تصفيه آب آشاميدني آلوده به آرسنيك با نانوذرات آهن

کد محصول: 60
قیمت: رایگان
تعداد صفحات 0
توضیحات محصول

كشف برهم‌كنش‌هاي مغناطيسي غيرمنتظره بين نقاط بسيار كوچك زنگ (rust)، دانشمندان مركز فناوري نانو (CBEN) در دانشگاه رايس را به سمت توسعه يك فناوري كم هزينه و جالب براي پاكسازي آرسنيك از آب آشاميدني هدايت كرده است. اين فناوري ميليون‌ها نفر در هند، بنگلادش و ديگر كشورهاي در حال توسعه كه در آنها هزاران مورد آلاينده‌هاي آرسنيكي به چاه‌هاي آب وارد مي‌شود، را اميدوار كرده است.
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
دانلود رایگان
پسورد: www.irandac.com
سوالات و نظر شما در مورد این محصول