بخشی از مقاله
چکیده
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 ریز دانه، ترکیبات ازته، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نیاز تصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شود.
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.
تکنولوژی مدرن و پیشرفته به کمک منابع طبیعی و محیط زیست می شتابد که از جمله آنها میتوان نانو فیلتر ها - برای تصفیه پساب های صنعتی - ، نانو پودرها - برای تصفیه گازهای آلاینده خروجی از دودکش و اگزوز اتومبیل ها - ، نانو لوله ها - برای ذخیره سازی سوخت کاملا" تمیز هیدروژن - و نانو کاتالیست ها در حفظ محیط زیست اشاره کرد. مجموع کاربردهای متعددی را میتوان در زمینه استفاده از فناوری نانو متصور بود که اهم آنها در ذیل آمده است: -1 استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفیه آلاینده ها -2 رنگ زدایی از آب آشامیدنی -3 نمک زدایی از آب -4 نانو پوشش ها -5 نانو لولههای جاذب گازهای سمی -6 نانو پلیمرهای متخلخل -7 استفاده از نانو ذرات در تصفیه پسابها -8 نانو فیلترها -9 حذف آرسنیک موجود در آب.
مقدمه
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 نیاز تصفیه خانه ها نبوده و لازم است از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه ها استفاده شوداخیراً. 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.
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 2003 را سال بین المللی آب شیرین اعلام نمود. 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.
لذا 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. در مجموع کاربردهای متعددی را میتوان در زمینه استفاده از فناوری نانو متصور بود که اهم آنها در ذیل آمده است:
-1 استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفیه آلاینده ها -2 رنگ زدایی از آب آشامیدنی -3 نمک زدایی از آب -4 نانو پوشش ها -5 نانو لولههای جاذب گازهای سمی -6 نانو پلیمرهای متخلخل -7 استفاده از نانو ذرات در تصفیه پسابها -8 نانو فیلترها -9 حذف آرسنیک موجود در آب با استفاده از فناوری نانو در ادامه نگاهی به کاربردهای این فناوری در صنعت آب خواهیم داشت .
نگاهی کلی به تصفیه آب در تصفیه آب معمولا دو شیوه اصلی مورد بررسی قرار می گیرد
الف- روش های سنتی ب- روش های جدید شامل استفده از غشاها و فن آوری نانو
مراحل تصفیه در روش سنتی شامل موارد زیر می باشد
-1 عملیات پیش تصفیه -2 منعقد شدن ذرات -3 بهم پیوستن ذرات منعقد شده و تشکیل ذرات بزرگتر -4رسوب گذاری -5 گندزدایی -6 هوادهی -7 صافی کردن
برخی از معایب شیوه سنتی در تصفیه آب عبارتند از:
-1 هر کدام از فرآیندهای شیوه سنتی به تنهایی قادر به از بین بردن تمامی آلودگی های آب نیستند.
-2 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.
-3 کاهش بازدهی برخی فرآیندها با افزایش دبی از دیگر معایب این روش می باشد.
-4 هزینه بهره برداری از این سیستم ها نسبت به روش های غشایی بیشتر است.
-5 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
برخی کاربرد های فناوری نانو در عرصه صنعت آب فناوری نانو با روشهای زیر میتواند در تهیه آب تمیز کمک کند؛
.1 غشاهای فیلتر اسیون نانو متری به منظور افزایش بازیابی آب
.2 روشهای سازگار با محیط زیست جهت تصفیه آبهای زیر زمینی به وسیله اجزای معدنی و آلی
.3 نانو مواد برای بهبود کارایی فرایندهای فتو کاتالیستی و شیمیایی
.4 نانو حسگرهای زیستی جهت تشخیص سریع آلودگی آب در ادامه برخی موارد فوق توضیح داده میشود.
نانو فیلتراسیون روش نانوفیلتراسیون طی چند سال گذشته رونق گرفته است. در نانو فیلتراسیون جدا سازی براساس اندازه مولکول صورت میگیرد و فرآیندی فشاری استاساساً. 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..
موارد لازم در تصفیه آب خانگی برای حذف یا کاهش مواد زائد آب آشامیدنی :
الف- سختی آب، املاح موجود در آب موجب بالا رفتن سختی آب می شوند تماس آب با ترکیبات آهکی موجود در زمین باعث ورود عوامل سختی در آب ها شده و معمولا آب های زیرزمینی از سختی زیادتری نسبت به آب های سطحی برخوردارند. سختی آب، عملا شاخص میزان فعل و انفعال آب با صابون است و برای شستشو با آب های سخت تر به صابون زیادتری نیاز است. سختی آب به مجموعه املاح کلسیم و منیزیم موجود در آب بر حسب میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم اطلاق میشود.
طبقه بندی آب ها از نظر سختی بشرح زیر میباشد:
-1آب های سبک 0-60 میلی گرم در لیتر آب های با سختی متوسط 60-120 میلی گرم در لیتر -2آب های سخت 120-180 میلی گرم در لیتر
-3 آب های خیلی سخت بیشتر از 180 میلی گرم در لیتر آب های سخت در درجه حرارت بالا در جداره کتری و دیگ های بخار رسوبات کربنات کلسیم ایجاد میکند.
مطالعات اخیر نشان داده که مصرف آب های سخت تر بعلت وجود منیزیم و کلسیم مرگ های ناگهانی ناشی از امراض قلبی و عروقی را به شدت کاهش میدهد. در حال حاضر هیچگونه رابطه ای میان پیدایش سنگ کلیه و سختی آب گزارش نشده است. علاوه بر این وجود کلسیم و منیزیم در آبهای آشامیدنی سخت مانع جذب فلزات سنگین نظیر سرب، کادمیوم، روی و مس و رسوب آنها در استخوانها می شود.
در عین حال در نقاطی از روسیه که از آب های نسبتا سخت استفاده می کنند به مواردی از پیدایش سنگ در مجاری ادرار برخورده اند. این موضوع تقریبا در آب های با سختی 500 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم به اثبات رسیده است. از سوی دیگر در نقاطی که از آب های نرم تر استفاده می شود، به فشار خون، وجود چربی و کلسترول در خون برخورده اند که هر دوی این عوامل میتواند در مرگ های ناگهانی بسیار مؤثر باشد.
به طور کلی میتوان گفت که در نقاطی که آب سخت مصرف می شود امراض قلبی کمتر از نقاطی است که ساکنین آنها آب های سبک تر مصرف می کنند. به علاوه بروز سکته های قلبی در نقاط با آب های سخت تر به مراتب کم تر از نقاط با آب های سبک تر است ب - کلر برای میکرب زدایی، در تصفیه خانه های شهری کلر به آب افزوده میشود کلر و ترکیبات آن برای ضدعفونی آب آشامیدنی در تصفیه خانه ها به آب اضافه میگردد.
