بخشی از مقاله
چکیده
دانشمندان و مهندسین آب در زمینه بحران جهانی آب با یکدیگر هم عقیده می باشند. در میان روش های موجود برای تصفیه آب در مناطق دورافتاده با جمعیت پراکنده، برخی روش های تصفیه آب نامتمرکز مانند سامانه های در نقطه مصرف مورد توجه قرار گرفته اند. در میان روش های موجود برای تصفیه آب، جذب سطحی به دلیل سهولت اجرا و طراحی، مناسب تر است. امروزه جاذب های طبیعی ارزان قیمت و سازگار با محیط زیست مورد توجه قرار دارند. رس نیز با پیشینه ی کهن تاریخی، در این دسته از جاذب ها قرار می گیرد.
فن آوری نانو، دستیابی به نانورس با خواص بارزتر و مؤثرتر از رس، به شکل ارزان و فراوان را مهیا کرده است. در این پژوهش گرانول های ترکیب 50درصدی رس و نانورس، با میانگین قطر 5 میلی متر، به صورت دست ساز تهیه و به مدت 7 ساعت در کوره 1000درجه سانتیگراد قرار گرفت.150گرم از این گرانول ها، در یک سیستم بسته، در مجاورت300 میلی لیتر نمونه آب آلوده ی سنتز شده در آزمایشگاه، قرار داده شد.
پس از زمان ماند 24ساعت، پارامترهایی مثل کاتیون ها و فلزات سنگین - سرب و ارسنیک - ،آنیون ها - نیترات - ، کدورت، هدایت الکتریکی و آلودگی میکروبی - کلی فرم ها - اندازه گیری شد. هر 150گرم گرانول، سرب را به میزان 0/44میلی گرم در لیتر و با راندمان 88درصد جذب نمود؛ در کاهش نیترات، ارسنیک، کدورت و هدایت الکتریکینسبتاً مؤثر و بر حذف آلودگی میکروبی، بی اثر بود.
مقدمه
کارشناسان و صاحب نظران در زمینه بحران جهانی آب با یکدیگر هم عقیده می باشند. در گزارش وضعیت آینده پروژه میلنیوم - هزاره - سازمان ملل متحد آمده است که بیش از 700 میلیون نفر در سراسر جهان از کمبود آب رنج
می برند و اگرکاری در این زمینه صورت نگیرد، این مقدار تا سال 2025 به سه میلیارد نفر افزایش پیدا خواهد کرد. تخمین زده می شود که مصرف آب در جهان هر بیست سال دو برابر می شود؛ با این حال افزایش میزان تولید آب به اندازه ای نیست که این افزایش تقاضا را پاسخ دهد.
بنا بر گزارش سازمان ملل حداقل 1/1میلیارد نفر در دنیا از دسترسی به آب سالم محروم بوده و حدود سه میلیارد نفر نیز به سیستم ابتدایی جمع آوری و تصفیه فاضلاب دسترسی ندارند. بیش از نیمی از بیمارانی که در کل دنیا در بیمارستان ها بستری هستند، از بیماری هایی همچون مالاریا، وبا، شیستوزومیازیس و ملانما رنج می برند که از طریق آب منتقل می شوند. روزانه هزاران کودک در اثر ابتلا به بیماری های مرتبط با آب از بین می روند. در برخی مناطق جهان وجود مواد سمی همچون آرسنیک و سرب در آب های زیرزمینی یک تهدید فزاینده به شمار می رود
دانشمندان و مهندسین آب هم سو با افزایش رشد مصرف آب در جهان در حال تحقیق در مورد افزایش کیفیت آن با توجه به رعایت مقررات و استانداردهای سخت گیرانه هستند و شبکه های نوین و بهینه توزیع را به عنوان جایگزینی برای واحد های متعارف تصفیه آب بزرگ و متمرکز ارائه نموده اند که بر توزیع و ایجاد استراتژیک سیستم های تصفیهنسبتاً کوچک بسیار موثر در محل های خاص در شبکه های موجود تامین آب دلالت دارد. چنین سیستم های تصفیه آب اقماری جرنسبتاًَیان کم آب را تصفیه کرده و از فن آوری های پیشرفته تصفیه استاندارد موجود در طبیعت نظیر جداسازی توسط غشاء مقاوم به ته نشینی لجن با قابلیت انتخابی بالا، جاذب های غربالی پلیمری و مولکولی سفارشی شده، اکسیداسیون فوق بحرانی آب و غیره استفاده می کنند تا نیازهای دسته های جمعیتی موجود در واحد های مسکونی، مجتمع های آپارتمانی و مناطق تجاری را برطرف کنند.
صافی های سفالی یکی از گزینه های معرفی شده به عنوان یک سامانه در نقطه مصرف می باشد. این صافی ها حدود ده ها سال است که توسط برخی از مؤسسات و سازمان ها در نقاطی از جهان مانند هند، نپال، نیکاراگوئه و غیره که دارای اجتماعات کوچک و پراکنده فراوان هستند، مورد استفاده قرار می گیرند و توانسته اند تا حد زیادی اطمینان مصرف کنندگان را جلب نمایند.
بر خلاف رویه گذشته که دولت ها نیازهای جدید آب را با فراهم نمودن تکنولوژی های نوین، ایجاد ظرفیت های تازه و توسعه شبکه آبرسانی تامین می کردند، امروزه سیاستگزاران منابع آب، برای مقابله با چالش های ناشی از کمبود آب در جستجوی راه هایی هستند که ضمن بهبود کیفیت از نظر بهداشتی، مصرف کننده را به صرفه جویی هر چه بیشتر ترغیب نماید. از جمله این راهکارها استفاده از سامانه های در نقطه مصرف و در نقطه ورود می باشد
شواهد تاریخی- فرهنگی حاکی از آن است که کاربرد رس در ساخت ظروف سفالی از دیرباز در جوامع مختلف جهان رایج بوده و همواره این اعتقاد وجود داشته که آب موجود در این نوع ظروف سالم تر و گوارا تر از نمونه های دیگر است. با توجه به کمبود منابع آب آشامیدنی و هزینه بالای طرح های تامین آب در اجتماعات کوچک، امروزه سامانه های ساده و ارزان قیمت تامین آب سالم مورد توجه قرار گرفته که از این گروه، استفاده از رس با توجه به خواص منحصر به فرد، قیمت ارزان و در دسترس بودن در سراسر جهان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. نتایج و شواهد مطالعات مختلف حاکی از آنست که رس به نحو چشمگیری در بهبود برخی از خصوصیات آب مثل کاهش کدورت و رنگ، جذب فلزات سنگین و کاهش قابل ملاحظه COD وBOD5 موثر است.
از سوی دیگر، پیشرفت های قابل ملاحظه ای که امروزه در زمینه نانوتکنولوژی صورت گرفته، ماده ای نوین به نام نانورس را به جهان عرضه داشته است که افق های روشنی را در زمینه های کاربردی مختلف از جمله محیط زیست و تصفیه آب و فاضلاب روشن ساخته است. نانورس ها شامل صفحات کوچک و نا منظم رسی هستند که درحدود 1نانومتر ضخامت و100 نانومترقطردارند. نانورس ها سطح ویژه ای در حدود 750 مترمربع بر گرم دارند که این ویژگی باعث می شود خصوصیات رس معمولی تا حد چشمگیری افزایش یافته و کارآیی آن را چندین برابر سازد.
تاکنون مطالعات مختلف کاربرد رس و یا نانورس را به صورت صافی ها، فیلترهای سرامیکی، لوله های سفالی و یا ظروف گِلی مورد بررسی قرار داده اند.
Rajani Srinivasan در سال 2011 تحقیقات مفصلی در زمینه استفاده از رس طبیعی و کامپوزیت های آن برای حذف آلودگی دهای بیولوژیکی، آلی و غیرآلی از آب آشامیدنی انجام داد و بر قابلیت های منحصر به فرد و کاربرد ساده این دسته از مواد تاکید نمود.
در کنار روش های مختلف تصفیه، جذب سطحی برای حذف آلودگی های آلی و غیرآلی موجود در آب مورد استفاده وسیعی قرار گرفته است. گروهی از جاذب ها که اخیرا توسعه زیادی یافته اند، پلیمرهای نانو کامپوزیت رس هستند که به نحو موثری در جذب و حذف آلاینده های آب کارآیی دارند. Emmanuel I. Unuabonah و همکاران در بررسی هایی که در سال 2014 انجام دادند نشان دادند که این مواد نسبت به رس خالص و معمولی بسیار ساده تر احیا می شوند و دارای قابلیت جذب بالاتر و طول عمر بیشتر در مقایسه با رس خالص هستند. بنابراین این مواد پتانسیل عالی در تصفیه بسیار موثر آب و فاضلاب را دارا هستند
T.Undabeytia و همکاران در سال 2014 نشان دادند که اثر آنتی باکتریال پلیمر رس نتیجه جذب مونومرهای کاتیونی روی سطح رس هست که در نتیجه یک پتانسیل سطحی مثبت در کمپلکس و جذب بار مخالف می باشد.کمپلکس های پلیمر رس برای باکتری ها سمی تر از پلیمرها به تنهایی هستند و بازده حذف صد در صد باکتری ها در سه لیتر آب را داشتند در حالی که همین مقدار از گرانول های کربن فعال به سختی باکتری های پنج لیتر آب را حذف می کند
الف. عرفانی جاودانی و همکاران در پژوهش خود در سال 1388 نشان دادند که استفاده از نانورس، فلزات سنگین از جمله سرب و روی موجود در فاضلاب های صنعتی را تا حد قابل قبول و موثری کاهش می دهد. آن ها استفاده از نانورس را یکی از بهترین گزینه ها به عنوان یک ماده سازگار با محیط زیست و با صرفه اقتصادی، در حذف فلزات سنگین از آب و فاضلاب معرفی می کنند. بتن حاوی نانورس به صورت بسیار موثری فلز سنگین سرب را از غلظت های مختلف محلول های آلوده به سرب حذف می کند
