بخشی از مقاله
چکیده:
صنایع پتروشیمی با توجه به ماهیت فعالیتها و فرایندهای انجام گرفته در آن به واسطه تولید پساب، انتشار گازهای آلاینده، پسماندهای خطرناک دارای پتانسیل ایجاد آثار سوء بر محیط زیست میباشند. در این مطالعه اثرات ناسازگار صنایع پتروشیمی منطقه کرمانشاه بر زیستگاههای موجود در منطقه بررسی گردیده است. فلزات سنگین و گازها مهمترین آلایندههای اثرگذار بر محیط زیست منطقه و ماهیان موجود در اکوسیستم منطقه ناشی از صنایع پتروشیمی شناسایی شده و میبایست کنترل گردد .
حفظ محیط زیست یکی از مهمترین دغدغههای امروزی بشر و از ارکان مهم توسعه پایدار در کشورهای توسعه یافته میباشد.حفظ منابع آبی، کاهش آلودگیهای منابع آب و خاک و کنترل و شناسایی عناصر خطرناک و آلوده در پسابهای صنعتی و سعی در کنترل آنها از اساسیترین اقدامات لازم در این زمینه میباشد. صنعت نفت در کشور ما و دنیا یکی از صنایع مادر و کلیدی بوده که به دلیل نقش مهم آن در تأمین انرژی صنایع دیگر و تولید مواد اولیه بسیاری از صنایع، از اهمیت خاصی برخوردار است.
اما با وجود اهمیت آن، این صنعت یکی از صنایع آلوده کننده محیط زیست نیز تلقی می گردد جهت بررسی فعالیت این بخش و اثرات ناشی از آنها، به بررسی میزان فلزات سنگین موجود در پساب پتروشیمی با اندازه گیری سرب، روی، کادمیوم و نیکل به عنوان فراوانترین و خطرناکترین فلزات سنگین پرداخته شد. بنا بر این میزان فلزات سنگین در پساب خروجی از اهمیت بالای برخوردار بوده که لزوم برنامه ریزی برای کنترل آنها ضروری میباشد.ما در این کار تحقیقاتی به طراحی یک نانو سنسور برای شناسایی و اندازه گیری آلاینده فلز سنگین نیکل موجود در پساب پتروشیمی میپردازیم.
-1مقدمه:
ساخت الکترودهای اصلاح شده یکی از چالشهای همیشگی در دانش شیمی به ویژه شیمی تجزیه میباشد ،که با در نظر گرفتن سادگی ساخت، کاربردی بودن و ارزان بودن روش میتوان به چنین حسگرهایی پی برد . الکترودهای اصلاح شده شیمیایی نگرش جدیدی به سیستمهای الکترودی است این الکترودها به قرار دادن یک معرف در روی سطح با هدف استفاده از رفتار آن معرف در سطح اصلاح شده مربوط میشود.
این چنین تعویض عمدی سطوح الکترودی، می تواند بسیاری از مشکلات الکتروشیمی تجزیهای را از بین ببرد و پایهای را برای کاربردهای جدید تجزیهای و وسایل حسی مختلف فراهم سازد که علم شیمی و مهندسی شیمی را به هم مرتبط کند. فنون الکتروشیمیایی تجزیه، تأثیر متقابل شیمیایی و الکتریسیته، یعنی اندازه گیری کمیتهای الکتریکی، مانند جریان، پتانسیل،بار و ارتباط آنها با پارامترهای شیمیایی را شامل میشوند.
چنین استفادهای از اندازه گیریهای الکتریکی برای اهداف تجزیهای،گستره وسیعی از کاربردها را به وجود می آورد که بررسیهای زیست محیطی،کنترل کیفیت صنعتی، یا تجزیههای زیست پزشکی را در برمی گیرد.پیشرفتها از اواسط 1980، شامل توسعه الکترودهای بسیار ریز، طراحی سطوح تماس مناسب و تک لایههای مولکولی، تلفیق اجزاء زیستی با انتقال دهندههای الکتروشیمیایی، سنتز یونوفورها و گیرنده های مولکولی و کاوشگرهای جریانی کارآمد،به افزایش قابل توجه در فراگیر شدن روشهای الکتروشیمیایی تجزیه وگسترش آن در قلمروجدید منتهی شده است.[6]
حسگرها ابزارهایی هستند که تحت شرایط خاص،از خود واکنشهای پیشبینی شده و مورد انتظار نشان می دهند.شاید دماسنج را بتوان جزء اولین حسگرهای که بشر ساخت به حساب آورد.اندازه گیری دقیق پارامترها در مقیاس بسیار ریز - نانو - ، از قبیل تغییرات فیزیکی یا حضور گونه های شیمیایی مستلزم استفاده از حسگرهایی در مقیاس نانواست.
در نانو حسگرها از عناصر حسگری درمقیاس نانو استفاده می کنند که حساسیت این نوع از نانو مواد به حد کافی بالا میباشند .همچنین موادی که ازنانو حسگرها ساخته میشوند بایستی دوام و استحکام بالا و خواص الکتریکی خوبی داشته باشند.با پیشرفت علم در دنیا و پیدایش تجهیزات الکترونیکی و تحولات عظیمی که در چند دهه ی اخیر و در خلال قرن بیستم به وقوع پیوست،نیاز به ساخت حسگرهای دقیقتر،کوچکتر وداری قابلیتهای بیشتری شد.
حسگرهایی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند،دارای حساسیت بالایی هستند به طوری که به مقادیر ناچیزی از هر گاز، گرما یا تشعشع حساسند.بالا بردن درجه حساسیت، بهره و دقت این حسگرها نیاز به کشف مواد و ابزارهای جدید دارد .با آغاز عصر نانو فناوری، حسگرها نیز تغییرات شگرفی داشتهاند.حسگر انواع مختلفی دارند که هر کدام کاربردهای متنوعی نیز دارند.[5]
-2انواع حسگرهای شیمیایی:
حسگرهای شیمیایی را بر اساس مبدل به کار رفته برای تبدیل تغییر شیمیایی به یک سیگنال قابل پردازش، به چهار دسته تقسیم بندی میکنند:حسگرهای گرمایی، حسگرهای جرمی، حسگرهای الکتروشیمیایی - پتانسیومتری، آمپرومتری، هدایت-سنجی - وحسگرهای نوری. 1 - 2 کاربردهای بیولوژیکی و دیگر کاربردهای الکترودهای نانو ساختار با خواص منحصر به فرد: طی 30 سال اخیر،اصلاح سطح الکترودها برخی کنترلها روی چگونگی تعامل الکترودها با محیطشان را فراهم کرده، که یکی از جدیترین مطالب مورد تحقیق در زمینه الکتروشیمی شده است. درحالی که سابقاً عملکرد یک الکترود به محلولی که درون آن قرارگرفته ، به مادهی تشکیل دهنده الکترود و به میزان پتانسیل بکار گرفته روی سطح آن محدود شده بود،قابلیت اصلاح شیمیایی الکترودها،یک مسیر موثر و همواری برای تنظیم عملکردشان به وجود آورده است.
این امر به ویژه برای رشته شیمی الکتروشیمی و آنالیت یکی موضوع بسیار مهمی میباشد8]،[9، رشتهای که در آن، » اصلاح« روشهایی برای ارائه گزینش پذیری بالا، مقاومت در مقابل آلودگی و رسوب، تمرکز روی اجزاء و گونهها، بهبود بخشیدن خواص کاتالیزوری[10]،محدود کردن اختلالات در یک نمونه پیچیده[11]، مانند یک سیال آلاینده ارائه نموده است، و همچنین تأثیر بسزایی بر تحقیقات در زمینه تبدیل انرژی12]،[13 و ذخیره سازی آن، محافظت از خوردگی[14]،الکترونیک مولکولی16]،[15،وسایل الکتروکرومیک[17]و تحقیقات بنیادی در زمینه پدیدههای تأثیر گذار بر فرآیندهای الکتروشیمیایی،داشته است.[18]
در سالهای اخیر،این تغییر و تحول در زمینه مناسب سازی سطوح الکترود،به طوری که الکترود دارای خواص منحصر به فردی شود،در طول فرآیند اصلاح با سرعت بیشترین فوقالعاده،با پیشرفتهایی در امر ساخت و تولید نانویی،ادامه یافته است.در مفهوم کلیتر آن، الکترودهای با ساختار نانو رامی توان به عنوان کنترل کننده ساختار یک الکترود در مقیاس نانو در نظر گرفت؛خواه در آن ازنانو مواد،روشهای نمونه یابی، اصلاح تک لایههای آلی سطوح الکترود و یا از اصلاح لایههای هیبریدی شامل نانو مواد و تک لایههای آلی، استفاده شده باشد.
