بخشی از مقاله
چکیده :
از آنجائیکه استفاده بسیاری از آبهای نامتعارف سطحی - شور یا فاضلابها - بدلیل کیفیت پایین آنها در کشاورزی و کشتهای آبی محدودیتهایی به همراه دارد ، لیکن بدلیل کاهش کمیت و کیفیت منابع آبی استفاده صحیح از این آبها اجتناب ناپذیر می باشد . در همین ارتباط می توان بدون استفاده از مواد شیمیایی گران قیمت ، کیفیت آب را با روشهای جدید فناوری نانو بهبود بخشید .
بطوریکه بطور مثال جهت حذف میکروارگانیزمهای بسیار ریز در فاضلابها از کلر بعنوان ماده ضدعفونی استفاده می شود که در این حالت ترکیبات آلی بسیاری در آب بوجود خواهندآمد که حاصل واکنش کلر با آلاینده های شیمیایی می باشد و از نظر زیست شناسی تجزیه ناپذیر و سمی می باشند و نمی توان آنها را از آب حذف نمود و وقتی به محیط زیست منتقل شوند مشکلات بسیاری را هم برای محصول و هم برای محیط ایجاد می کنند
با استفاده از فرایند جدید تصفیه نانو کاتالیزوری خورشیدیکه جایگزین روشهای قبلی در تصفیه آبهای سطحی می گردد می توان با آلودگیهایی مانند وبا که منشاء موجودات ریز و ترکیبات آلی دارند مقابله نمود و آبهای سطحی مشکوک را به یک منبع آب مناسب آبیاری کشاورزی یا آبزی پروری تبدیل کرد .مکانیزم تصفیه آب در این روش بدین صورت است که بطور طبیعی میکروارگانیزمها ترکیبات شیمیایی بزرگ را متابولیز نموده و خود تکثیر می شوند
بنابراین با استفاده از نوعی انرژی - اشعه - UV خورشید بهمراه کاتالیزورهای نوری انرژی لازم جهت تجزیه این میکرو ارگانیزمها تامین می شود . بطوریکه انرژی تولید شده از واکنش سلولهای کاتالیزوری نوری می تواند موجودات زنده ریز را کشته و ترکیبات را تجزیه کند و در نتیجه آبی قابل استفاده وتمیز به محیط زیست آبزیان و کشاورزان تحویل دهد. از آنجائیکه کاتالیزورهای نوری خورشیدی موارد کاربرد متنوع دیگری نیز دارند و از آنها درتولید انرژی خورشیدی ارزان قیمت می توان استفاده نمود،فرایند تصفیه آب بسیار مقرون به صرفه خواهد بود.
مقدمه:
استفاده از آبهای نا متعارف در آبیاری مزارع از دیر باز مورد توجه ساکنان مختلف مناطق کم آب بوده است و گاهی فعالیتهایی نیز توسط سفال ، کوزه و حتی پارچه و الیاف مختلف جهت تصفیه این آبها صورت می داد . امروزه این فعالیتهاتوسعه بیشتری یافته بطوریکه با کمک فنĤوری نانو بسیاری از مشکلات قبلی خود را حل نموده است و در صدد انقلابی نوین در جهت رفع اصولی موانع سد راه خود می باشند .
ایرانیان قدیم در قرنهای چهارم تا هفتم هجری از نانو ذرات نقره و مس برای روکش سفالهای خود استفاده می کرده اند بطوریکه تصاویر 1TEM ارائه شده در این مقاله ، حاکی از پخش شدن نانوذرات هم اندازه باقطر بیست نانومتر در پایه سفالهاست .البته در آن زمان ضرورت استفاده از این فنĤوری در تصفیه فاضلابها مشهود نبوده است ،لیکن امروزه با افزایش جمعیت شهرها و کاهش منابع آبی قابل استفاده آبیاری مزارع این ضرورت احساس شده و بسیاری از کشورها وارد این فنĤوری شده اند .
امروزه ایرانیان از این عرصه جدید عقب نمانده اند. بطورمثال در دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق به ساخت نانوالیافهایی شده اند که قادر است در تصفیه فاضلابها کمک بسزایی نماید [2].در امریکا نیز محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی ، پیشرفتهای چشمگیری در توسعه روشهای مبتنی بر فنĤوری نانوبرای تولید لایه های الیافی نانو انجام داده اند . دکتر هاینستروزا استادیار دانشکده مهندسی شیمی این دانشگاه الیاف مقاومی ساخته اند که قادرند به ضخامت بیست نانومتر بر روی مواد دیگر نشسته و مولکولهایی را که از لایه ها می گذرند را کنترل نمایند که به این عمل انتقال انتخابی گفته می شود . این نانو لایه ها بوسیله نیروی الکتروستاتیکی قویی به مواد دیگر می چسبند
رویکرد جدید نانو فنĤوری ، همگراکننده حوزه های مختلف علوم فنی مهندسی ، آبیاری ، ماشین آلات ، صنایع غذایی ، کشاورزی ، محیط زیست ، علوم پزشکی، بیوتکنولوژیکی و علوم پایه بوده و کاربردهای بسیار فراوانی دارد
امروزه استفاده از آبهای نامتعارف در آبیاری مزارع کشاورزی با کمک علم نانو فنĤوری به چندین روش امکانپذیر است -1. استفاده از نانو فیلترها -2 استفاده از نانو کاتالیزورها -3 استفاده از نانوبیوفیلترها -4 استفاده از نانو کاتالیزورهای خورشیدی و غیره که در این مقاله بیان تمامی آنها ممکن نمی باشد . این روشها در کشورهای مختلف دنیامانند : امریکا ، استرالیا ، ایتالیا در قالب پروژه های مختلف دانشگاهی در دست مطالعه و بررسی می باشند که در این مقاله به آنها اشاره خواهد شد .
مواد و روشها :
تاکنون مواد مورد استفاده در تصفیه نهایی آبهای نامتعارف عبارت بودنداز : مواد شیمیایی ، کاتالیزوری و بیوشیمیایی که در سطح غیر نانو مورد مطالعه و بررسی قرار می گرفتند لیکن با کمک علم نانوتکنولوژی راندمان و عملکرد تجهیزات دقت بسیاری پیدا نموده و هزینه های عملیات تصفیه را به مقدار زیادی کاهش داده اند . هر چند مطالعات صورت گرفته در حد آزمایشگاهی و حداکثر در حد پایلوت بوده است
لیکن بدلیل توجه فراوانی که در سالهای اخیر به این فنĤوری در حیطه کشاورزی شده است سرمایه گذاریهای کلان بر روی این امر نشان دهنده تحول عظیمی در آینده ای نزدیک در تمامی زمینه های زندگی بشری خواهد بود ، بطوریکه هم اکنون نیز از این علم در دنیا در تولید قطره چکانهای تنظیم کننده فشار آب و مقاوم در مقابل نفوذ ریشه و همچنین در تولید لوله های رسی و پلاستیکی تراوا استفاده می شود بگونه ایکه توانسته راندمان آبیاری را از 30-40 درصد به 90-93 درصد افزایش دهد که با توجه به اینکه 94 درصد منابع آبی کشور در بخش آبیاری مزارع کشاورزی مصرف می شود و خشکسالی های پی در پی در کشور نیز دست یابی به حدود 2240 میلیارد متر مکعب آب را در سال یکهزارو سیصدو هشتادوپنج بسیار مشکل می سازد
