاي پلي‌پيرون- نانولوله‌کربني
آزمايشگاه‌ ملي پاسيفيک نورث وست يک غشاي نانوکامپوزيتي شامل لايه نازکي از يک پليمر جاذب موسوم به پلي‌پيرون را روي ماتريسي از نانولوله‌هاي کربني که سطح مخصوص و پايداري غشا را افزايش مي‌دهند، توسعه داده است. برخلاف جاذب‌هاي ديگر که به احياي شيميايي نياز دارند اين غشاها مي‌توانند به طور الکتريکي احيا مي‌شوند.
▪ حذف آلودگي‌ها
غشاهاي پلي‌پيرون داراي نانولوله‌ کربني با بار مثبت است و مي‌توان پرکلرات‌ها، سزيم، کروم و ديگر آلودگي‌هاي باردار منفي را حذف کند. همچنين غشاهاي نانوکامپوزيتي مي‌توانند براي حذف نمک طراحي شوند. از آنجا که پلي‌پيرون مي‌تواند به طور منفي باردار شود، بنابراين اين غشاء ذرات باردار مثبت از قبيل کلسيم و منيزيم را حذف مي‌کند.
▪ مقدار تصفيه آب
غشاهاي نانوکامپوزيتي پلي‌پيرون- نانولوله‌کربني قابل استفاهه مجدد هستند آزمايش‌ها نشان مي‌دهد که اين غشاها بعد از صد دوره استفاده بسيار کم بازدهي خود را از دست مي‌دهند. همچنين به خاطر خواص انتقال جرم سريع نانولوله‌هاي کربني شدت جريان بالايي دارند.
▪ هزينه
انتظار مي‌رود که غشاهاي پلي‌پيرون- نانولوله کربني در استفاده طولاني مدت، نسبتاً کم هزينه باشند؛ چرا که آنها مي‌توانند بدون از دست دادن قابل توجه ظرفيت جذب، احيا شده، استفاده شوند. اين غشاها هزينه‌هاي مرتبط با خريد و ذخيره‌سازي مواد شيميايي احياکننده و تعليم کاربران را ندارند. علاوه بر اين، انتظار مي‌رود که هزينه نانولوله‌هاي کربني در پنج سال آينده بين ده تا صد برابر کاهش يابد.
▪ روش مصرف
اين غشاها آلودگي‌هاي ثانويه خطرناک توليد نمي‌کنند. با بکارگيري جريان الکتريکي، بار پليمر خنثي شده و آلودگي‌هاي جذب شده، از غشا آزاد مي‌شوند.

مقدمه آب ماده اي فراوان در کره زمين است. به شکل هاي مختلفي همچون دريا ، باران ، رودخانه و... ديده مي‌شود. آب در چرخه خود ، مرتباً از حالتي به حالت ديگ ...

رودخانه رسوباتي را که با خود حمل مي کند، در بسترش يا در زمان طغيان در محدوده بلافصل آن بر جاي مي گذارد. رسوبات بر جاي گذرده شده توسط رودخانه در خشکيها ...

رودخانه رسوباتي را که با خود حمل ميکند، در بسترش يا در زمان طغيان در محدوده بلافصل آن بر جاي ميگذارد. رسوبات بر جاي گذرده شده توسط رودخانه در خشکيها ر ...

رودخانه‌ رسوباتي را که با خود حمل مي‌کند، در بسترش يا در زمان طغيان در محدوده بلافصل آن بر جاي مي‌گذارد. رسوبات بر جاي گذرده شده توسط رودخانه در خشکيه ...

آب، فراوان ترين مايع و به جرات مهم ترين مايعي است که روي زمين وجود دارد؛ اما اهميت آن به پديده هاي زيستي منحصر نمي شود. ويژگي هاي فيزيکي آب در مقايسه ...

MTBE (متيل ترسيو – بوتيل اتر) يک ماده آلي اکسيژن دار است که امروزه در ايران و برخي کشورهاي جهان به صورت گسترده در بنزين بدون سرب استفاده مي شود در ابت ...

فرآورده هاي نفتي از پرمصرف ترين مواد شيميايي در دنياي مدرن امروز محسوب مي شوند. با توجه به حجم عظيم سوختي که براي توليد نيرو در اتومبيل ها و ايجاد حرا ...

معادله شيميايي واکنش بين هيدروژن و اکسيژن و تشکيل آب از قرار زير است: 2H2 +O2 = 2H2O هر مولکول آب داراي يک ناحيه مثبت و يک ناحيه منفي است که اين دو نا ...

دانلود نسخه PDF - فناوري‌نانو در تصفيه آب