دانلود مقاله کاربرد نانوتکنولوژی در تصفیه آب

Word 110 KB 4808 47
مشخص نشده مشخص نشده فیزیک - نجوم
قیمت قدیم:۲۴,۰۰۰ تومان
قیمت: ۱۹,۸۰۰ تومان
دانلود فایل
  • بخشی از محتوا
  • وضعیت فهرست و منابع
  • نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه گیری دارد. یک نانومتر معادل 9-10 متر یا به عبارتی یک میلیاردم متر است. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. کاربردهای فناوری نانو در این خصوص عبارتند از : نانو فیلترها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.

     

    نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه گیری دارد. یک نانومتر معادل 9-10 متر یا به عبارتی یک میلیاردم متر است. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. کاربردهای فناوری نانو در این خصوص عبارتند از : نانو فیلترها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    در گذشته نه چندان دور اهداف تصفیه خانه های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری زا در آب بود که با روشهای متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده اند. لیکن با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازته، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نیازتصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شود.
    اخیراً نیز با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند.
    مفهوم نانوفناوری به حدی گسترده است که بخش های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر خود قرار داده و در عرصه های مختلف از جمله محیط زیست کاربردهای وسیعی یافته است. در این مقاله به بررسی کاربردهای فناوری نانو در صنعت آب می پردازیم.
    نانو فیلترها
    تاریخچه نانو فیلتراسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه ای قابل قبول، بسط و توسعه پیدا کردند باز می گردد. استفاده از فشارهای بسیار بالا در فرآیند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهیه آب با کیفیت بسیار عالی می شد، ولیکن به همان نسبت هزینه گزاف انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شماره می آمد. در نتیجه، تهیه آب با استفاده از این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود. بنابراین استفاده از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین تر ترکیبات محلول، اما با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش حجم آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (درحد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می آمد. از ین رو غشاهای اسمز معکوس با فشار پایین، بعنوان غشاهای نانو فیلتراسیونی شناخته شدند.
    نانو فیلتراسیون فرآیند غشایی جدیدی است که خواص آن بین فرایندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد و در اختلاف فشار پایین (10-20 بار) قابل استفاده می باشد. به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه های عملیاتی و نگه داری این فرآیند به مواد شیمیایی نیاز نبوده و پساب تولیدی فشرده و غلیظ می باشد. لذا هزینه حمل و نقل و دفع آن کمتر است. به کمک تجهیزات خاص غشاء ها به طور خودکار تمیز می شود. در مورد فرآیند نانو فیلتراسیون، هزینه انرژی به مراتب از اسمز معکوس کمتر می باشد. نکته حائز اهمیت در مورد نانو فیلترها نسبت به سایر غشاها، قدرت انتخاب گری در حذف یون هاست.
    غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً از دو لایه تشکیل می شود. لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ، عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می دهد. غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود هستند. مکانیسم اصلی در حذف ملکول های بدون بار، خصوصاً ترکیبات آلی بر پایه غربالسازی استوار می باشد. در حال که حذف ترکیبات یونی به دلیل بر عم کنش های الکتروستاتیک بین سطح غشا و گونه های باردار، حذف می شوند.
    امروزه غشاهای نانویی تجاری، در اشکال متفاوتی استفاده می گردند. این اشکال شامل، سیستم های مارپیچی، صفحه ای، جعبه ای، لوله ای و فیبری می باشد. شکل هر یک از غشاهای نانویی براساس نوع غشا و نانویی براساس نوع غشا و به منظور بالا بردن بازده و عملکرد آن انتخاب می گردد.
    نانو مواد
    نانومواد در مقایسه با مواد در ابعاد بزرگ دارای سطوح بسیار وسیع تری هستند. به علاوه این مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شیمیایی مختلف به منظور افزایش میل ترکیبی آنها با ترکیبات ویژه می باشند. همچنین نانومواد می توانند به عنوان لیگندهای قابل بازیافت با ظرفیت و عملکرد انتخابی بسیار بالا برای یون های فلزی سمی به هسته های رایواکتیو، حلال های آلی و معدنی به شمار می آیند.
    جاذب ها به طور وسیعی به عنوان جداساز محیطی در خالص سازی آب و برای حذف آلاینده های آلی از آب آلوده استفاده می شدند. تحقیقات وسیعی در این زمینه صورت گرفته است از جمله می توان به کاربرد نانو تیوپ های کربنی تک دیواره برای حذف یون های سنگین ماننده 2Pb، 2Cu، 2Cd، چیتوزان با گروه های عاملی فسفاته برای حذف 2Pb، ترکیب کربن نانوتیوپ- اکسید سدیم برای حذف As (V) ، نانو بلورهای FeO(OH) - برای جذب AS (V) و Cr (VI) ، زئولیت های تعویض یون NaP1 برای حذف فلزات سنگین از پساب های معدنی اسیدی مانند 3Cr، 2Ni، 2Zn، 2Cu، 2Cd، نانو مواد کربنی برای جذب مواد آلی فرار، رنگ های آلی و ترکیبات آلی و ترکیبات آلی کلره، فولرن برای جذب ترکیبات آروماتیک چند حلقوی مانند نفتالین اشاره نمود.
    نانو مواد حفره ای
    مواد نانو حفره ای به عنوان یک زیر مجموعه مواد نانو ساختار با دارا بودن سطح منحصر به فرد، شکل ساختمانی و خواص حجمی در زمینه های مختلف از جمله، فرایندهای تعویض یونی، جداسازی، کاربردهای کاتالیستی، ساخت حسگرها، ایزولاسیون ملکولی های زیستی و خالص سازی کاربرد دارند.
    به طور کلی مواد نانو حفره ای را می توان براساس دامنه قطر منافذ نانویی به سه دسته میکروپور، مزوپور و کاروپور تقسیم نمود. براساس سیستم آیوپاک، حفره های مواد میکروپور دارای قطری کمتر از 2 نانومتر
    می باشند. مزوپورها دارای حفره های به قطر بین 2 تا 50 نانومتر و ماکروپورها دارای حفره هایی با قطر بیشتر از 50 نانومتر هستند.
    مواد نانوحفره ای را می توان براساس جنس، از قبیل آلی یا معدنی، سرامیک یا فلز و یا خواص آنها دسته بندی نمود. در سیستم های پلی مری، سرامیکی و یا کربنی نیز مشابه این چنین حفره هایی دیده می شود که البته شکل حفره ها در آن متفاوت هست.

     

     

    در واقع جنس ماده، شکل حفره ها، اندازه آنها و توزیع و ترکیب حفره ها است که در نهایت مشخص کننده نوع کاربرد ماده نانو حفره ای می باشد. این مواد شامل
     کربن های نانوحفره ای ترکیبات دارای§ کاربردهای متنوعی از جمله، جذب گازهای آلاینده، بسته های کاتالیستی، فیلترهای تصفیه آب، مخزن نگهداری گاز و... باشند.
     زئولیت های نانوحفره ای عمده کاربرد زئولیت§ های در فرایندهای تصفیه ای آب (شامل تصفیه آب شرب و پساب های صنعتی) حذف یون های فلزات سنگین می باشد.
     پلیمرهای نانوحفره ای (نانوپروس پلی مرها عمده کاربرد§ پلی مرهای نانوحفره ای براساس عملکرد آنها به عنوان جاذب تعریف می گردد. از جداسازی ملکول های آلی خاص از سیستم های بیولوژیکی تا کاربرد آن ها را در تصفیه آب به منظور حذف آلودگی های ناشی از ترکیبات آلی نظیر فنل ها شامل می شود.
    نانو ذرات
     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 آلاینده ها با نانو ذرات آهن در محل
    § کاهش نیترات با نانوذرات دوفلزی پالادیم- مس
     گندزدایی آب با نانو ذرات نقره§
    نانو سنسورها در تصفیه آب و پساب
    از آنجائی که بسیاری از خواصی که انتظار می‌رود توسط سنسورها اندازه‌گیری شود در سطح مولکولی یا اتمی هستند از نانوتکنولوژی در کاربردهای حسگری یا شناسایی استفاده زیادی می‌شود.
    سنسورهایی که در ابعاد نانومتری ساخته شده‌اند از حساسیت فوق‌العاده‌ای برخوردارند، عملکرد انتخابی دارند و پاسخ‌دهنده می‌باشند. بنابراین تأثیر نانو تکنولوژی بر سنسورها فوق‌العاده عمیق و گسترده است.
    به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشایند، لازم است تا اندازه‌گیری‌هایی مبنی بر میزان بوی منتشر شده انجام شود. ترکیبات بسیاری در بوهای ناشی از تصفیه پساب شناسایی شده‌اند. به طور نمونه این ترکیبات عبارتند از: ترکیبات کاهش یافته گوگرد یا نیتروژن، اسیدهای آلی، آلدئیدها یا کتون‌ها.
    در سال‌های اخیر سنسورهای تجارتی مجموعه‌ای که بینی الکترونیکی نامیده می‌شوند برای شناسایی میکروارگانیسم‌ها و فلزات سنگین در آب آشامیدنی (مانند کادمیوم، سرب و روی) و به منظور شناسایی و تعیین مشخصات بوهای ناشی از مخلوط بخار جمع شده در بالای یک جامد یا مایع موجود در یک محفظه دربسته، تولید شده‌اند. این سنسورها روش سریع‌تر و نسبتاً ساده‌ای را برای پیگیری تغییرات در کیفیت آب و فاضلاب صنعتی فراهم می‌آورند.
    نانوفتوکاتالیست
    فتوکاتالیست ماده‌ای است که در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز یک واکنش شیمیایی شود، در حالی که خود ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فتوکاتالیست‌ها مستقیماً در واکنش‌های اکسایش و کاهش دخالت ندارند و فقط شرایط موردنیاز برای انجام واکنش‌ها را فراهم می‌کنند.
    تیتانیم دی اکسید TIO2 (با گستره اندازه بین خوشه‌ها تا کلوئیدها – پودرها و تک بلوهای بزرگ)، نزدیک به یک فتوکاتالیست ایده‌آل است و تقریباً تمامی این خصوصیات رادارد. تنها استثناء آن این است که نور مرثی را جذب نمی‌کند. نانو ذرات دی اکسید تیتانیم، بر سطح زیرلایهای مناسبی از جمله شیشه و یا ترکیبات سیلیسی، پوشش داده می‌شوند و در حوضچه‌های تحت تابش نور ماوراء بنفش، قرار می‌گیرند.
    بسیاری از آلاینده‌های موجود در آب‌های صنعتی که TIO2 آن‌ها را با آب و دی‌اکسید کربن تبدیل می‌کند عبارتند از: آلکان‌ها، آلکن‌ها، آلکین‌ها، اترها، آلدئیدها، الکل‌ها، ترکیبات آمینی، ترکیبات سیانیدی، استرها و ترکیبات آمیدی.

    استفاده از نانوتکنولوژی برای تصفیه آب آشامیدنی در چین

    یکی از کاربردهای مهم نانوتکنولوژی، نانوفیلتراسیون می­باشد. این تکنولوژی امکان جداسازی ذرات در مقیاس نانو از آب را فراهم می­کند. در زیر، خبری از کاربرد نانوتکنولوژی در تصفیه آب آشامیدنی در چین نقل شده است

     

    فناوری­های جدید، امکان تولید آب نانوفیلتر شده را در مقیاس انبوه فراهم می‌کند. بنا به اظهارات یک کارشناس علوم محیطی در چین، آب تصفیه‌شده به توسط نانوفیلتراسیون در دانشگاه تیانجین، به اندازه آب‌ معدنی تصفیه‌شده ارزش دارد.
    با استفاده از نانوفیلتر، مواد معدنی لازم برای سلامتی انسان در آب باقی مانده و مواد سمی و مضر، از آن حذف می‌گردد.
    با توجه به اینکه 50 درصد آب­های زیرزمینی شهرهای چین آلوده و 78 درصد آب در رودخانه‌های مناطق شهری غیرقابل شرب می‌باشد، این فناوری جدید در تصفیه آب، طرفداران زیادی دارد. درحال حاضر 10 مرکز تصفیه آب با استفاده از نانوفیلتراسیون در چین، به کار مشغولند.
    تحقیقات نشان می‌دهد که با مصرف آب حاصل از نانوفیلتراسیون، در مدت طولانی، شیوع بیماری­های قلبی و عروقی و سرطان به ترتیب به میزان 40 درصد و 20 درصد کاهش می‌یابد.

    تحلیل:

    تصور اولیه در مورد نانوتکنولوژی اینست که کاربردهای آن در صنایع خاص و عمدتاً پیچیده می‌باشد. ولی خبر فوق نشانگر اینست که نانوتکنولوژی می‌تواند بشر را در حل عمومی‌ترین مشکلات زندگی روزمره نیز یاری کند. استفاده از نانوتکنولوژی در تصفیه آب در کشوری مثل چین نشان می‌دهد که حتی کشورهایی که شروع کننده نانوتکنولوژی نبوده و بودجه‌های چندصد میلیون دلاری صرف تحقیقات آن ننموده‌اند، می‌توانند در بعضی زمینه‌ها موفق باشند. مهم اینست که پتانسیل و لوازم نانوتکنولوژی را به خوبی بشناسیم و سعی کنیم با توجه به توانمندی‌های موجود کشور و با اهداف و جهت‌گیری مشخص‌، از ظرفیت‌های نانوتکنولوژی بیشترین استفاده را ببریم.

  • فهرست:

    ندارد.


    منبع:

    برگرفته از سایت خبری وزارت نیرو

    English.cri.com.cn
    http://forum.niksalehi.com

    ستاد ویژه توسعه فناوری نانو

    روزنامه جام جم

نانو لوله‌ های کربنی می‌توانند برای تشکیل غشاهایی با تخلخل نانومتری و دارای قابلیت جداسازی آلودگی‌ها، به طور یکنواخت هم‌راستا شوند. ● فناوری‌نانولوله‌های کربنی ▪ غشا های نانو لوله‌‌ ای نانولوله‌های کربنی می‌توانند برای تشکیل غشاهایی با تخلخل نانومتری و دارای قابلیت جداسازی آلودگی‌ها، به طور یکنواخت هم‌راستا شوند. تخلخل‌ های نانومتری نانولوله‌ها این فیلترها را از دیگر فناوری‌های ...

علم نانوتکنولوژي افق جديدي را براي استفاده هرچه بيشتر از موهبت هاي الهي فراهم کرده است . با استفاده از اين فن آوري نه تنها از مواد موجود مي توان بهره مناسب تري برد و در مقدار مصرف مواد و انرژي صرفه جويي کرد بلکه استفاده هاي نويني ازطبيعت را براي بشر

نانوتکنولوژی یا هنر ساخت مواد از اتم ها، مدّتهای مدیدی در عرصه افسانه‌های علمی تخیّلی قرار داشت (روباتهای خود همانندساز میکروسکوپی که به هنگام نیاز، اشیای موردنظر را می‌سازند)، ولی در چند سال اخیر، نانوتکنولوژی از محیط رمان‌ها خارج و وارد محیط بازار شده‌است. از سوی دیگر، پیشرفت سریع این تکنولوژی، بعضی از آژیرهای خطر را به صدا درآورده‌است. در آوریل 2000، بیل جوی، از بنیانگزاران ...

با کسب دانش فنی تولید فرآورده های دارویی نوترکیب انستیتو پاستور از این پس انواع مواد دارویی بیوتکنولوژی را می توان در مقیاس واستانداردهای قابل قبول جهانی در داخل کشور تولید کرد. زیست فناوری، فناوری مبتنی بر زیست شناسی است که بطور روزافزون در صنایع مختلف همچون کشاورزی، علوم غذایی و پزشکی کاربرد دارد.رویکرد جهانی به دانش زیست فناوری طی دهه های گذشته نشانگر اهمیت این دانش و نقش خاص ...

نانو فيلتراسيون و کاربرد آن در تصفيه آب جمعيت جهان در حال افزايش و منابع آب آشاميدني رو به کاهش است؛ بنابراين ممکن است جهان در آينده با مشکل کمبود آب مواجه شود. افزايش مصرف آب و کمبود حاصل از آن که بر اثر آلودگي نيز تشديد مي‌شود سبب شده‌است تا

کاربرد آب مغناطیسی در کشاورزی با وجود آن‌که آبیاری سطحی به‌عنوان روش غالب در جهان محسوب می‌گردد، ولی به لحاظ نیاز به ارتقاء کالائی مصرف آب و افزایش روزافزون هزینه تأمین آب و نیز محدودیت منابع در دسترس، تمایل دولت‌ها به‌ویژه کشورهای توسعه‌یافته برای کاربرد آبیاری تحت‌فشار را افزایش داده است. کلیات در حال حاضر آب شیرین به‌عنوان یک کاای اقتصادی، نقش اساسی را در تولیدات کشاورزی، ...

بررسی روش های تصفیه آب خانگی و کاربرد آنها دستگاههای تصفیه آب خانگی برای حذف یا کاهش مواد زائد آب آشامیدنی بکار میروند. این مواد عمدتا عبارتند از : الف) سختی آب ب) کلر و ترکیبات بیماریزای کلر ج) فلزات سنگین د) آلودگی های میکربی در زیر به بررسی این پارامترها و روشهای تصفیه آن ها می پردازیم : ۱)مواد زائد آب الف) سختی آب [۱] املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختی آب می شوند تماس آب ...

هر ماده لیفی شکل را نمی توان بعنوان لیف نساجی استفاده کرد،لیف نساجی دارای خصوصیاتی است که در زیر آنها را بررسی می کنیم: 1- نسبت طول به قطر:این نسبت باید بیشتر از 100 از نظر تئوری و از نظر عملی باید بیشتر از 1000باشد. بعنوان مثال : پنبه بالای 1400 و پشم 3000 و کتان ظریف 1250وچتایی 170 2- شکل سطح مقطع الیاف:به طور کلی سطح مقطع پهن سبب افزایش شفافیت و قدرت پوشاندگی الیاف می شود. ...

اداری و تشکیلاتی می رسیم که هر بخش فعالیت مربوط به خود را داراست مانند: دفتر امور اداری، امورکارگزینی، بازاریابی و... مالکیت شرکت: مالکیت این شرکت بر عهده 2 نفر از سهامداران می‌باشد که هر یک به میزان مساوی سرمایه گذاری کرده اند و به نسبت مساوی از سود بهره مند می‌شوند. خلاصه هزینه های سرمایه گذاری جهت راه اندازی شرکت: ازآنجایی که اجرای طرح از نظر وجه سرمایه گذاری در خور توجه است ...

چکیده: در فرآیند فرآوری سنگ تزئینی در کارخانه های سنگبری، تصفیه آب و گِل کشی یکی از مسائل مهم می باشد که علاوه بر پر هزینه بودن و سختی کار و ایمنی کم، باعث اتلاف آب و تخریب محیط زیست نیز می گردد. در این تحقیق ارزیابی کارکرد و کارایی فیلتر پرس – دستگاه تصفیه و بازیافت آب کارخانه های سنگبری در مقایسه با روش کار سنّتی مورد بررسی قرار گرفت. در روش سنّتی احتیاج به ساخت تعداد زیادی ...

ثبت سفارش
تعداد
عنوان محصول
  • سبد خرید خالی است