تصفیه آب با استفاده از فن آوری نانو

کمبود آب از نظر کیفی و چه از نظر کمی بویژه در برخی از کشورها, مردم را در معرض تهدید جدی قرار داده است

کمبود آب از نظر کیفی و چه از نظر کمی بویژه در برخی از کشورها، مردم را در معرض تهدید جدی قرار داده است. از این رو علم و تکنولوژی دست به دست هم داده اند تا با توسعه ی روش ها این مشکل را از پیش رو بردارند. آنچه ما به دنبال آن هستیم ایجاد بستری مناسب، برای دسترسی به آبی سالم، با کیفیت و مقرون به صرفه است. به یمن استفاده از شیوه های جدید خصوصا نانو تکنولوژی تصفیه آب با شرایط ذکر شده برای ما میسر گردیده است. با توجه به حذف موثر آلاینده ها و کاهش هزینه های تمام شده ی تولید آب سالمف استفاده از فن آوری نانو نسبت به روش های قدیمی بیشنر مورد توجه و استقبال مردم قرار گرفته است. البته در کنار اهداف تولید باید به جنبه های زیست محیطی و پتانسیل های بالقوه آسیب رسان در آن توجه شود.

استفاده از فن آوری های نوین به خصوص فن آوری نانو در راستای کاهش اثرات سوء آلودگیهای زیست محیطی، به عنوان یکی از راه کارهای مدیریتی مطرح می باشد. یکی از مواردی که این فن آوری کاربرد خود را نمایان می سازد در ارتباط با نابع آب می باشد که در نظر گرفتن چالش های پیش رو ضرورت استفاده از آن را پر رنگ تر نموده است.

تعدادی از روش ها و دستگاه های تصفیه آب که با موادی در مقیاس نانو کار می کنند، اکنون بصورت تجاری در دسترس هستند و بقیه در حال توسعه می باشند. این فرآوردها با پایه نانو شامل فیلترهای آب، غشاهای فیلتراسیون، کاتالیزورها و ذرات نانو برای اصلاح آب های سطحی می باشند.

● نگاهی کلی به تصفیه آب

در ابتدا برخی از روش های قدیمی تصفیه آب را مطرح کرده و به ذکر معایب آن می پردازیم سپس وارد بحث استفاده از فن آوری نانو شده و مزایای آن را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

● در تصفیه آب معمولا دو شیوه اصلی مورد بررسی قرار می گیرد

۱) روش های سنتی

۲) روش های جدید شامل استفده از غشاها و فن آوری نانو

● مراحل تصفیه در روش سنتی شامل موارد زیر می باشد

۱) عملیات پیش تصفیه

۲) منعقد شدن ذرات

۳) بهم پیوستن ذرات منعقد شده و تشکیل ذرات بزرگتر

۴) رسوب گذاری

۵) گندزدایی

۶) هوادهی

۷) صافی کردن

● برخی از معایب شیوه سنتی در تصفیه آب عبارتند از

۱) هر کدام از فرآیندهای شیوه سنتی به تنهایی قادر به از بین بردن تمامی آلودگی های آب نیستند.

۲) شیوه سنتی اساسا بر مبنای نصب تاسیسات فرآیندی (مانند حوضچه ته نشینی) و استفاده از چندین فرآیند متوالی می باشد. بنابراین امکان حمل و نقل در چنین سیتم هایی مشکل است.

۳) کاهش بازدهی برخی فرآیندها با افزایش دبی از دیگر معایب این روش می باشد.

۴) هزینه بهره برداری از این سیستم ها نسبت به روش های غشایی بیشتر است.

۵) به علت استفاده از مواد شیمیایی در برخی فرآیندها (مانند افزودن کلر در عملیات گندزدایی) آب حاصل برای شرب مطبوع نیست.

● کاربردهای نانو تکنولوژی در تهیه ی آب پاک

با گسترش فن آوری نانو، نانو مواد، نانو کاتالیست ها و نانو ذرات جدیدی گسترش یافته اند که در تصفیه آب دارای بازدهی بالاتری بوده و می توانند به طور موثرتری مواد آلاینده را از آب حذف کنند. برخی از این تکنولوژی ها همچنان در مراحل تحقیقاتی هستند و با تکمیل اطلاعات مورد نیاز امکان استفاده از آن ها در آینده میسر خواهد شد.

● کاربرد نانو ذرات در حذف کاتالیستی آلاینده ها

کاتالیست به ماده ای اطلاق می گردد که توانایی افزایش سرعت واکنش را بدون آن که خود در واکنش شرکت کند دارد.

محققان با بررسی برخی از نانو کاتالیست ها از جمله اکسی تیتانیوم ( (TiO۲ و نانو ذرات آهن موفق به خروج آلاینده های آلی، نمک های محلول و فلزات سنگین از آب شده اند. این کاتالیست ها قادر به تصفیه آب های شدیدا آلوده و یا سرشار از نمک بوده و می توانند حداقل آب بهداشتی و مناسب برای شستشو را فراهم کنند.

کاربرد اصلی تصفیه آب های آلوده توسط فن¬آوری نانو کاتالیست¬ها مربوط به زمانی است که دیگر روش¬های تصفیه مفید واقع نمی¬شوند و یا اقتصادی نیستند. دانشمندان در تلاش هستند تا کاتالیستی از ذرات آهن در ابعاد نانو بسازند که قادر به حذف آرسنیک از آب¬های زیر زمینی باشد.

محققان چینی نانو کاتالیست های نوری با خاصیت اکسید کنندگی طراحی کرده اند که قادر به حذف باکتری ها و آلاینده های آب می باشد. در این تکنولوژی از فیلترها یی که توسط ذرات نانوی TiO۲ پوشش داده شده اند استفاده گردیده که این ذرات با شروع یک واکنش شیمیایی، مواد مضر و خطرناک را به مواد کم خطر و بی خطر شکسته و یا آن ها را طی یک فرآیند شیمیایی نوری به کربن دی اکسید و آب تبدیل می کنند.

● کابرد نانو ذرات مغناطیسی در تصفیه آب

این مواد بدین جهت توسعه یافته اند که توانایی حذف آلودگی های فلزی و ترکیبات آلی را دارند. به نظر می رسد این شاخه از علم نانو برای از میان برداشتن آلاینده های آلی، حذف نمک ها و فلزات سنگین بسیار مناسب باشد.

محققان برزیلی طی تحقیقاتی با پوشش دادن نانو ذرات SPM بر روی پلیمرها به ترکیبی دست یافته اند که می توانند در سطح وسیعی کاربرد داشته باشند و به دلیل ذرات و میل ترکیبی بسیار بالایآن ها، قادر به حذف تقریبا صد درصد عوامل آلودگی از آب هستند. اندازه ذرات در این فن آوری در بین ۲۰-۱۵ نانومتر است که برای جداسازی مغناطیسی اندازه مناسبی است. این دانشمندان معتقدند که این نانو ذرات مغناطیسی به همان خوبی کانی های آهنی قادر به جذب آرسنیک و حذف آن از آب هستند.

این تحقیقات نشان داده است که نانو ذرات مغناطیسی در جذب آرسنیک بسیار موثر واقع شده اند، مخصوصا که در PH پایین هم می توانند کار کنند.

● نتیجه گیری

با توجه به این که در سال های اخیر، ایران در حال اوج گیری در زمینه پژوهش های نانو است، عقلانی به نظر می رسد که در سمت و سوی برنامه های کلان آب در کشور از فن آوری نانو به عنوان یک پشتیبان قوی استفاده گردد. آن چه از توانمندی های فن آوری نانو ارائه شد به این معنی است که می توان از این پژوهش ها برای حفظ محیط زیست در آینده ای نه چندان دور استفاده کرد و در کنار استفاده از منابع طبیعی با کمک فن آوری های پیشرفته بتوان به تعاملی پایدار با طبیعت رسید.

فاطمه رحیمی