کاربرد نانو در تصفیه آب
کاربرد نانو در تصفیه آب :
به چندین نوع نانو در تصفیه آب میتوانند به نام نانوذره شناخته شوند: نانورس ، زئولیتهای نانوبلوری، پلیمرهای زیستی تنظیمپذیر، درختسانها، ،SAMMS کاتالیزورهای نوری نانومقیاس، نانوذرات تکآنزیمی، ذرات آهن با ظرفیت صفر و ذرات دوفلزی. برخی از این مواد را میتوان بر حسب اندازه به ذره و پودر تقسیمبندی کرد. اصطلاح نانوذره به هر دو ماده اطلاق میشود. نانوذرات دیاکسید تیتانیوم و اکسیدهای آهن در حال حاضر در بازار وجود داشته و در بسیاری از محصولات مصرفی از جمله افزودنیهای غذایی، رنگها، و محصولات آرایشی بهداشتی به کار میروند. نسل جدید نانوذرات مهندسی شده هنوز در مرحله توسعه قرار دارد.
نانورس :
یکی از موارد پر کاربرد نانو در تصفیه آب ، نانورس است که به طور طبیعی در بخش رسی خاک یافت میشود. به نانوذرات لایه ای سیلیکات با ساختار خاص اطلاق میشود که دارای مورفولوژی صفحه ای هستند. این صفحات کوچک به استثنای ضخامتشان که در حدود 1نانومتر است. دارای ابعاد زیرمیکرونی هستند. نانوذرات رس بسته به ترکیب شیمیایی و مورفولوژی به چند دسته از جمله آتاپولگیت مونتموریلونیت ،بنتونیت شکل سدیمی مونتموریلونیت،) کائولینیت ،هکتوریت و هالویسیت تقسیم میشوند. مساحت هر یک از صفحات کوچک حدود چندصد نانومتر مربع و ضخامت آنها یک نانومتر است. این سامانه میکروسکوپی دارای حفراتی در محدوده چند نانومتر بوده و تنها چند لایه مولکولی از آب میتواند به صورت فشرده میان این سطوح صفحه ای قرار گیرد.
مونتموریلونیت که یکی از اجزای بنتونیت محسوب میشود. یک نانوذره رسی بازی و بسیار فعال درمیان مواد نانو در تصفیه آب است که مورفولوژی شبیه کورن فلکس دارد. بنتونیت سدیمی میتواند چند برابر وزن خشک خود آب را جذب نماید. بنابراین میتوان در جذب درجایی که ترکیبات فاضلاب در آلاینده های آب های زیرزمینی و خاک وجود دارند، مفید واقع شود.
چالشهایی که در زمینه استفاده از نانورس در رفع آلودگی آبهای زیرزمینی وجود دارد عبارتند از:
- استقرار فرایندهای مناسب برای تزریق و بازیابی این ذرات؛
- ایجاد جاذبهای شیمیایی مختص آلاینده های مورد نظر روی سطح نانوذرات رس (شاید بتوان از طریق کپسوله کردن نانوذرات رس درون پلیمرهای تخریبپذیری که به عنوان جذبکننده آلاینده عمل میکنند، به این هدف دست یافت)؛
- جداسازی آلایندهها از نانورس پس از جذب آلایندهها و بازیابی نانوذرات؛
- امکان استفاده مجدد از نانوذرات رس؛
- امکان تثبیت فیزیکی آلایندهها به صورت درجا و به دلیل افزایش اندازه نانوذرات رس پس از انجام فرایند جذب
نانوذرات رس تغییریافته با ترکیبات آلی (ارگانوکلی)
رس تغییر یافته با ترکیبات آلی یا همان اُرگانوکلیها که با وارد کردن کاتیونهای آمونیوم چهارتایی میان لایه های صفحات رس شکل میگیرند. مدتهای مدیدی است که به عنوان تغییردهنده های رئولوژی، افزودنی رنگها، جوهرها و لوازم آرایشی بهداشتی، و به عنوان سامانه های رسانشی در رهایش کنترل شده داروها به کار میروند. در سالهای اخیر از این ماده به شکل وسیعی در تولید نانوکامپوزیتهای رس-پلیمر استفاده شده است. این نانوکامپوزیتها مواد هیبریدی آلی-معدنی با ویژگی های مکانیکی، حرارتی، و انسدادی (در برابر گاز) بسیار عالی به شمار میروند. انتظار میرود این مواد در کنترل آلودگی و تصفیه آب مفید واقع شوند.
تغییر نانوذرات رس با ترکیبات آلی در سطح مولکولی امکان جذب محدوده وسیعی از آلاینده های آلی را از آبهای سطحی و زیرزمینی فراهم می آورد. در این مواد یونهای فلزی روی تمام سطوح درونی ساختار بلوری رس با یونهای آلی بزرگتر (همچون یونهای آلکیل آمونیوم و مواد فعال سطحی دیگر) جایگزین شده اند. این تغییر موجب ایجاد تمایل به ترکیبات آلی در نانوذرات معدنی رس شده و جاذبه قوی میان این ذرات و مولکولهای آلی به وجود میآید. نانو در تصفیه آب
نانوکامپوزیت پلیمر-رس و نانو در تصفیه آب :
محققان آزمایشگاه ملی آرگون یک روش مقرون به صرفه برای تولید نانوکامپوزیتهای پلیمر-رس (PCNها) که کاربردی وسیعی در نانو در تصفیه آب دارد ابداع کرده اند. که با استفاده از آن میتوان تقریباً هر نوع پلیمر تجاری غیرقطبی همچون پلیاولفینها، الاستومرها، و یونومرها را به کامپوزیت تبدیل کرد. این کامپوزیتهای خودفعالشونده به منظور کنترل ویژگیهای مکانیکی و جریانی پلیمرها تولید شده اند. چون این نانوکامپوزیتها نیازی به استفاده از کوپلیمرها یا عوامل پخشکننده گران ندارند. در نتیجه با وجود هزینه پایین عملکرد خوبی از خود نشان میدهند.
با استفاده از فناوری آرگون ذرات رس با مقیاس نانومتری تولید میشوند که هنگام اضافه شدن به یک بستر پلیمری، به طور کامل در آن پخش میگردند. افزودن رس به یک پلیمر میتواند بدون آنکه موجب کاهش زیاد در مقاومت ضربهای یا افزایش محسوس در چگالی پلیمر شود. پایداری حرارتی، سفتی، استحکام و ویژگی انسدادی آن در برابر گازها را بهبود بخشد. همچنین ارگانوکلیهای تولید شده در آزمایشگاه ملی آرگون موجب بهبود عملکرد فراوان در بسیاری از کاربردهای تصفیه ای میشود. از جمله این کاربردها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
•حذف روغن، گریس، فلزات سنگین و بیفنیلهای پلیکلره؛
•حذف ترکیبات آلی همچون هیومیک اسید و فولویک اسید؛
•زدودن ترکیبات آروماتیک چندهستهای و چندحلقهای؛
•حذف ترکیبات آلی آبگریز و کلردار که به مقدار بسیار کمی در آب حل میشوند؛
•حذف رادیونوکلئوتیدهایی همچون پرتکنتات( 7تکنتات )VIIاز آب
