مقاله حذف نیترات از آب و پساب با استفاده از نانو مواد

بخشی از مقاله

حخرغﱡ

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 شود.دراین مطالعه روند بررسی به این صورت می باشد که ابتدا اهمیت آب، ودر مرحله بعد فنانوری نانو واهمیت آن مورد بررسی قرار گرفته است. ودر قدم بعدی به نیترات، منشآ آن، بیماری های ناشی از آن وسه فرایند مهم در حذف نیترات پرداخته شده است. ودر گام آخر مطالعات انجام شده بر روی حذف نیترات با استفاده از نانو مواد تحلیل شده است. در واقع این تحقیق به دنبال ارائه ی روش های نوین واقتصادی تر وجایگزینی آنها به جای روش های قدیمی تر وپرهزینه تر می باشد.

کلمات کلیدی:نیترات، آب و پساب، نانو مواد، نانو ذرات

.1 هوغهی

فقدان دسترسی به آب تمیز و بهداشتی در کشورهای در حال توسعه، اولویت توسعه و استفاده از فن آوری جدید را بیش از پیش مطرح می کند. استفاده از فناوری های نوین به خصوص فناوری نانو در راستای کاهش اثرات سوء آلودگی های زیست محیطی، بعنوان یکی از راهکارهای مدیریتی مطرح می باشد و بالطبع، یکی از مواردی که این فناوری کاربرد خود را متبلور می نماید در ارتباط با منابع آبی است، که با در نظر گرفتن چالش های پیش رو، ضرورت استفاده از آن را پر رنگ تر از قبل نموده است. فن آوری نانو با راهکارهای نوین و جدید خود اظهار می دارد که مواد با پایه نانو میتوانند به فنآوریهای تصفیه آب ارزان قیمت تر، بادوام تر و مؤثرتری منجر شوند، که با این وجود بخشی از نیازهای کشورهای در حال توسعه را می توانند به نوعی برآورده سازند. با توجه به شتاب روز افزون جامعه جهانی برای رشد و توسعه فناوری نانو، لزوم مطالعات دانشگاهی و آزمایشگاهی و مدیریت کلان این فناوری به همراه ایجاد تسهیلات، رفع مشکلات ، و ایجاد زمینه های مناسب ، در این بخش بیش از بیش احساس می شود - خیرخواه ، فخاریان . - 1385

فناوری نانو1

فناوری نانو، امروزه به دلیل گستردگی حوزه های کاربردی، و تاثیرگذاری مستقیم بر اغلب صنایع و علوم، یک فناوری اولویت دار و استراتژیک برای تمامی کشورها محسوب می شود. به همین دلیل و اهمیت، این تکنولوژی در سالهای اخیر با رشدی سریع و گسترشی فوق العاده در بسیاری از زمینه ها گسترده شده است، .بطوریکه امروزه در دنیا از این فناوری بعنوان یک تکنولوژی کلیدی و تاثیر گذار بر علم و صنعت یاد شده و بسیاری از کشورهای توسعه یافته صنعتی و در حال توسعه برنامه هایی را در سطح ملی برای پشتیبانی از فعالیت های تحقیقاتی و صنعتی این فناوری در اکثر گرایشات تدوین و اجرا می نمایند؛ زیرا فناوری نانو به عنوان انقلابی در شرف وقوع آینده اقتصادی و صنعتی کشورها را در جهان تحت تاثیر جدی قرار خواهد داد.و این مسئله توسط صاحبنظران و محققان تبین شده و برای مدیران اجرایی به صورت یک امر شفاف و قطعی در آمده است - خیرخواه ، فخاریان. - 85

،لآهرض خصّصغُ نیص ّﱢ لآصﱢ یصیلأ ُّ قیمض ؛ :

فناوری نانو طی مدت کوتاهی که از ظهور آن می گذرد کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون یافته است. بالطبع صنعت آب نیز بعنوان یکی از پایه های اساسی حیات از این مسئله مستثنی نبوده و امروزه شاهدیم که در بخش های مختلف آن، از جمله؛ ساخت سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفیه آب و پساب ها، شیرین سازی آب و ... ، کاربرد یافته است - خیرخواه، فخاریان . - 85 هیقص یرضغ، وجود نیترات در آب ها، پساب ها از کشاورزی، کودهای دامی، سپتیک تانک ها، فاضلاب خانگی و صنعتی می باشد،که مشکلات فراوان زیست محیطی و سلا متی را به وجود می آورد - کریمی، رجایی . - 1391

یون نیترات شاخص و قوع آلودگی های آبهای زیرزمینی است. بالا بودن غلظت این یون درآب علاوه بر سمیت آن می تواند آلودگی میکروبی به همراه داشته باشد. به طوری که افزایش غلظت نیترات در آب از طریق طعم و مزه قابل تشخیص نیست - ملکوتیان، یغماییان . - 1390 به دلیل حلالیت بالای نیترات، این ترکیب به آسانی درون آب و سفر ههای آب زیرزمینی نفوذ می کند در مناطقی که دارای نرخ بارندگی کم و پوشش گیاهی ضعیف است آلودگی آبها به نیترات چشمگیر تر است. بنا به اعلام سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا حداکثر غلظت مجاز نیترات بر حسب ازت 110mg/l و بر حسب نیترات 150mg/lبرای سیستم های آبرسانی عمومی پذریفته شده است - ملکوتیان، یغماییان . - 1390

صرهصّﱢ لآصﱢ یصقذ ،ْ یرضغ،:

اگرچه خود نیترات غیر سمی است اما تبدیل آن به نیتریت که شکل احیا شده ی آن می باشد موجب بیماری متهموگلوبینیما1 ، آسیب به کبد، و تشکیل نیتروزآمین های 2 سرطان زادر بدن می گردد. نتایج نشان می دهد که مادرانی که در دوران بارداری از آب آشامیدنی با غلظت زیاد نیترات استفاده می کنند احتمال سقط جنین وبروز نقص عضو درآن ها بالا بوده. همچنین اینکه وجود نیترات در بعضی از شهرهای ایران بالا بوده مثلا مشهد حدود 8 برابر واراک حدود 6 برابر بالاتر از حد مجاز است - کریمی، رجایی . - 1391

نغ ریغ مغصصهذ

در فرآیند غربالی، تصفیه آب به وسیله غشاهایی با منافذ در حد نانومتر صورت میپذیرد. فناوری تولید نانو غشاء یکی از فناوریهای پرکاربرد در صنعت امروز است که حوزه کاربرد آن از صنعت آب و فاضلاب تا صنایع غذایی، دارویی و همچنین صنایع نفت، گاز و انرژی گسترده شده است. در این روش، بر حسب اندازه منافذ غشا، ترکیبات آلی و معدنی و یا مواد زیستی، به راحتی از آب جدا شده و در نهایت آبی تصفیه شده خواهیم داشت - نایب زاده -

نغ ریغ ظغصذ

از جاذبها میتوان به عنوان جداسازی محیطی، در تصفیه آب و حذف آلایندههای آلی بهره برد. از جمله نانو جاذب های پرکاربرد در تصفیه آب میتوان به مزوپورهای نانو حفره ای اشاره کرد. مزپورها مواد متخلخلیاند که در ابعاد میکرون بوده و تنها حفرات تشکیل دهنده آنها در اندازههای نانومتری است. پوشش دادن این حفرات با نانوذراتی که قدرت پیوند با مواد ×آلاینده را دارند باعث بهبود عملکرد نانو جاذبها خواهد شد - نایب زاد -

نغ ریغ ضظغری

استفاده از صفحات لایه نشانی شده با دی اکسید تیتانیوم در فرآیند تصفیه آب، این امکان را فراهم میکند تا با تابش اشعه UV، مواد آلاینده موجود در آب، به ترکیباتی غیرمضر تجزیه شوند. در این روش، دی اکسید تیتانیوم به عنوان یک فتوکاتالیست عمل کرده و شرایط مورد نیاز برای انجام واکنش تجزیه را فراهم خواهد کرد - نایب زاده - . هقخ ّ ُ لآصﱢ فیضذ ُّ ظغﱡ یرضغ، تاکنون روش های مختلفی برای حذف نیترات از آب آشامیدنی مورد استفاده قرار گرفته است که متداول ترین آنها شامل روش های فیزیکی، شیمیایی، و بیولوژیکی می باشدکه تمامی این روش ها علاوه بر اینکه اثرات جانبی بر روی آب دارند، در مقیاس بزرگتر از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد - ملکوتیان، یغماییان . - 1390 ،فضنصُﱡ ،ْ یصیلأ هلأ،ُ ُّ ظغﱡ یرضغ، ُّ    ؛  چفص؛ -1ظغﱡ یرضغ، صص ،فضنصُﱡ ،ْ یصیلأ ِّ،    لآی قنغ یقصیغﱡ قغﱡ صغ ْشلأهرض

این روش در دوفاز، بررسی میزان کارایی زئولیت و زئولیت اصلاح شده با نانو ذرات آهن صفر در حذف نیترات انجام شده است برای جذب نیترات در ابتدا Ph بهینه وسپس زمان بهینه مطرح می گردد. نتیجه اینکه زئولیت اصلاح شده با نانو ذره آهن صفر به علت داشتن جایگاه های فراوان جذب، آهن با ظرفیت صفر به عنوان عامل احیاء می تواند توانایی زیادی در حذف نیترات آب اشامیدنی داشته باشد. همچنین اینکه زئولیت اصلاح شده با هگزا دسیل تری متیل آمونینوم توانایی بالایی در حذف نیترات دارد - نائیج، انوشیروان . - 1391