تصفيه آب آشاميدني آلوده به آرسنيك با نانوذرات آهن
Vicki Colvin مدير اين پروژه معتقد است كه آلودگي آرسنيك در آب آشاميدني يك معضل جهاني است، راههاي مختلفي براي زدودن آن وجود دارد ولي براي اين كار دستگاههاي وسيع و پمپهاي فشار بالا كه با انرژي برق كار ميكنند، مورد نياز است. راهحل پيشنهادي اين گروه ساده و بينياز از الكتريسيته است. هرچند نانوذرات استفاده شده در اين روش گران قيمت هستند، اما آنها در حال كار بر روي روشي براي توليد آنها هستند كه در آن از زنگ (rust) و روغن زيتون استفاده ميشود و هيچ امكانات بيشتري جز يك اجاق گاز نياز ندارد.
فناوري CBEN مبتني بر يك برهمكنش مغناطيسي جديد كشف شدهاي است كه بين ذرات بسيار ريز زنگ كه از ويروس كوچكتر هستند، اتفاق ميافتد. Colvin ميگويد: در ابتدا تصور ميشد اين ذرات مغناطيسي كوچك با يك ميدان مغناطيسي قوي برهمكنش نشان دهند. به دليل اين كه قبلا چگونگي ساخت اين ذرات در اندازههاي مختلف را يافته بوديم، ما تصميم گرفتيم بر روي بزرگي ميدان مغناطيسي مورد نياز جهت بيرون كشيدن اين ذرات از سوسپانسيون تحقيق كنيم. نتيجه كار شگفتانگيز بود زيرا نيروي الكترومغناطيسي بزرگي براي به حركت درآوردن نانوذرات لازم نبود و در بسياري از موارد يك آهنرباي دستي هم مشكل را حل ميكرد.
آزمايشات با استفاده از نمونههاي خالص از ذرات اكسيد آهن هم اندازه در آب به شكل سوسپانسيون انجام شد. يك ميدان مغناطيسي جهت وارد كردن فشار به ذرات براي خارج شدن از محلول مورد استفاده قرار گرفت كه در نهايت آب خالص باقي ماند. تيم Colvin ذرات ريز را بعد از زدودن از آب مورد اندازهگيري قرار دادند و توضيح شفافي را ارائه دادند: ذرات بعد از اعمال ميدان مغناطيسي به هم ديگر نچسبيده بودند. Colvin، معتقد است شواهد آزمايشگاهي بيانگر برهمكنش مغناطيسي بين خود نانوذرات است.
Doug Natelson يكي از اين محققان معتقد است كه با كاهش اندازه ذره، نيروي مورد نياز براي به حركت درآوردن آن به شدت كاهش مييابد و مدلهاي قديمي كه پيشبيني ميكردند ميدان مغناطيسي بزرگي براي خارج كردن اين ذرات مورد نياز است، بايد تصحيح گردد.
Natelson، معتقد است كه در اين جا نانوذرات بر هم نيرو وارد ميكنند. در اين حالت يك آهنرباي دستي فشار بر نانوذرات را به آرامي آغاز ميكند و حركت آنها را موجب ميشود اين نانوذرات به طور مؤثري روي هم تأثير گذاشته و يكديگر را به بيرون آب هل ميدهند. Colvin ميگويد: اين ويژگي مثالي ديگر از برهمكنشهاي منحصر به فردي است كه ما در مقياس نانو شاهد هستيم.
به دليل خاصيت معروف آهن در متصل شدن به آرسنيك، گروه Colvin آزمايشات روي آب آلوده به آرسنيك را تكرار كردند و دريافتند كه ذرات آهن، مقدار آرسنيك در آب آلوده را تا زير سطح EPA براي آب آشاميدني آمريكا، كاهش ميدهد.
گروه Colvin همكاري با محققاني از گروه Mason Tomson از دانشگاه رايس در بخش مهندسي شهري و محيط زيست، را آغاز كردند تا فناوري زدايش آرسنيك را توسعه دهند. محاسبات اوليه Tomson و Colvin نشان داد كه اين روش ميتواند در جاهايي كه فناوري تصفيه آب به شكلهاي متداول امكانپذير نيست، انجام شود. با توجه به اين كه مواد شروع كننده براي توليد نانوزنگ ارزان هستند، هزينه اين مواد در صورت توليد صنعتي آنها كم است. مواد خام اوليه زنگ و اسيدهاي چرب هستند كه اسيدهاي چرب را ميتوان از روغن زيتون يا نارگيل تهيه كرد.
تصفيه پسابهاي صنعتي
پسابهاي صنعتي صنايع شوينده، غني از اکسيژن بيوشيميايي و مواد فعال شيميايي است که بايد در فرايندهاي تصفيه از آب زدوده شود. يکي ديگر از موادي که در پسابهاي صنعتي فراوان يافت ميشود مواد نامحلول روغني شامل روغنها و گريسهاست. حضور اين مواد فرايند پالايش آب را دچار مشکل ميکند. يکي از روشهاي اقتصادي براي تصفيه اين مواد، استفاده از سيستمهاي ترکيبي ميکروفيلتراسيون-نانوفيلتراسيون است. در اين سيستمها از ميکروفيلتراسيون براي زدودن ذرات معلق مانند روغنها و گريسها و از نانوفيلتراسيون براي حذف پاککنندهها استفاده ميشود.
تصفيه فاضلابها
محققان دانشگاهUniSA در استراليا به دنبال توسعه روش منحصر به فردي براي تصفيه فاضلابها هستند که بدون استفاده از مواد شيميايي گران قيمت، کيفيت آب را بيشتر از روشهاي موجود بهبود ميبخشد. آخرين مرحله تصفيه آب، حذف موجودات زنده بسيار ريز است. در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفونيکننده استفاده ميشود، ولي در اين حالت حتي بعد از تصفيه هم ترکيبات ارگانيک زيادي در آب حضور دارند. کلر موجودات زنده ريز را از آب حذف ميکند، ولي با آلايندههاي ارگانيک واکنش داده، محصولات جانبي تجزيهناپذير و سمي توليد ميکند که نميتوان آنها را از آب حذف کرد. انتقال اين مواد به محيطزيست و استفاده از آنها در کشاورزي و ديگر صنايع ميتواند مشکلات بهداشتي جدي ايجاد کند.
تصفيه فاضلاب به کمک نانوکاتاليزور نوري ميتواند جايگزين سومين مرحله تصفيه يعني ضد عفوني با کلر شود تا موجودات زنده ريز و ترکيبات آلي را به طور همزمان حذف و فاضلاب را به يک منبع آب مناسب تبديل کند. به طور طبيعي موجودات زنده ريز، ترکيبات ارگانيک بزرگ را کوچکتر ميکنند؛ اما از آنجا که اين ترکيبات به طور زيستي تجزيه ناپذيرند، ما مجبور به استفاده از نوعي انرژي براي تجزيه آنها هستيم. اين انرژي از اشعه فرابنفش نور خورشيد گرفته ميشود و به همراه کاتاليزورهاي نوري مورد استفاده قرار ميگيرد.
انرژي توليد شده از واکنش سلول کاتاليزوري نوري ميتواند موجودات زنده ريز را کشته و ترکيبات تجزيهناپذير را تجزيه کند. اين فرايند به دليل امكان استفاده مجدد از كاتاليزورهاي نوري، بسيار مقرون به صرفه است . ذرات کاتاليزوري چه به صورت همگن در محلول پراکنده شده يا روي ساختارهاي غشايي رسوب داده شده باشند، ميتوانند ما را از تجزيه شيميايي آلايندهها مطمئن سازند.
اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعاليت کاتاليزوري شناخته شده است و دانشمندان از آن در حذف تريکلرواتيلن (TCE) از آبهاي زيرزميني استفاده کردهاند. تحقيقات مرکز فناورينانوي زيستمحيطي (CBEN) دانشگاه رايس نشان ميدهد نانوذرات طلا و پالاديم، کاتاليستهايي بسيار مؤثر براي حذف آلودگيTCE از آب هستند.
مزيتهاي حذف TCE با پالاديم به خوبي مشخص است ولي اين روش تا حدودي پرهزينه است. با به کارگيري فناورينانو ميتوان تعداد اتمهاي در تماس با مولکولهاي TCEو در نتيجه کارايي اين کاتاليست را چندين برابر کاتاليستهاي رايج افزايش داد. TCE حلال رايج در روغن زدايي از فلزات و قطعات الکترونيکي، يکي از مواد آلي سمي رايج در منابع آب است و در 60 درصد پسماندهاي صنعتي به عنوان آلودگي وجود دارد. تماس آن با بدن باعث صدمه زدن به کبد و بروز سرطان ميشود. کاتاليستهاي شيميايي نسبت به کاتاليستهاي زيستي بسيار سريعتر عمل ميکنند ولي بسيار گران هستند. يکي از مزيتهاي کاتاليستهاي پالاديم براي تجزيه TCE اين است که پالاديم، اين ماده را مستقيماً به ماده غيرسمي اتان تبديل ميکند. در حالي که کاتاليستهاي رايج مانند آهن، آن را به برخي مواد واسطه سمي مانند وينيلکلرايد تبديل ميکنند.
محققان دانشگاه رايس روش جديدي را توسعه دادهاند که طي آن نانوبلورهاي تيتانيوم با سطح ويژه بالا (بيش از 250 m2/g براي حذف آروماتيکهاي آلي توليد ميشوند. اين مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابليت اکسيداسيون نوري بسياري از مولکولها را پيدا ميکنند.
همچنين C60 کاتاليزور نوري بسيار خوبي است که کارايي آن صدها برابر بيش از تيتانياي موجود در بازار است. توليد راديکال آزاد به وسيله C60 متراکم در آب، امکان تجزيه آلايندهها را فراهم ميکند.
مطالب تصادفی:
نقش و اهميت آب در كنسرو سازي - چهارشنبه بیست و پنجم خرداد 1390
باکتری لژیونلا در منابع آب بیمارستانی - چهارشنبه بیست و پنجم خرداد 1390
اسمزی معکوس - چهارشنبه بیست و پنجم خرداد 1390
تاسیسات آبرسانی - سه شنبه بیست و چهارم خرداد 1390
بازنگری ضوابط طراحی طرح های آب تحت تأثیر گرم شدن کره زمین - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
شوینده ها و محیط زیست - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
مدیریت جهانی لجن ـ پیش بینی رشد جهانی لجن - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
جهان آینده و عطش آب شیرین - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
دریچه ای جدید به سوی منابع آب - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
راهبردهای منابع آب در بیابان و بیابانزدایی - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
بایدها و نبایدهای طرح های انتقال آب در ایران - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
اهمیت اقتصادی و کاربردی جلبک های میکروسکوپی - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
استاندارد ISO 14001 - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
آب در اسطوره - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
راهکاری نوین برای حفظ محیط زیست از سموم صنعتی - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
قنات حفظ پایداری محیط زیست - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
بهبود روش های مصرف آب - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
جریان آب زیرزمینی - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
باران های اسیدی و باران های قلیایی - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
قنات و قنات داری در ایران - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
عوامل موثر در پایداری سدها - یکشنبه بیست و دوم خرداد 1390
گزارشی از اقداماتی جهانی و بومی برای مدیریت ذخایر آب - شنبه بیست و یکم خرداد 1390
گزارشی از برنامه هایی برای سناریوهای بحران آب در جهان - شنبه بیست و یکم خرداد 1390
شاخص های کیفیت فاضلاب - جمعه بیستم خرداد 1390
اخلاق محیط زیست - جمعه بیستم خرداد 1390
گرم شدن کره زمین و بحران های آب - پنجشنبه نوزدهم خرداد 1390
مدیریت منابع آب و مقابله با خشکی در کشاورزی - پنجشنبه نوزدهم خرداد 1390
مشکلات زیست محیطی ناشی از شوینده ها - دوشنبه شانزدهم خرداد 1390
اطلاعاتی پیرامون آب آشامیدنی، دستگاه های تصفیه آب کوچک ودستگاه های سختی گیر از آب - دوشنبه شانزدهم خرداد 1390
مضرات آب های آشامیدنی در بطری - دوشنبه شانزدهم خرداد 1390
مشکلات پالایش آب شور - دوشنبه شانزدهم خرداد 1390
مقایسه آب لوله شکی و آب بطری شده و روش های تصفیه خانگی و مشکلات آن ها - دوشنبه شانزدهم خرداد 1390
آشنایی با روز جهانی محیط زیست - یکشنبه پانزدهم خرداد 1390
خوردگی آهن - یکشنبه پانزدهم خرداد 1390
عوامل موثر بر حلالیت اکسیژن در آب - یکشنبه پانزدهم خرداد 1390
فرآيند خوردگي فلزات - یکشنبه پانزدهم خرداد 1390
سيستم مديريت زيست محيطي ISO 14000 - جمعه سیزدهم خرداد 1390
مديرعامل شركت فاضلاب تهران: اجراي شبكه فاضلاب داخل منازل بر عهده مالكان است - پنجشنبه دوازدهم خرداد 1390
تعیین دبی آب - پنجشنبه دوازدهم خرداد 1390
آلودگی ناشی از رستورانهای فاقد سیستم فاضلاب در منابع آب شرب تهران - پنجشنبه دوازدهم خرداد 1390
اثر مواد جامد محلول (TDS) آب بر عملکرد جوجه های گوشتی - پنجشنبه دوازدهم خرداد 1390
فرایندهای غشایی - الکترودیالیز - پنجشنبه دوازدهم خرداد 1390
نيتريت و نيترات در آب آشاميدني و راه های حذف آنها - پنجشنبه دوازدهم خرداد 1390
سختي آب (Hardness Water) - پنجشنبه دوازدهم خرداد 1390
تصفیه پساب های نیروگاهی - سه شنبه دهم خرداد 1390
باسيلوس سوبتيليس - سه شنبه دهم خرداد 1390
تک یاخته ای انتاموبا کولی (Entamoeba coli) - سه شنبه دهم خرداد 1390
شناسايى اشريشيا کلي - سه شنبه دهم خرداد 1390
تشخیص استافیلوکوکوس ها - سه شنبه دهم خرداد 1390
مشخصه های فیزیکی،شیمیایی و زیست شناسی فاضلاب - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
مراحـل تصفيـه فاضـلاب - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
گندزدائی تانکرهای آب رسانی و ویژگی های آنها - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
بهترین تصفیه خانه های ایران - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390
توسعه مدل ریاضی تعیین حد بستر - یکشنبه بیست و یکم فروردین 1390