پاورپوینت فناوری نانو در صنعت آب وپساب

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

فناوري نانو در صنعت آب وپساب

اسلاید 2 :

مقدمه
محدوديت آب هاي بهداشتي
افزايش جمعيت
شهرنشيني
آلودگي هاي ناشي از صنعت
کاهش کيفيت آب
استفاده بيشتر از نانو تکنولوژي

اسلاید 3 :

نانو
تصفيه آب ارزان تر
موثرتر
بادوام تر
حذف وکنترل آلودگي هاي محيطي
جلوگيري از انتشار آلودگي وتصفيه آن
تکنولوژي سبز
ابزاري براي توسعه پايدار،از نظراقتصادي وبهره وري

اسلاید 4 :

فناوري نانوچيست؟

يک نانو متر، يک ميلياردوم متر يا 9-10متر است ، نانو تکنولوژي کاربرد علوم مختلف در مقياس نانو متري مي باشد.
به بيان ديگر ، دنياي فناوري نانو ؛ مجموعه تکنيک هايي است که ساخت ، مشاهده و اندازه گيري اشياء، ساختارها و سيستم هاي نانو مقياس را ممکن مي سازد .
به بيان برنامه پيشگام ملي آمريكا فناوري نانو عبارتست از:

1-توسعه علمي و تحقيقاتي در سطوح اتمي، مولكولي يا ماكرومولكولي، در محدوده اندازه هاي طولي از ۱ تا ۱۰۰ نانومتر.

2. ساخت و كاربرد ساختارها ، تجهيزات و سيستم هايي كه به علت ابعاد كوچك و يا متوسط خود داراي ويژگي ها و كاركردهاي نوين و منحصر به فردي هستند.

اسلاید 5 :

کاربرد فناوري هاي نانو در صنعت آب

ساخت سدها
حفاظت خطوط لوله انتقال آب
تصفيه آب و پساب ها
تصفيه و شيرين سازي آب

اسلاید 6 :

مقايسه فناوري هاي تصفيه آب
مراحل تصفيه در روش سنتي
پيش تصفيه
منعقدشدن ذرات
فلوکولاسيون
رسوب گذاري
گندزدايي
هوادهي
صافي کردن

اسلاید 7 :

هر کدام از فرايند ها به تنهايي قادر به از بين بردن آلاينده ها نيست
نصب ناسيسات فرآيندي وفرايندهاي متوالي،حمل ونقل سيستم ها را سخت ميکند.
استفاده از مواد شيميايي آب شرب را نا مطبوع ميکند.
کاهش بازدهي برخي فرايندها
حساسيت نسبت به شرايط فيزيکي و شيميايي
هزينه بهره برداري بالا
معايب شيوه سنتي

اسلاید 8 :

غشاهاي فيلتراسيون نانو متري به منظور افزايش بازيابي آب
روشهاي سازگار با محيط زيست جهت تصفيه آبهاي زير زميني به وسيله اجزاي معدني و آلي
نانو مواد براي بهبود كارايي فرايندهاي فتوكاتاليستي و شيميايي
نانو حسگرهاي زيستي جهت تشخيص سريع آلودگي آب
كابردهاي فناوري نانو درعرصه صنعت آب

اسلاید 9 :

توليد تانو کامپوزيت ها و دخل و تصرف در ساختار آنها براي جداسازي بساري از آلاينده ها نظيرجيوه وسرب
فناوري نانو در دو عرصه مفيد است:
توليد الکترود هايي با مساحت سطحي بالا که قادر به تامين آب شرب از دريا بامصرف انرژي کم

اسلاید 10 :

حذف آلاينده ها به کمک نانو
الف ) حذف آرسنيک
در اثرانحلال مواد معدني موجود در سنگها و خاکهايي که تحت تاثير عوامل فرساينده طبيعي قرار گرفته اند،در لايه هاي زمين پخش مي شوند.
حدمجاز آرسنيک
با 10 ميلي گرم در ليتر
WHOاستاندارد
آرسنيک
بي بو
بي مزه
سمي وسرطان زا
دردرازمدت باعث سرطان پوست،کليه،ريه ميشود

اسلاید 11 :

فن آوريهاي نوين براي حذف ارسنيک
: رزين مبادله يوني است که از يون هاي نيترات،پرکلرايد و کروم شش ظرفيتي ساخته شده است ArsenXnp1-
مزايا
انتخابگري بالا براي يون آرسنيک
عمر طولاني
کاربرد ساده
حذف آرسنيک از آب آشاميدني
حذف آرسنيک از پساب هاي صنايع وآب استفاده شده در برج هاي خنک کننده

2-نانو ذرات اکسيد روي: اکسيد روي توده اي نمي تواند آرسنيک را حذف نمايد ، در حاليکه نانو ذرات خواص کاتاليستي و جذبي مفيدي را از خود نشان داده اند. محققين براي ايجاد اين توده ها ، رزينهاي تبادل کاتيون را با يون هاي روي پر کردند، سپس آنها را سوزاندند ؛ در نتيجه گوي هايي از نانو ذرات کروي دي اکسيد روي با قابليت بالاي حذف آرسنيک بوجود آمدند.

اسلاید 12 :

ب ) حذف ذرات
نانو فيلتراسيون:يکي از کاربردهاي مهم نانو است که امکان جدا کردن ذرات از آب وتوليد آب تصفيه در مقياس انبوه را ميدهد. در اين روش غشاي موجود ، دو فاز همگن را از هم جدا نگه مي دارد و با جلوگيري از عبور ناخالصي ها , به صورت انتخابي سبب خالص سازي آب مي گردد. براي رسيدن به اين مقصود نيازمند استفاده از نيروي جلو برنده اي هستيم ،که اين نيرو مي تواند اختلاف فشار ، اختلاف دما ، اختلاف غلظت ، و يا حتي اختلاف پتانسيل باشد . با استفاده از نانوفيلترها ، مواد معدني لازم براي سلامتي انسان، در آب باقي مي ماند و مواد سمي و مضر از آن حذف مي شود.
در اين روش چهار نوع مختلف غشا قابل ذکر است:
ميکرو فيلترها ، اولترافيلترها ، نانوفيلترها، فيلترهاي اسمز معکوس

اسلاید 13 :

ج )حذف رنگ
ظاهر
توليد تري هلومتان ها خطرناک مثل (CHCl3)
رنگ ها بايد زدوده شوند
(CHCl3)
ترکيب با کلر
کلروفرم و ديگر ترکيبات هالوژنه مضر و سرطان زا را تشکيل ميدهد
رنگ آب
ناشي از وجود اسيدهاي معدني با جرم مولکولي 800 -50000gr/mol است .
اسيدهاي مذکور در اثر تجزيه مواد آلي موجود در آب حاصل مي شوند. اغلب روشهاي متداول براي تصفيه آب قادر به جداسازي مواد فوق نيستند ، ليکن با استفاده از غشاهاي نانو مي توان تا 99 درصد اين گونه مواد را به سهولت از آب جدا کرد.

اسلاید 14 :

د ) حذف نيترات
استفاده از 4 gr/lit نانوذرات آهن با قطر 10-100 nm ( متوسط 25 نانومتر ) و سطح ويژه 0/31 m2/gr در حذف نيترات از محيط هاي آبي ، راندمان حذف بسيار بالايي داشته بطوريکه غلظت هاي اوليه 300-50 ميلي گرم بر ليتر در طي 3 ساعت به 5- 4 ميلي گرم بر ليتر رسيده است. در اين فرآيند pHبعنوان پارامتري اساسي ، احياء نيترات را کنترل کرده بطوريکه در pH<4/5 طي 3 ساعت تغييري در غلظت نيترات مشاهده نشده است . کنترل pH با تزريق اسيد در طي واکنش در محدوده 4-2 باعث افزايش سرعت و راندمان واکنش ميشود.

اسلاید 15 :

هـ )حذف فلزات سنگين و مواد آلي
TiO2
براي اکسيد کردن آلاينده هاي آلي
براي جذب فلزات سنگين در مکان هاي آلودهبه صورت دام هاي نانو مقياس
رفع آلاينده ها ؛ ويروس ها و مواد شيميايي آلي خطرناک

ذرات نانو با سطوح مناسب ( ليگاندها و معرف ها ) مي توانند براي جداسازي فلزات سنگين و براي غير فعال کردن سطوح آلوده استفاده شوند.

نانو ذره TiO2روي زير لايه هاي مناسبي پوشش مي دهند و در حوضچه هاي تحت تابش نور فرابنفش قرار مي دهند در اثر تابش نور فرا بنفش ، ماده خاصيت اکسيد کنندگي پيدا کرده و مواد آلي را به آب و دي اکسيد کربن تبديل و برخي اسيدهاي معدني را تجزيه مي کند. پساب آلوده به مواد نفتي بعد از 7 روز کاملا تجزيه شده است. البته براي بهبود اثر بخشي نانو ذرات اکسيد تيتانيم ميتوان از Fe و Er نيز استفاده کرد ، که بر اثر اين تلقيح عمل اکسايش تحت تابش هايي با طول موج بلندتر و ناحيه قابل مرئي انجام مي شود.

اسلاید 16 :

ديگرساختارها وکاربردهاي نانو در تصفيه آب
زئوليت
کريستالهاي جامدي
ابعاد ميکرو
از سيليکون ، آلومينيوم و اکسيژن تشکيل شده ان
زئوليت ها قادر به حذف مواد آلي خطرناک و همچنين يون هاي فلزات سنگين از آب ميباشند.

اسلاید 17 :

پليمرها
قادر به کاهش غلظت آلاينده هاي آلي رايج در آب تا حد ppt مي باشند
در ساخت اين پليمرها اندازه هاي روزنه ها در حدود nm 102- 507 کنترل شده اند
قدرت حذف مواد آلي با اين روش تا 100000 برابر کربن فعال بيشتر است
اين روش مي تواند براي تهيه آب تصفيه شهرها و يا دوباره در چرخه قرار دادن آبهاي صنعتي مورد استفاده قرار گيرد.

اسلاید 18 :

نمک زدايي به روش حرارتي:ابتدا آب را مي جوشانند و پس از دوباره متراکم و سرد کردن بخار ، آب حاصل، نسبتا خالي از نمک ها مي باشد.
نمک زدايي به روش غشايي:

با استفاده از نيروي جلوبرنده ، مانند ايجاد اختلاط و يا فشار ميتوانيم آب تصفيه شده را از آب خام ورودي بدست آوريم. در اين روش آب شور داغ را روي ورقه نازکي از غشاي داراي حفرات ريز موسوم به نانو حفره مي ريزند. اين حفره ها آنقدر کوچک هستند که فقط بخار مي تواند از آنها عبور کند و آب، مايع، نمک ها و مواد معدني ديگر در پشت غشا باقي مي مانند. در طرف ديگر غشا محفظه هايي از آب سرد قرار دارد که بخار با عبور از آن دوباره به مايع تبديل مي شود. در معرفي غشاها گفته شد فيلترهاي RO تمام نمکهاي حل شده در آب را حذف مي کنند ، در حاليکه فيلترهاي NF يا همان نانو فبلتر ها با ايجاد حالت انتخابي در جذب مواد به ما ، حق انتخاب بيشتري در توليد آب با کيفيت مورد نظر را مي دهند.

نمک زدايي :
خروج نمک هاي محلول در آب توسط غشا و يا حرارت را نمک زدايي گويند.

اسلاید 19 :

نانو ذرات مغناطيسي در تصفيه آب :
براي از ميان برداشتن آلاينده هاي آلي و حذف نمک ها و فلزات سنگين بسيار مناسب است.
مزیت: نانوذرات مغناطيسي با استفاده از يک ميدان مغناطيسي خارجي جذب ميشوند که اين خاصيت آنها را براي استخراج نمونه در آناليز شيميايي مفيد ميسازد، زيرا هيچ نيازي به سانتيريفيوژ کردن و فيلتراسيون نمونه بعد از استخراج نيست

fe3o4از روش همرسوبي
سطح نانوذرات را به منظور استخراج و حذف آلايندهها اصلاح می کند.
همچنين مقادير ناچيز يونهاي فلزي و داروها را در محيطهاي آبي و نمونههاي بيولوژيکي استخراج واندازهگيري کردهاند
درنهايت هم به طور موفقيتآميزي،يونهاي فلزي و رنگدانهها را ازپسابهاي صنعت نساجي حذف کردهاند.

اسلاید 20 :

کاربرد نانودرتصفيه فاضلاب هاي شهري و صنعتي

الف)رديابي و ارزيابي آلودگي :
نانو تيوپ هاي کربني: ساختارهاي حلقوي تو خالي از اتم هاي کربن ، دارای خواص فلزي يا شبه رسانايي، تغيير حالت با حل شدن در بعضي حلال هاي آلي توسط گروه هاي عملکردي متفاوت جهت جفت کردن واکنش و حلاليت آلاينده ، عمل رديابي آلودگي را امکانپذير سازند

ب ) حذف آلاينده هاي آلي با استفاده از نانو ذرات TiO2