, , , , ,

نانو فیلترها در تصفیه آب

نانو فیلترها

نانو فیلترها در تصفیه آب

کاربرد فناوری نانو در تصفیه آب

کاربردهای فناوری نانو در تصفیه آب عبارتند از: نانو فیلترها ، نانو فتو کاتالیست‌ها، مواد نانو حفره‌ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانایی‌های این فناوری در تصفیه آب و با توجه به انواع آلودگی‌های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.

در گذشته اهداف تصفیه خانه‌های آب آشامیدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بیماری‌زا در آب بود که با روش‌های متداول فیلتراسیون و گندزدایی قابل حصول بوده‌اند. اما با افزایش غلظت مواد ریزدانه، ترکیبات ازت، مواد آلی و معدنی و فلزات سنگین به منابع آب روش‌های متعارف جواب‌گوی نیاز تصفیه خانه‌ها نبود.

نیاز به استفاده از فرآیندهای نسبتاً جدید در تصفیه خانه‌ها احساس شد.

اخیراً نیز با ورود فناوری‌های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راه‌کارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب‌های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می‌شوند.

فناوری نانو چیست؟

نانو، دلالت بر یک واحد بسیار کوچک در علم اندازه‌گیری دارد.

یک نانو یک میلیاردم یک متر است. اخیراً با ورود فناوری‌های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راه‌کارهای جدیدی برای تصفیه آب و نیز آب و فاضلاب‌های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می‌شوند.

مفهوم فناوری نانو به حدی گسترده است که بخش‌های مختلف علوم و فناوری را تحت تأثیر خود قرار داده و در عرصه‌‌های مختلف از جمله محیط زیست کاربردهای وسیعی یافته است.

تاریخچه نانو

تاریخچه نانو فیلتراسیون به دهه هفتاد میلادی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتاً پایین همراه با جریان آب تصفیه‌ای قابل قبول، بسط و توسعه پیدا کردند باز می‌گردد. استفاده از فشارهای بسیار بالا در فرآیند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهیه آب با کیفیت بسیار عالی می‌شد، ولی به همان نسبت هزینه بالای انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شمار می‌آمد.

در نتیجه، تهیه آب با استفاده از این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود.

بنابراین استفاده از غشاهایی با میزان درصد حذف پایین‌تر ترکیبات محلول، اما با قدرت نفوذ آب بیشتر و به طبع آن، افزایش حجم آب تصفیه آب تصفیه شده با کیفیتی مطلوب (در حد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی یک پیشرفت قابل ملاحظه، به شمار می‌آمد.

به همین دلیل غشاهای اسمز معکوس بافشار پایین، به عنوان غشاهای نانو فیلتراسیونی شناخته شدند.

نانو فیلتراسیون

نانو فیلتراسیون فرآیند غشایی جدیدی است که خواص آن بین فرآیندهای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون قرار دارد.

این فناوری در اختلاف فشار پایین 10الی 20 بار قابل استفاده است.

به علت عمل نمودن در فشار پایین و بازیابی بالاتر، هزینه حمل و نقل و دفع آن کمتر است.

به کمک تجهیزات خاص غشاءها به طور خودکار تمیز می‌شوند.

هزینه انرژی در فرآیند نانو فیلتراسیون به مراتب کمتر از اسمز معکوس است.

نکته حائز اهمیت در مورد نانو فیلترها نسبت به سایر غشاها، قدرت انتخاب‌گری در حذف یون‌ها است.

غشای نانو فیلتراسیون

غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً از دو لایه‌ی متراکم و محافظ تشکیل می‌شود.

لایه نازک و متراکم عمل جداسازی و لایه محافظ عمل حفاظت در برابر فشار سیستم را انجام می‌دهد.

غشاهای نانو فیلتراسیون معمولاً در دو نوع باردار و غیرباردار موجود هستند.

مکانیسم اصلی در حذف ملکول‌های بدون بار، خصوصاً ترکیبات آلی بر پایه غربال‌سازی استوار است.

در حالی که حذف ترکیبات یونی به دلیل برعم کنش‌های الکتروستاتیک بین سطح غشا و گونه‌های باردار، حذف می‌شوند.

امروز غشاهای نانویی تجاری، در اشکال متفاوتی استفاده می‌گردند. این اشکال شامل، سیستم‌های مارپیچی، صفحه‌ای، جعبه‌ای، لوله‌ای و فیبری است. شکل هر یک از غشاهای نانویی بر اساس نوع غشا و نانویی بر اساس نوع غشا و به منظور بالا بردن بازده عملکرد آن انتخاب می‌شود.

کاربرد نانو فیلترها

نانو فیلترها برای حذف محدوده وسیعی از ترکیبات به کار گرفته شده است، از جمله:

حذف ترکیبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی سبک مانند کلروفرم، تری کلرواتلین و تتراکلرواتیلن؛

حذف محصولات جانبی حاصل از واکنش گندزدا با ترکیبات آلی آب از جمله هالومتان‌ها؛

حذف آفت‌کش‌ها از جمله آترازین‌، سیمازین، دیورن، ایزوپرتورن؛

حذف کروم، اورانیوم، آرسنیک؛

حذف آنیون‌ها؛

حذف پاتوژن‎ها.

فناوری نانو و تصفیه آب

بهره‌گیری از فناوری نانو در فرآیند تصفیه آب، راه حل مناسبی است تا بتوان به سادگی آب آلوده را برای استفاده در کشاورزی و یا حتی برای مصارف خانگی بازیافت نمود. کاربردهای فناوری نانو در تصفیه آب را می‎توان در سه فرآیند غربالی، فرآیند جنبی و فرآیند تجزیه خلاصه نمود.