فناوری نانو و برخی کاربردهای آن در صنعت آب

استفاده از فناوریهای نوین به خصوص فناوری نانو در راستای کاهش اثرات سوء آلودگیهای زیست محیطی، بعنوان یکی از راهکارهای مدیریتی مطرح می‌باشد. یکی از مواردی که این فناوری کاربرد خود را متبلور می‌نماید در ارتباط با منابع آب می‌باشد که در نظر گرفتن چالشهای پیش رو ضرورت استفاده از آن را پر رنگ تر نموده است. در این مطلب برخی کاربرد‌های فناوری نانو در صنعت آب اشاره شده است.
آب یکی از ضروری ترین عناصر حیات بر روی زمین است و اگر چه بیش از ۷۰ درصد از سطح کرة زمین با آب پوشیده شده است اما کمتر از ۳ درصد از آن آب شیرین می‌باشد. از این مقدار ۷۹ درصد به قله‌های یخی تعلق دارد، ۲۰ درصد آن آبهای زیر زمینی است که به راحتی قابل دسترسی نمی باشد و فقط ۱ درصد آن شامل دریاچه ها و رودخانه ها و چاهها می‌باشد که به راحتی به دست می آید. در مجموع در هر زمان تنها یک ده هزارم از کل آبهای کره زمین به سادگی در دسترس انسان قرار دارد.
در دسترس بودن آب سالم و پاک یکی از مهمترین مسائل پیش روی بشر می‌باشد و به تدریج که مقدار مصرف آب بیشتر می‌شود مواد آلاینده نیز به طرق مختلف باعث آلوده کردن منابع آبی می‌گردند و این مسأله در آینده بحرانی تر خواهد شد. مجمع عمومی سازمان ملل متحد به منظور افزایش آگاهی و ترغیب، جهت اداره بهتر امور مربوط به آب و حراست بهتر از این منبع حیاتی، سال ۲۰۰۳ را سال بین المللی آب شیرین اعلام نمود. پذیرش حق برخورداری از آب بعنوان یک حق برای بشر ممکن است مهمترین گام در بر طرف کردن دشواری تأمین این بنیادی ترین عنصر زندگی مردم باشد.
● اهمیت کاربرد فناوری نانو در صنعت آب
فناوری نانو طی مدت کوتاهی که از ظهور آن می گذرد کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون یافته است. در نتیجه صنعت آب، بعنوان یکی از پایه‌های حیات از این مسئله مستثنی نیست و در بخشهای مختلف آن، شامل ساخت سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفیه آب و پساب، شیرین سازی آب و غیره، فناوری نانو کاربرد یافته است.
امروزه در جهان بسیاری از مردم به دلایل بلاهای طبیعی، جنگ و زیر ساختهای ضعیف خالص سازی آب، به آب بهداشتی دسترسی ندارند. حدود یک میلیارد نفر به منابع آبی دسترسی ندارند. روزانه‌۵۰۰۰ کودک به علت مبتلا شدن به امراض ناشی از مصرف آب غیر بهداشتی می‌میرند.
تمام تلاش محققین این است که با کمک روشها و فناوریهای جدید بتوانند این مشکلات را کاهش دهند. یکی از این فناوریها، فناوری نانو است.
در مجموع کاربردهای متعددی را می‌توان در زمینه استفاده از فناوری نانو متصور بود که اهم آنها در ذیل آمده است:
۱) استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفیه آلاینده ها
۲) رنگ زدایی از آب آشامیدنی
۳) نمک زدایی از آب
۴) نانو پوشش ها
۵) نانو لوله‌های جاذب گازهای سمی
۶) نانو پلیمرهای متخلخل
۷) استفاده از نانو ذرات در تصفیه پسابها
۸) نانو فیلترها
۹) حذف آرسنیک موجود در آب با استفاده از فناوری نانو
● برخی کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب
▪ فناوری نانو با روشهای زیر می‌تواند در تهیه آب تمیز کمک کند ؛
۱) غشاهای فیلتر اسیون نانو متری به منظور افزایش بازیابی آب
۲) روشهای سازگار با محیط زیست جهت تصفیه آبهای زیر زمینی به وسیله اجزای معدنی و آلی
۳) نانو مواد برای بهبود کارایی فرایندهای فتو کاتالیستی و شیمیایی
۴) نانو حسگرهای زیستی جهت تشخیص سریع آلودگی آب
● نانو فیلتراسیون
روش نانوفیلتراسیون طی چند سال گذشته رونق گرفته است. در نانو فیلتراسیون جدا سازی براساس اندازه مولکول صورت می‌گیرد و فرآیندی فشاری است. اساساً این روش جهت حذف اجزای آلی نظیر آلوده کننده‌های میکرونی و یونهای چند ظرفیتی می‌باشد. از دیگر کاربردهای نانو فیلتراسیون می‌توان به حذف مواد شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شده اند، حذف فلزات سنگین، تصفیه آبهای مصرفی، رنگ زدایی و حذف آلوده کننده ها و حذف نیترات ها اشاره کرد.
نانو فیلتراسیون می‌تواند تقریباً از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد و تمام باکتری‌های
موجود در آب را حذف کند. در ضمن امکان استفاده آسان از روشهای تصفیه را برای عموم فراهم می کند و بدون عمل شیمیایی تصفیه را انجام می‌دهد.
● نانو حسگر ها
اگر چه حسگرهای مختلفی برای آشکار نمودن آلودگی‌ها و مواد آلوده وجود دارند ولی فناوری نانو امکان ایجاد نسل‌های جدیدی از حسگرهای با توانایی بالا را فراهم می‌نماید که مواد آلاینده در مقادیر و غلظت‌های کم را آشکار می‌نمایند.
● جمع بندی
در آینده ایران جزء کشورهایی خواهد بود که بحران مصرف بالا و کم آبی را به دلیل افزایش جمعیت شهر نشین و ارتقای سطح صنعت و کشاورزی ، پیش رو خواهد داشت. مهندس افراسیاب باباکوهی کارشناس کنترل کیفیت و منابع طبیعی می گوید: «در خشکسالی سال های گذشته حدود ۲۰۰ هکتار از باغ ها، بیش از ۱۰ هزار هکتار از محصول چای و ۲ هزار هکتار از باغ های موز سیستان و بلوچستان و باغ های کوهپایه آسیب جدی دید. استخراج بی رویه از آب های زیرزمینی و سفره های آبدار زیرزمین در شرایط کنونی یک موقعیت بحرانی دارد. درحال حاضر از ۶۱۲ دشت کشور، ۱۵۰ دشت جزو مناطق ممنوعه و بحرانی است.
با قبول این وضعیت، بخش بزرگی از مزارع در محدوده کویر قرار می گیرد و مشخص می شود خشکسالی یک واقعیت طبیعی و اقلیمی در کشور است. جمعیت کشور ما حدود یک درصد جمعیت جهان است ولی سهم ما از کل منابع آب شیرین در دنیا۳۶صدم درصد است. کشورهای دیگر دنیا از ۴۵ درصد منابع آب مطلوب خود استفاده می کنند. در کشور ما ۶۶ درصد آب مصرف می شود. بیش از ۵۰ درصد ذخایر آب شیرین کشور، وابسته به منابع آب های زیرزمینی است که درحقیقت ما باید این منابع زیرزمینی را برای سال های خشکسالی نگهداری می کردیم.
کارشناسان یکی از دلایل این بحران را ایجاد شهرک ها و گسترش بی رویه و برنامه ریزی نشده شهرها می دانند. از سویی ما در اقلیم خشک و کم آب قرار داریم. از سویی هم کره زمین درحال گرم شدن است و پدیده ال نینو به گرم شدن هوا در این نقطه از جهان کمک کرده است.
بنابراین با نگاهی به مشکلات تأمین آب در ایران و نیاز مبرم کشور به منابع جدید، می‌توان از فناوریهای نوین در این راه بهره جست. این مهم در سایه انجام نیاز سنجی و مطالعه دقیق اولیه تحقق می‌یابد. با توجه به اینکه در سالهای اخیر، ایران در حال اوج گیری در زمینه تحقیقات نانو است، عقلانی به نظر می‌رسد که در سمت و سودهی برنامه‌های کلان آب در کشور از فناوری نانو به عنوان یک پشتیبان قوی استفاده گردد.

مژگان جندقی
حامد حاتمی
http://chemtown.blogfa.com