ارتقای مقاومت سازه‌های آبی با فناوری نانو

فناوری نانو و صنعت آب و فاضلاب(3)

قسمت اول ،  قسمت دوم

تنها منبع آب شیرین، آب برف و باران سرازیر شده از کوه‌ها است که توسط نهرها و رودخانه‌های طبیعی به جریان می‌افتد و در امور آبیاری زمین‌های برای کشاورزی و آشامیدن بکار می‌رود.با توسعه فناوری نانو در صنعت آب و فاضلاب، می‌توان شگرف در تأمین آب مصرفی و بخش‌های مرتبط با آن به وجود آورد.

ارتقای مقاومت سازه‌های آبی با استفاده از فناوری نانو

امروزه پیشرفت‌های چشمگیر در صنعت و فناوری بتن و نوپا بودن فناوری نانو ایجاب می‌کند تا در زمینه مصالح و روش‌های ساختمانی، امکان تولید و دستیابی به بتن‌های مبتنی بر فناوری نانو، به صورت کاربردی فراهم شود. بهره گیری از فناوری نانو در مواد سازنده سازه‌های آبی همچون سدها می‌تواند تأثیر قابل ملاحظه‌ای در افزایش مقاومت و طول عمر سازه‌های داشته باشد. به کارگیری برخی نانوذرات از جمله نانوذرات سیلیس در سازه‌های آبی، افزایش سرعت حرکت سیال و بهبود خواص مکانیکی بتن حاوی این نانوذرات نسبت به نمونه‌های بتنی دیگر را به دنبال خواهد داشت.

نقش نانوفتوكاتالیست ها در پاکسازی آلاینده ها از آب

همان طور که می دانیم فتوكاتالیست ماده‌ای است كه در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز یك واكنش شیمیایی شود، در حالی كه خود ماده، دست خوش هیچ تغییری نشود. فتوكاتالیست‌ها مستقیماً در واكنش‌های اكسایش و كاهش دخالت ندارند و فقط شرایط موردنیاز برای انجام واكنش‌ها را فراهم می‌كنند.

TIO2 (با گستره اندازه بین خوشه‌ها تا كلوئیدها – پودرها و تك بلوهای بزرگ)، نزدیك به یك فتوكاتالیست ایده‌آل است و تقریباً تمامی این خصوصیات رادارد. تنها استثناء آن این است كه نور مرثی را جذب نمی‌كند. نانو ذرات دی اكسید تیتانیم، بر سطح زیرلایهای مناسبی از جمله شیشه و یا تركیبات سیلیسی، پوشش داده می‌شوند و در حوضچه‌های تحت تابش نور ماوراء بنفش، قرار می‌گیرند.

بسیاری از آلاینده‌های موجود در آب‌های صنعتی كه TIO2 آن‌ها را با آب و دی‌اكسید كربن تبدیل می‌كند عبارتند از: آلكان‌ها، آلكن‌ها، آلكین‌ها، اترها، آلدئیدها، الكل‌ها، تركیبات آمینی، تركیبات سیانیدی، استرها و تركیبات آمیدی.

کاربرد مواد نانوحفره ای درصنعت آب

مواد نانو حفره ای به عنوان یک زیر مجموعه مواد نانو ساختار با دارا بودن سطح منحصر به فرد، شکل ساختمانی و خواص حجمی در زمینه های مختلف از جمله، فرایندهای تعویض یونی، جداسازی، کاربردهای کاتالیستی، ساخت حسگرها، ایزولاسیون ملکولی های زیستی و خالص سازی کاربرد دارند.

به طور کلی مواد نانو حفره ای را می توان براساس دامنه قطر منافذ نانویی به سه دسته میکروپور، مزوپور و کاروپور تقسیم نمود. براساس سیستم آیوپاک، حفره های مواد میکروپور دارای قطری کمتر از 2 نانومتر می باشند. مزوپورها دارای حفره های به قطر بین 2 تا 50 نانومتر و ماکروپورها دارای حفره هایی با قطر بیشتر از 50 نانومتر هستند.

مواد نانوحفره ای را می توان براساس جنس، از قبیل آلی یا معدنی، سرامیک یا فلز و یا خواص آنها دسته بندی نمود. در سیستم های پلی مری، سرامیکی و یا کربنی نیز مشابه این چنین حفره هایی دیده می شود که البته شکل حفره ها در آن متفاوت هست. در واقع جنس ماده، شکل حفره ها، اندازه آنها و توزیع و ترکیب حفره ها است که در نهایت مشخص کننده نوع کاربرد ماده نانو حفره ای می باشد.

این مواد شامل :

** کربن های نانوحفره ای ترکیبات دارای کاربردهای متنوعی از جمله، جذب گازهای آلاینده، بسته های کاتالیستی، فیلترهای تصفیه آب، مخزن نگهداری گاز و... باشند.

** زئولیت های نانوحفره ای عمده کاربرد زئولیت های در فرایندهای تصفیه ای آب (شامل تصفیه آب شرب و پساب های صنعتی) حذف یون های فلزات سنگین می باشد.

** پلیمرهای نانوحفره ای ،عمده کاربرد پلیمرهای نانوحفره ای براساس عملکرد آنها به عنوان جاذب تعریف می گردد. از جداسازی ملکول های آلی خاص از سیستم های بیولوژیکی تا کاربرد آن ها را در تصفیه آب به منظور حذف آلودگی های ناشی از ترکیبات آلی نظیر فنل ها شامل می شود.

سفره‌های آب زیرزمینی، سرمایه‌های پنهان شده در خاک

تزریق برخی نانوذرات به سفره‌های آب زیرزمینی، یک راه حل عملیاتی با استفاده از فناوری نانو برای تصفیه آب سفره‌ها خواهد بود. تزریق نانوذرات باعث پیوند مواد آلاینده به یکدیگر شده و آن‌ها را از حالت منفرد به حالت کمپلکس تبدیل خواهد کرد. کمپلکس های حاصله، نه تنها قادر به عبور از لایه‌های خاک نیستند بلکه به دلیل افزایش وزن، در ته سفره‌های زیرزمینی رسول خواهند کرد.

  ادامه دارد...

منبع: persian-ab* aabb-nano -ccsofts- nanotech - niazemarkazi- bazareab- nanowerk

فناوری نانو در صنعت آب و فاضلاب- محمد حسین احمدی