تسیز طیحمو بآ تعنص رد ونان یروآ نف...

شیمی ایرانآموزش سمینار هشتمین

دانشکده شیمی دانشگاه سمنان، 9312 شهریورماه7و6

کاربردهای فن آوری نانو در صنعت آب ومحیط زیست

شبنم محمدی

شهرستان گرمسارآموزش وپرورش دبیر شیمی

چکیدهبخش های با توسعه فناوری نانو در صنعت آب و فاضالب ،می توان تحولی عظیم در تامین آب مصرفی و

کاربرهای فناوری نانو در تصفیه آب ، گندزدایی، استفاده بهینه ازآب سفره های زیر .وابسته به آن ، بوجود آورد

زمینی وبهبود سازه های آبی از جمله ویژگی هایی است که صنعت آب و فاضالب با استفاده از فناوری نانوبه

.دنبال تحقق آن است

ویژه آب شیرین باتوجه به وضعیت جغرافیایی و قرارگرفتن آن در منطقه درکشورمان ایران ،مشکل آب به

. خشک ونیمه خشک ازحساسیت زیادی برخورداراست

. همچنین ذخایر آب کشوردرحال کاهش وشورشدن است وآبهای سطحی نیز باانواع آلودگی ها آلوده می شوند

یت تصفیه پساب های خانگی وصنعتی، استفاده بنابراین با نگاهی به مشکالت تامین آب در ایران وهمچنین اهم

. از فناوری های نوین ضروری به نظر می رسد

کلیدی کلمات

فناوری نانو،تصفیه آب،محیط زیست،نانولوله،فیلتراسیون،سازه های آبی

... های فناوری نانودر صنعت کاربرد

مقدمه -9

.ساره های آبی استفاده کردازفناوری نانو وبه روش های ذیل می توان در تصفیه آب ،تصفیه فاضالب وارتقای مقاومت

تصفیه آب با استفاده از نانولوله ها ،تصفیه آب به روش فیلتراسیون ،تصفیه آب به کمک نانوذرات ،تصفیه فاضالب به

ویژگی هایی هستند که دراین مقاله به آن اشاره ،به کارگیری نانوذرات سیلیس در سازه های آبی نانوکاتالیزورنوریکمک

.شده است

مقالهمتن اصلی -2

مروری برکاربردهای فناوری نانو در صنعت آب ومحیط زیست

آب ونقش حیاتی آن درزندگی انسان ،حیوان،نبات و محیط زیست آنقدر روشن است که نیاز به دلیل و برهان اهمیت

آب همچنان اهمیت خود را . باوجود پیشرفت های شگفت آوری که در زمینه های مختلف حیات بشرصورت گرفته است.ندارد

به همین دلیل برخی از دانشمندان .حفظ کرده استبه عنوان منبع اصلی تامین انرژی ونیز تولید محصوالت کشاورزی

تنها منبع آب شیرین ،آب . معتقددند که آب دلیل اصلی ،اماپنهانی بسیاری از منازعات سیاسی یک منطقه محسوب می شود

ا برای برف وباران سرازیر شده از کوه ها ست که توسط نهرها ورودخانه های طبیعی به جریان می افتد و درامورآبیاری زمین ه

.کشاورزی وآشامیدن بکار می رود

فناوری نانو در صنعت آب و فاضالب ،می توان تحولی عظیم در تامین آب مصرفی و بخش های وابسته به آن ، توسعهبا

ز های زیر زمینی وبهبود سازه های آبی ا کاربرهای فناوری نانو در تصفیه آب ، گندزدایی، استفاده بهینه ازآب سفره.بوجود آورد

.جمله ویژگی هایی است که صنعت آب و فاضالب با استفاده از فناوری نانوبه دنبال تحقق آن است

ایران ،مشکل آب به ویژه آب شیرین باتوجه به وضعیت جغرافیایی و قرارگرفتن آن در منطقه خشک ونیمه درکشورمان

ورشدن است وآبهای سطحی نیز باانواع همچنین ذخایر آب کشوردرحال کاهش وش. خشک ازحساسیت زیادی برخورداراست

بنابراین با نگاهی به مشکالت تامین آب در ایران وهمچنین اهمیت تصفیه پساب های خانگی . آلودگی ها آلوده می شوند

.وصنعتی، استفاده از فناوری های نوین ضروری به نظر می رسد

تصفیه آب با استفاده ازنانولوله ها

نانو لوله های کربنی باعث می شودکه تنها مولکول های بسیار کوچکی مانند مولکول خواص شیمیایی منحصر به فرد

آب بتوانند ازدرون آن عبور کنند،این در حالی است که ویروس ها،باکتری ها،یونهای فلزی سمی و مولکولهای آلی خطرناک این

ه های کربنی ،منجربه کارآمدی فیلترهایی خواهد طبق گزارش پژوهشگران هندی عبورآسان آب ازدرون نانو لول.قابلیت را ندارند

خصوصا نیروی . بود که براساس این فناوری ساخته شده اندوجریان زیادی ازآب را بدون رسوب گرفتن فیلتر امکان پذیرمی کند

اد شرایطی به هرحال ایج.محرکه ی الزم برای عبورآب ازدرون این فیلتر، در مقایسه با فناوری غشایی رایج کمتر خواهد بود

مناسب برای این سیستم درتصفیه آب آلوده ،مستلزم انجام کارهای مهندسی کامال تعریف شده ای برای مرتب سازی این

.ساختارهای نانومتری است تاآلودگی زدایی ازآب بطور موثری امکان پذیرگردد

تصفیه آب باروش فیلتراسیون

فیلتر چیست؟. 9

ترین ویژگی مهم. گیرند در فرایند جداسازی یا تغلیظ مورد استفاده قرار میفیلترها موادی متخلخلی هستند که

سوراخها . نامند و ابعاد مشخص است، به همین دلیل، فیلتر را یک محیط متخلخل می هایی با اندازه فیلترها، داشتن خلل و فُرج

توانند از جنس پلیمـر فیلترها می. سازند ها را می ای از حفره گیرند و شبکه پیچیده درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را دربرمی

.و یا سرامیک باشند



تعریف فیلترکردن یا فیلتراسیون. 2

به دلیل اختالف فشار یا اختالف پتانسیل ( سیال)فیلترکردن یا فیلتراسیون، فرایندی است که در آن یک مایع و یا گاز

تر های فیلتر کوچک با انجام عمل فیلتراسیون ذراتی که از اندازه حفره. کند میالکتریکی و یا اختالف غلظت از فیلتر عبور

(.1شکل)مانند تر، از سیال جدا شده و در پشت فیلتر می هستند از آن عبور کرده و ذرات با اندازه بزرگ

.کنند تر است عبور می کوچکتنها ذراتی که اندازه آنها از اندازه حفرات فیلتر . نحوه عمل فیلتراسیون(. 1)شکل

عوامل مؤثر در فیلتراسیون. 3

:باشد عبارت است از دو عامل که در انتخاب نوع فیلتر و کارکرد آن مؤثر می

اندازه حفرات فیلتر -3-9

د، در نتیجه، کنن مانند و عبور نمی تر از حفرات فیلتر، در پشت آن باقی می طور که گفته شد موادی با اندازه بزرگ همان

. برای جداسازی ذرات با اندازه مشخص باید از فیلترهای مناسب استفاده کرد

.مانند که در پشت فیلتر باقی می مقدار ذراتی -3-2


تواند این مسئله می. شوند تر می مانند به مرور زمان و با استفاده مداوم از فیلتر بیش ذراتی که در پشت فیلتر باقی می

سازی به این دلیل، باید بعد از مدت زمان مشخصی، فیلتر را تعویض، و یا آن را پاک. های فیلتر شود شدن روزنهباعث مسدود

زیرا تعویض و یا حتی تمیزکردن فیلتر . باشد از اهمیت زیادی برخوردار است این مسئله که به گرفتگی فیلتر معروف می. نمود

.بر است هزینه

وکاربردآن انواع فیلتراسیون. 4

میکروفیلتراسیون -4-9

ها و میکروفیلتراسیون فرایندی است که برای جداسازی ذرات، جامدات معلق کوچک و موادی دیگر مثل باکتری

. شود میکرون استفاده می 0/2هـا و ذراتی بزرگتر از ها و مولکول کیست

آلترافیلتراسیون -4-2

نانومتر 00تا 2های فیلتر بین ابعاد حفره. شوند میکرون جدا می 0/000تر از بزرگهایی در آلترافیلتراسیون مولکول

.رود این فرایند برای جداسازی و تغلیظ مواد کلوئیدی و سوسپانسیونی به کار می. است

اسمز معکوس -4-3

ویات و مواد معدنی کند تا محت اسمز معکوس فرایندی است که آب در اثر اختالف فشار از یک غشای نازک عبور می

0/001هایی در مقیاس کوچکتر از ها، سموم و سایر ترکیبات آلوده غیر آلی را جدا کند و اتم ها و مولکول شامل نمک، ویروس

(.2شکل )کند میکرون را در محدوده یونی جدا می



.نحوه عمل اسمز معکوس(. 2)شکل

نانوفیلتراسیون -4-4

در . روش نانوفیلتراسیون طی چند سال گذشته رونق گرفته است. نانومتر است 2تا 0/0نانوفیلتر بین های ابعاد حفره

اساساً این روش، جهت حذف اجزای آلی نظیر . گیرد نانوفیلتراسیون جداسازی بر اساس اندازه مولکول صورت می

توان به حذف مواد دیگر کاربردهای نانوفیلتراسیون می از. باشد های چند ظرفیتی می هایی در اندازه میکرونی و یون کننده آلوده

های مصرفی، ی آب اند، حذف فلزات سنگین مانند جیوه، تصفیه شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شده

به وجود آورد و تمام تواند تقریباً از هر منبع آبی، آب پاک نانوفیلتراسیون می. ها اشاره کرد کننده زدایی و حذف آلوده رنگ

جداسازی انواع مختلف فیلتراسیون را با توجه به نوع و اندازه ترکیبات قابل( 4)شکل . های موجود در آب را حذف کند باکتری

.دهد نشان می


انواع مختلف فیلتراسیون(. 4)شکل

صنعت آب و فاضالبدرکاربرد فیلتر.

صد از سطح کرة زمین با آب پوشیده 00عناصر حیات بر روی زمین است و اگر چه بیش از ترین آب یکی از ضروری

درصد آن آبهای 20های یخی تعلق دارد، درصد به قله 07از این مقدار . باشد درصد آن آب شیرین می 3شده است اما، کمتر از

باشد که به ها می ها و چاه ها و رودخانه امل دریاچهدرصد آن ش 1باشند و فقط زیر زمینی است که به راحتی قابل دسترسی نمی

یکی از مراحل تصفیه آب جداکردن . بر است سازی و تصفیه آب بسیار طوالنی و زمان فرایند پاک. آید راحتی به دست می

.شود باشد که در این مرحله از فیلتراسیون استفاده می ها از آب می آالینده



گیری نتیجه. 6

نانو در این زمینه استفاده از فناوری. شود به مطالب گفته شده، اهمیت فیلترها و فرایند فیلتراسیون مشخص میبا توجه

های بعدی به آن خواهیم ای برخوردار است که درمقاله و ساخت نانوفیلترها برای جداسازی ذرات بسیار زیر از اهمیت ویژه

.پرداخت

درکاهش آلودگی های آبفن آوری نانو

استفاده از فناوریهای نوین به خصوص فناوری نانو در راستای کاهش اثرات سوء آلودگیهای زیست محیطی، بعنوان یکی

باشد و ، در دسترس بودن آب سالم و پاک یکی از مهمترین مسائل پیش روی بشر می. باشد مدیریتی مطرح می راهکارهایاز

گردند و این آالینده نیز به طرق مختلف باعث آلوده کردن منابع آبی میشود مواد به تدریج که مقدار مصرف آب بیشتر می

مجمع عمومی سازمان ملل متحد به منظور افزایش آگاهی و ترغیب، جهت اداره بهتر . مسأله در آینده بحرانی تر خواهد شد

پذیرش حق . ین اعالم نمودرا سال بین المللی آب شیر 2003امور مربوط به آب و حراست بهتر از این منبع حیاتی، سال

از آب بعنوان یک حق برای بشر ممکن است مهمترین گام در بر طرف کردن دشواری تأمین این بنیادی ترین برخورداری

گذرد کاربردهای میاهمیت کاربرد فناوری نانو در صنعت آب طی مدت کوتاهی که از ظهور آن .مردم باشد .عنصر زندگی

های حیات از این مسئله مستثنی نیست و در در نتیجه صنعت آب، بعنوان یکی از پایه. افته استمختلفی در صنایع گوناگون ی

بخشهای مختلف آن، شامل ساخت سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفیه آب و پساب، شیرین سازی آب و غیره،

های طبیعی، جنگ و زیر ساختهای ضعیف خالص امروزه در جهان بسیاری از مردم به دالیل بال. فناوری نانو کاربرد یافته است

کودک به علت 0000 روزانه. حدود یک میلیارد نفر به منابع آبی دسترسی ندارند. سازی آب، به آب بهداشتی دسترسی ندارند

های تمام تالش محققین این است که با کمک روشها و فناوری. میرند مبتال شدن به امراض ناشی از مصرف آب غیر بهداشتی می

. یکی از این فناوریها، فناوری نانو است. جدید بتوانند این مشکالت را کاهش دهند

: توان در زمینه استفاده از فناوری نانو متصور بود که اهم آنها در ذیل آمده است در مجموع کاربردهای متعددی را می

-0نانو پوشش ها -4نمک زدایی از آب -3آشامیدنی رنگ زدایی از آب-2استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفیه آالینده ها -1

نانو فیلترها-8استفاده از نانو ذرات در تصفیه پسابها -0نانو پلیمرهای متخلخل -6های جاذب گازهای سمی نانو لوله


حذف آرسنیک موجود در آب -7

تواند در تهیه آب تمیز کمک کند ؛ نانو با روشهای زیر می فناوری- .

تر اسیون نانو متری به منظور افزایش بازیابی آبغشاهای فیل-1

روشهای سازگار با محیط زیست جهت تصفیه آبهای زیر زمینی به وسیله اجزای معدنی و آلی -2

نانو مواد برای بهبود کارایی فرایندهای فتو کاتالیستی و شیمیایی -3

نانو حسگرهای زیستی جهت تشخیص سریع آلودگی آب -4

:شود می داده موارد فوق توضیحدر ادامه برخی

ننانو فیلتراسیو

در نانو فیلتراسیون جدا سازی براساس اندازه مولکول . روش نانوفیلتراسیون طی چند سال گذشته رونق گرفته است

های میکرونی و یونهای چند اساساً این روش جهت حذف اجزای آلی نظیر آلوده کننده. گیرد و فرآیندی فشاری است صورت می

توان به حذف مواد شیمیایی که به منظور کشتن موجودات مضر به آب از دیگر کاربردهای نانو فیلتراسیون می. باشد ظرفیتی می

. اضافه شده اند، حذف فلزات سنگین، تصفیه آبهای مصرفی، رنگ زدایی و حذف آلوده کننده ها و حذف نیترات ها اشاره کرد

.حذف کند های موجود در آب از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد و تمام باکتریتواند تقریباً نانو فیلتراسیون می

:نانو حسگر ها

وجود دارند ولی فناوری نانو امکان ایجاد شیمیایی ها و مواد اگر چه حسگرهای مختلفی برای آشکار نمودن آلودگی

.نمایند های کم را آشکار می نماید که مواد آالینده در مقادیر و غلظت های جدیدی از حسگرهای با توانایی باال را فراهم می نسل

ن و در آینده ایران جزء کشورهایی خواهد بود که بحران مصرف باال و کم آبی را به دلیل افزایش جمعیت شهر نشی

مهندس افراسیاب باباکوهى کارشناس کنترل کیفیت و منابع طبیعى . ارتقای سطح صنعت و کشاورزی ، پیش رو خواهد داشت

هزار 2هزار هکتار از محصول چاى و 10هکتار از باغ ها، بیش از 200در خشکسالى سال هاى گذشته حدود »: مى گوید

استخراج بى رویه از آب هاى زیرزمینى و . غ هاى کوهپایه آسیب جدى دیدهکتار از باغ هاى موز سیستان و بلوچستان و با

دشت جزو 100دشت کشور، 612درحال حاضر از . سفره هاى آبدار زیرزمین در شرایط کنونى یک موقعیت بحرانى دارد

رد و مشخص مى شود با قبول این وضعیت، بخش بزرگى از مزارع در محدوده کویر قرار مى گی. مناطق ممنوعه و بحرانى است

جمعیت کشور ما حدود یک درصد جمعیت جهان است ولى سهم ما از . خشکسالى یک واقعیت طبیعى و اقلیمى در کشور است

. درصد منابع آب مطلوب خود استفاده مى کنند 40کشورهاى دیگر دنیا از . صدم درصد است36کل منابع آب شیرین در دنیا

آب شیرین کشور، وابسته به منابع آب هاى زیرزمینى است که درحقیقت ما باید این منابع درصد ذخایر 00در کشور مابیش از

کارشناسان یکى از دالیل این بحران را ایجاد شهرک ها و گسترش . زیرزمینى را براى سال هاى خشکسالى نگهدارى مى کردیم

از سویى هم کره زمین درحال . و کم آب قرار داریماز سویى ما در اقلیم خشک . بى رویه و برنامه ریزى نشده شهرها مى دانند

بنابراین با نگاهی به مشکالت تأمین . گرم شدن است و پدیده ال نینو به گرم شدن هوا در این نقطه از جهان کمک کرده است

در سایه انجام نیاز این مهم . توان از فناوریهای نوین در این راه بهره جست آب در ایران و نیاز مبرم کشور به منابع جدید، می

با توجه به اینکه در سالهای اخیر، ا یران در حال اوج گیری در زمینه تحقیقات نانو . یابد سنجی و مطالعه دقیق اولیه تحقق می

است،

های کالن آب در کشور از فناوری نانو به عنوان یک پشتیبان قوی رسد که در سمت و سودهی برنامه به نظر می عقالنی

.دداستفاده گر



تصفیه آب به کمك نانوذرات

کاربرد این نانوذرات درحوضچه ها و استخرهای شنا .النتانیوم ، فسفات را از محیط های آبی جذب می کند نانوذرات

. می تواند به طور موثری فسفات موجود را از میان برده و در نتیجه از رشد جلبک ها جلوگیری کند

مواد مناسبی برای پاکسازی خاک های آلوده و آب های زیرزمینی به کار روند ؛ نانوپودرها نیز میتوانند به عنوان

با کربنی ترکیبات به را آنها و شود می کننده همچنین نانوذرات آهن سبب اکسید شدن و درهم شکستگی ترکیبات آلوده

.کند می تبدیل پایین بسیار سمیت درجه

مصرف .از آالینده های بسیار سمی است که به طور طبیعی با پساب های انسانی سبب آلودگی آب می شود ارسنیک

آمار مسمومیت با ارسنیک در سطح جهان بسیار زیاد است و در .این ماده سبب افزایش شیوع سرطان مثانه و روده می شود

ت آنها به مسمومیت ارسنیک مبتال شده اند ، چنین درصد جمعی 20تا 10بسیاری از کشورهای درحال توسعه که بیش از

.اتفاقی یک فاجعه بهداشتی به شمار می آید

آالیندگی های ناشی از ارسنیک در کشورهای جهان سوم گزارش شده است و به همین دلیل این کشورها بشدت بیشتر

.ن مانند ارسنیک را از آب آشامیدنی حذف کردنیازمند فناوری های نوین هستند تا به کمک آن بتوان آالینده های فلزی سنگی

سطوح . در روش های جدید از نانوذرات مغناطیسی اکسید آهن به عنوان هسته اصلی سیستم های تصفیه آب استفاده می شود

معدنی آهنی نه تنها تمایل شدیدی به جذب ارسنیک دارند، بلکه با انتخاب اندازه متناسب می توان براحتی این ذرات

.اطیسی را که به کمک روش های جداسازی مغناطیسی از آب جداکردمغن

نانو ذرات مغناطیسی اکسیدآهن ،آرسنیک .نانوذرات درجذب ارسنیک همانندتوده آهنی عمل می کنند درحقیقت

درواقع نه تنها . به دام انداخته وسپس آن ها را با اعمال میدان مغناطیسی از آب خارج می کنند% 77موجود درآب را تا

تن ارسنیک در کنار نانوذرات، جداسازی آن از این ذرات ظرفیت جذب ارسنیک در نانوذرات باالتر است بلکه به محض قرار گرف

با توجه به نتایج به دست آمده از بررسی ها و تحقیقات انجام شده در این زمینه میتوان گفت . بسختی انجام خواهد شد

ی غیر نانوذرات مغناطیسی ، جاذب های بسیار خوبی برای آالینده ارسنیک بویژه در آب های اسیدی هستند وخاصیت جذب

کندقابل بازگشت این ذرات ، مخزن مناسبی برای جمع آوری آالینده ها فراهم می

:به طور کلی می توان به موارد زیر اشاره کرد

حذف آرسنیک با نانو ذرات سریم -

حذف آرسنیک با نانو ذرات اکسید آهن -

حذف کروم با نانو ذرات آهن -

حذف مس، کبالت و نیکل با نانو ذرات آهن -

حذف ترکیبات آلی با نانو ذرات آهن -

حذف آالینده ها با نانو ذرات آهن در محل -

مس -کاهش نیترات با نانوذرات دوفلزی پاالدیم -

گندزدایی آب با نانو ذرات نقره -

های بیولوژیکی خط قرمزی برای گسترش آالینده

دام انداخته وسپس آن ها را با اعمال میدان مغناطیسی از به % 77نانو ذرات مغناطیسی اکسیدآهن ،آرسنیک موجود درآب را تا

آب خارج می کنند

های بیولوژیکی خط قرمزی برای گسترش آالینده


ها و مواد آالینده موجود در آب، هدفی است که دست یابی به آن در فرآیند تصفیه آب، مستلزم نمودن آلودگی آشکار

های در تعیین میزان دما، مواد محلول در آب، شناسایی حسگرها، نقش عمده امروزه .های نوین است بهره گیری از فناوری

ها و مواد آلوده وجود دارند ولی اگرچه حسگرها مختلفی برای آشکار نمودن آلودگی. کنند پاتوژن و فلزات سنگین ایفا می

های ماید که مواد آالینده در مقادیر و غلظتن های جدیدی از حسگرهای با توانایی باال را فراهم می فناوری نانو امکان ایجاد نسل

.نمایند کم را آشکار می

تصور اینکه یک نانو حسگر .اند با ظهور فناوری نانو، حساسیت حسگرها ارتقا یافته و سرعت عملکرد باالتری پیدا کرده

م بیماری، شناسایی کند شاید تا تواند با سرعتی باور نکردنی، حضور یک ذره ویروسی را قبل از تکثیر ویروس و بروز عالئ می

.اند های آب، به وجود آورده قبل از ظهور این فناوری ممکن نبوده اما اکنون نانوحسگرها انقالب بزرگی در شناسایی آالینده

کوچک، کنند، شناسایی را ویروس و خارجی مواد تواند می سرعت به که ازویژگی نانوحسگرها می توان به موارد زیر اشاره کرد

ق، مقاوم و مستحکم هستنددقی اطمینان، قابل کم، مقدار در سریع العمل عکس دارای حمل، قابل

تصفیه فاضالب

به دنبال توسعه روش منحصر به فردی برای تصفیه فاضالب هستند که بدون استفاده از مواد شیمیایی گران محققان

قیمت، کیفیت آب را در مقایسه با روش هایی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند ، به میزان قابل توجهی افزایش

ه بسیار ریز است در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفونی آخرین مرحله تصفیه آب ، حذف موجودات زند. خواهد داد

کلر . اما در این صورت حتی پس از تصفیه نیز ترکیبات ارگانیک زیادی در آب وجود خواهد داشت. کننده استفاده می شود

انبی تجزیه ناپذیر و اما با آالینده های ارگانیک واکنش می دهد و محصوالت ج. موجودات زنده ریز را از آب حذف می کند

انتقال این مواد به محیط زیست و استفاده از آنها در کشاورزی . سمی تولید می کند که نمی توان آنها را از آب حذف کرد

.وصنایع دیگر میتواند مشکالت بهداشتی خطرناکی ایجاد کند

یه یعنی ضدعفونی با کلر شود تا به کمک نانو کاتالیزور نوری می تواند جایگزین سومین مرحله تصف فاضالبیه فتص

موجودات زنده و ترکیبات آلی را به طور همزمان حذف و فاضالب را به یک منبع آب مناسب تبدیل کند

تصفیه فاضالب به کمک نانو کاتالیزور نوری می تواند جایگزین سومین مرحله تصفیه یعنی ضدعفونی با کلر شود تا موجودات

.ور همزمان حذف و فاضالب را به یک منبع آب مناسب تبدیل کندزنده و ترکیبات آلی را به ط

اما از آنجاییکه این . به طور طبیعی موجودات زنده ریز ، ترکیبات ارگانیک بزرگ را به ذرات کوچک تری تبدیل می کنند

. ترکیبات از نظر زیستی تجزیه ناپذیرند برای تجزیه آنها باید از نوع انرژی استفاده کنیم

انرژی . نرژی از اشعه فرابنفش نور خورشید تامین شده و به همراه کاتالیزورهای نوری مورد استفاده قرا رمی گیرد ا این

. آزاده شده از واکنش سلول کاتالیزور نوری می تواند موجودات زنده ریز را از میان برده و ترکیبات تجزیه ناپذیر را تجزیه کند

یا کاتالیزوری ذرات. است صرفه به مقرون اقتصادی نظر از نوری کاتالیزورهای از مجدد این فرآیند به دلیل امکان استفاده

شیمیایی تجزیه هستندکه شده داده رسوب غشایی ساختارهای صورت به یا شوند می پراکنده محلول در همگن بصورت

. می کنند پذیر امکان را ها آالینده

کلرواتیلن کاتالیزوری شناخته شده است و دانشمندان از آن در حذف تریثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعالیت

(TCE) محیطی نانوی زیست تحقیقات مرکز فناوری. اند های زیرزمینی استفاده کرده از آب (CBEN) رایس نشان دانشگاه

.نداز آب هست TCE هایی بسیار مؤثر برای حذف آلودگی دهد نانوذرات طال و پاالدیم، کاتالیست می

با به کارگیری .با پاالدیم به خوبی مشخص است ولی این روش تا حدودی پرهزینه است TCE حذف های مزیت

های و در نتیجه کارایی این کاتالیست را چندین برابر کاتالیستTCEهای های در تماس با مولکول توان تعداد اتم نانو می فناوری

ایی از فلزات و قطعات الکترونیکی، یکی از مواد آلی سمی رایج در منابع آب حالل رایج در روغن زد TCE .رایج افزایش داد

تماس آن با بدن باعث صدمه زدن به کبد و بروز سرطان . درصد پسماندهای صنعتی به عنوان آلودگی وجود دارد 60است و در



یکی از . کنند ولی بسیار گران هستند تر عمل می های زیستی بسیار سریع های شیمیایی نسبت به کاتالیست کاتالیست. شود می

این است که پاالدیم، این ماده را مستقیماً به ماده غیرسمی اتان تبدیل TCE های پاالدیم برای تجزیه های کاتالیست مزیت

.کنند کلراید تبدیل می های رایج مانند آهن، آن را به برخی مواد واسطه سمی مانند وینیل در حالی که کاتالیست. کند می

ارتقای مقاومت سازه های آبی

گیری ازفناوری نانو درمواد سازنده سازه های آبی همچون سدها می تواند تاثیر قابل مالحظه ای درافزایش بهره

به کارگیری برخی نانوذرات ازجمله نانو ذرات سیلیس درسازه های آبی،افزایش سرعت .مقاومت و طول عمر سازه ها داشته باشد

.ذرات نسبت به نمونه های بتنی دیگررا به دنبال خواهد داشت حرکت سیال و بهبود خواص مکانیکی بتن حاوی این نانو

امروزه پیشرفت چشمگیر در صنعت و تکنولوژی بتن و نو آوری های روز افزون از جمله فن آوری نانو ایجاب می کند تا

ورد کاوش هرچه پوزوالنی بصورت کاربردی م "نانو بتن"در زمینه مصالح و روشهای ساختمانی، امکان تولید و دستیابی به

.سریعتر قرار گیرد

به منظور اینکه بتوان تکنولوژی نانو را در بتن در صنعت خصوصا صنایعی که در آنها مصرف بتن زیاد می باشد نظیر پروژه های

وسط سدسازی به عرصه ظهور رساند، نیاز به تحقیقات فوری الزامی می باشد، تا بتوان مزایای چنین تکنولوژیی را بوضوح ت

. محققین شناسایی و ارائه کرد

، اثرات و خواص این ماده ( Nano Silica)در این تحقیق با طراحی و ساخت بتن پوزوالنی حاوی نانو ذرات سیلیس

مورد نقد و بررسی قرار گرفته و خواص مکانیکی از قبیل مقاومت فشاری، و مقاومت کششی در 2در بتن دارای سیمان تیپ

فاقد )به منظور ارزیابی بهتر، نتایج با سه نوع بتن شاهد . تن پوزوالنی معمولی مورد آزمایش قرار گرفته استسنین مختلف در ب

.، حاوی پودر میکروسیلیس و حاوی محلول نانو و میکرو سیلیس مقایسه شده است(نانو ذرات

نتایج بدست . ابی قرار گرفته استمورد ارزی( فاقد پوزوالن)همچنین چهار نوع بتن معرفی شده با بتن سنتی معمولی

آمده حاکی از بهبود خواص مکانیکی بتن حاوی ذرات نانوسیلیکا نسبت به نمونه های بتنی شاهد به علت پر کردن بیشتر خلل

.و فرج بتن در مقیاس نانومتر می باشد

گیری نتیجهگیری از فناوری نانو در فرایند تصفیه آب،راه حل مناسبی است تا بتوان به سادگی آب آلوده را برای استفاده در بهره

فرایند غربالی،فرایندجذبی و فرایند تجزیه از جمله روش های بکارگیری .کشاورزی ویا حتی برای مصارف خانگی بازیافت نمود

فناوری نانودر تصفیه آب به شمار می رود

آلودگی هاومواد آالینده موجود در آب،هدفی است که دست یابی به آن مستلزم بهره گیری ازفناوری های آشکارنمودن

نسل های جدیدی از اگرچه حسگرهای مختلفی برای آشکارنمودن آلودگی هاوجود دارندولی فناوری نانو امکان ایجاد .نوین است

بهره گیری از فناوری .م می کند که مواد آالینده در مقادیر وغلظت های کم را آشکار کندحسگرها با قابلیت باال را فراه

نانودرمواد سارنده سازه های آبی همچون سدها می تواند تاثیر قابل مالحظه ای در افزایش مقاومت و طول عمر سازه ها داشته

های آبی،افزایش سرعت حرکت سیال وبهبود خواص به کار گیری برخی نانو ذرات همچون نانو ذرات سیلیس در سازه .باشد

م به ذکراست که زدرپایان نیزال .مکانیکی بتن حاوی این نانو ذرات نسبت به نمونه های بتنی دیگر را به دنبال خواهد داشت


رت ودرصو. وپساب در کشورداشته باشد یه آبفکارشناسان معتقدند که فناوری نانومی تواندنقش کلیدی دررفع مشکالت تص

توجه مدیران ومسئوالن محیط زیست به استفاده از کاربرد های فن آوری نانو دراین بخش می تواند به حل بسیاری از

.چالشهای کشور دراین زمینه منجرشود

:منابع وماخذ

مجالت نانو

کتابهای تخصصی نانو

اینترنت

تسیز طیحمو بآ تعنص رد ونان یروآ نف...

Documents