بخشی از مقاله
چکیده
پدیده ی گرد و غبار به عنوان یکی از مشکلات جدی در برخی نقاط جهان و در سال های اخیر از جمله مهم ترین مخاطرات کشور بوده است. ایران به دلیل قرارگرفتن در بین سرزمین های خاص و نیز عواملی چون تغییر اقلیم منطقه، خشکسالی و بیابان زدایی گرفتار این پدیده است. در کنار استفاده از تمهیدات محیطی در جهت کاهش و مقابله با انتشار ریزگردها، از تکنولوژی های نوین نیز می توان در زمینه ی کنترل شرایط محیطی استفاده کرد.
از جمله این تکنولوژی ها می توان از پوسته های هوشمند در ساختمان ها بهره برد که با کنترل شرایط نور و تهویه و تصفیه ی هوای پیرامون می توانند به ایجاد شرایط آسایش در داخل ساختمان کمک نمایند. دراین مقاله روش های هوشمند در ایجاد جداره های ساختمان به روش توصیفی از طریق مطالعه نمونه های موفق، استراتژی های طراحی معماری جهت کاربرد در محیط هایی که با معضل گرد و غبار روبرو هستند پیشنهاد گردیده است.
.1 مقدمه
از زمان برپایی آتش، آلودگی هوا با انسان بوده است ولی در دوران های مختلف به جنبه های متفاوتی از آلودگی اهمیت داده شده است.در مقیاس کوچک آلودگی های محلی که اثراتی از مزاحمت های ساده تا بیماری های خطرناک و دیرعلاج را باعث می شوند مورد توجه می باشند و در حد جهانی مسائلی مثل تخریب لایهاوزن، باران های اسیدی و گرمایش زمینمورد توجه و بحث است .
منشاء آلودگی های هوا در اوایل انقلاب صنعتی عمدتا صنایع و سوخت زغال سنگ بوده است و در قرن بیستم و بیست و یکم مسئولیت آلودگی هوا در شهرها با حمل و نقل درون شهری می باشد. سوخت های فسیلی در حمل و نقل صنعت از یک طرف و فرآیند های صنعتی با مصرف مواد خام و محصولات تولیدی از طرف دیگر از عوامل عمده آلودگی های دست ساز می باشند. - غیاث الدین، - 1385
اما امروزه یکی از مهم ترین بحران های زیست محیطی در مناطق خشک و نیمه خشک پدیده ی مخرب بیابان زدایی است که وقوع طوفان های گرد و غبار و حرکت ریزگردها از پیامدهای آن محسوب می شود. آلودگی هوا ناشی از ریزگردها می تواند منجر به ایجاد بیماری هایی مانند آسم، برونشیت، حملات قلبی و آلرژی های تنفسی شود. مطالعه فیزیکی و شیمیایی این ذرات نشان می دهد که دارای ترکیب پیچیده ای از عناصر شیمیایی و میکروارگانیسم های مضر هستند. خشکسالی،تخریب اراضی در اثر وقوع جنگ های منطقه ایی، احداث سد بر روی رودخانه های موجود، کشت غیراصولی و کاهش پوشش گیاهی منطقه، دلایل اصلی تشکیل پدیده ی گرد و غبار در سال های اخیر است.
در کنار استفاده از تمهیدات محیطی در جهت کاهش و مقابله با انتشار ریزگردها،از تکنولوژی های نوین نیز می توان در زمینه ی کنترل شرایط محیطی وکنترل هوای در معرض افراد استفاده کرد. یکی از این روش ها، استفاده کردن از فیلترهایی است که قابلیت جذب ذرات و آلودگی های معلق در هوا را دارا می باشد. ، فتوکاتالیست ها ، مواد پاک کننده محیطی هستند ، که می توانند آلودگی های محیطی متعددی را از طریق اکسیداسیون با استفاده از نور خورشید یا نور مصنوعی - خصوصا اشعه ماورای بنفش - بعنوان یک منبع انرژی نابود کنند.
فتوکاتالیست ها فقط آلودگی را حذف نمی کنند ، بلکه آنها را به محصولات سازگار با محیط زیست ، مثل آب یا دی اکسید کربن ، تبدیل می کنند. دی اکسید تیتانیوم یکی از بهترین فتوکاتالیست هاست که از آن برای حذف مواد آلی سمی ، انواع فلزات سنگین از آب و فاضلاب ، تصفیه آبهای آشامیدنی و تصفیه هوا استفاده می شود. دراین مقاله کوشش می شود که با شناسایی دی اکسید تیتانیوم روش های مختلف کاربرد آن در محیط معرفی گردد.
-1 نانو فوتوکاتالیست:
فوتوکاتالیست ها موادی هستند که در حضور نور - فوتو - از خود خاصیت کاتالیستی نشان میدهند. یعنی اگر این مواد در معرض تابش نور قرار گیرند، میتوانند سرعت انجام یک واکنش خاص را بدون دخالت در آن افزایش دهند. یکی از این مواد دی اکسید تیتانیوم است. هنگامی که دی اکسید تیتانیوم در معرض تابش اشعه ماورای بنفش، که در نور خورشید وجود دارد، قرار میگیرد.
تغییراتی در ساختار آن به وجود می آید که آن را به ماده ای بسیار فعال و بسیار آب دوست تبدیل میکند .اگر اندازه ذرات دی اکسید تیتانیوم تا حد چند نانومتر کوچک باشد، این ماده آنقدر فعال میشود که می تواند به طور کامل با آلودگی ها، لکه های چربی و مواد آلی - که در دیواره سلولی باکتری ها هم وجود دارند - روی شیشه واکنش داده و آن ها را به آب و دی اکسید کربن تبدیل کند. این واکنش، چسبندگی ذرات آلودگی را به سطح کاهش میدهد. - صمدپور، - 1390
-2 استفاده از نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید در جداره ها:
سطوح پوشیده شده با تیتانیوم دی اکسید چون قطبی هستند با مولکولهای آلودگی که معمولاً غیرقطبی هستند، پیوند ضعیف برقرار میکند. درنتیجه چسبندگی آلودگیها به این سطوح کم است و به همین دلیل سطوح پوشیده شده با کاتالیزور نوری کمتر آلوده میشوند. از طرفی تیتانیوم دی اکسید فعال شده توسط نور، در حضور اکسیژن و کمی رطوبت، رادیکالهایی تولید میکنند که قادر هستند ترکیبهای آلی را به مواد معدنی با چسبندگی کمتر تبدیل کنند.
همچنین به خاطر خاصیت فوق آب دوستی این سطوح، آب یک لایه هموار تشکیل می دهد که زیر آلودگی ها نفوذ میکند و به سهولت آنها را از روی سطح جابجا و حذف میکند. هرگاه مصالح پوشیده شده با تیتانیوم دی اکسید در بیرون از ساختمان که در معرض باران است قرار گیرند، آلودگی های آلی تجزیه شده و ذرات معدنی باقی مانده به آسانی توسط باران شسته میشوند، بنابراین نمای خارجی تمیز می شود - طایی و لندرانی، - 1394
.3 روش کار
نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید به عنوان کاتالیست تحت تابش اشعه ی ماورابنفش قرارگرفته و به عنوان یک عامل فتوکاتالیستی قوی برای تخریب آلودگی های هوا استفاده می شود. نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید با قراگرفتن در معرض تابش امواج ماورابنفش بارالکتریکی مثبت و منفی ایجاد می نماید که بر روی اکسیژن هوا و بخار آب تاثیر نموده و رادیکال های اکسیژن و هیدروکسیل در محیط تولید می گردند. این رادیکال ها باعث تجزیه شدن ترکیبات آلی شیمیایی و تبدیل آن ها به مواد بی اثر و کم خطر از قبیل دی اکسید کربن می گردد. - طایی و لندرانی، - 1394
