تأمین آب مناطق دورافتاده با فناوری نانو/ فاضلاب صنعتی عاری از فلزات سنگین می‌شود

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا-هانا حیدری؛ رشد سریع صنایع از یک سو و محدودیت منابع آبی از سوی دیگر باعث شده که تصفیه فاضلاب‌ها اهمیت بالایی پیدا کند. در حال حاضر برای تصفیه فاضلاب‌های حاوی فلزات سنگین از روش‌های سنتی استفاده می‌شود، که هر یک مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارد. محققان با استفاده از فناوری‌های نوین مانند نانوذرات موفق به رفع محدودیت‌ روش‌های مرسوم شده‌اند، علاوه‌ بر تحقیقات علمی حاکی از آن است که روش‌های نوین در مدت زمان کوتاهی و به صورت موثرتری آلاینده‌ها را حذف می‌کنند.

بیشتر بخوانید:

راه اتلاف انرژی در سازه‌ها با فناوری ایرانی مسدود می‌شود/ ساختمان انرژی صفر چیست؟

در میان روش‌های تصفیه نوین فرایندهای مبتنی بر نانو به دلیل ملاحظات محیط‌زیستی توجهات بسیاری را به خود جلب کرده‌اند. حال یک محقق ایرانی به نام میترا بیات که دانش‌آموخته مقطع دکتری رشته مهندسی شیمی نانوتکنولوژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر است، موفق به اجرای طرح تولید نانوسلول‌های گالوانیک شده که در حوزه تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارد. در میان روش‌های مختلف تصفیه، نانوذرات آهن به دلیل ویژگی‌هایی مانند مساحت سطحی زیاد، ظرفیت جذب بالا، پایداری مناسب و واکنش‌پذیری بالا در برابر آلاینده‌ها راهکاری نوین و موثر به شمار می‌رود.

نانوموادی با قدرت تصفیه انواع فاضلاب

به گفته بیات «در این طرح از پتانسیل بالای نانوذرات آهن برای حذف آلاینده‌های خطرناک از منابع آبی استفاده کردیم. نانومواد، به‌خصوص نانوذرات آهن ابعاد بسیار کوچک، سطح مقطع بالا و واکنش‌پذیری بالایی دارند، بنابراین قادر به حذف آلاینده‌های مختلف با سرعت و بازدهی بالا از محیط‌های آبی هستند. با استفاده از روش‌های مختلف، عملکرد نانوذرات را بهبود دادیم تا بالاترین بازدهی و پایداری را نسبت به نمونه‌های مشابه خود داشته باشند. دلیل انتخاب این دسته از آلاینده‌ها برای مطالعه در این پروژه، وجود فلزات سنگین در فاضلاب‌های صنایع آبکاری فلزات است که یکی از دغدغه‌های مهم محیط زیستی کشور به شمار می‌رود. درواقع این پروژه جنبه کاربردی دارد.»

این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر می‌گوید؛ «البته کاربرد این نانومواد تنها محدود به تصفیه فاضلاب‌های حاوی فلزات سنگین نمی‌شود و این نانوذرات بهبودیافته بازدهی مناسبی را در برابر آلاینده‌های دیگر از جمله ترکیبات دی‌نیتروتولوئن و نیترات نیز از خود نشان داده‌اند. تحقیقات روی دیگر آلاینده‌های خطرآفرین همچنان ادامه دارد. این نانوساختارها در تصفیه انواع مختلفی از آب و فاضلاب، به ویژه فاضلاب‌های صنعتی نیز کاربرد دارند.»

همانطور که گفته شد در این مطالعه از نانوسلول‌های گالوانیک بر پایه نانوذرات آهن استفاده شده که توانایی حذف کامل فلزات سنگین را از فاضلاب صنعتی دارند. روش به کار رفته برای بهبود نانوساختارها ترکیبی جدید است که هیچ مشابه داخلی یا خارجی ندارد.

روشی پایدار برای تصفیه آب

به گفته این محقق ایرانی؛ «کمبود منابع آبی پاک و عدم دسترسی آسان به آنها باعث شده که روش‌های نوین تصفیه آب بیشتر مورد توجه قرار گیرد، یکی از این روش‌های نوین استفاده از نانومواد است که اثربخشی بالایی دارد. نانوذرات بهبودیافته‌ای که در این طرح تولید شده‌اند در مقایسه با روش‌های دیگر واکنش‌پذیری، سرعت و بازدهی بالاتری دارند. در این پروژه رویکرد خاصی را با هدف بهبود عملکرد ذرات و تهیه آنها دنبال کردیم، نانوذرات به دست آمده در مقایسه با تمامی نمونه‌های مشابه خود از پایداری بسیار بالاتری برخوردار است. از سوی دیگر این نانوذرات طول عمر بسیار بالایی نیز دارند»

بیات می‌گوید؛ «در کشورهای خارجی تحقیقات بسیاری در خصوص پتانسیل و عملکرد نانوذرات در حذف آلاینده‌های مختلف از محیط‌های گوناگون انجام شده است. البته استفاده از نانوذرات آهن برای حذف آلاینده‌ها از منابع آب‌های زیرزمینی در برخی کشورها به تجاری‌سازی رسیده و انجام می‌شود. این نوع نانوذرات بازدهی بالاتری در تصفیه آب دارند و هزینه آن نیز کمتر است.»

باتوجه به بازدهی بالای این نانوذرات در حذف آلاینده‌ها از فاضلاب می‌توان از این روش برای تصفیه و تامین آب شرب در مناطق دورافتاده استفاده کرد. از این نانوساختارها می‌توان برای تصفیه آب و فاضلاب در تمامی صنایع استفاده کرد.

حذف آلاینده‌های صنعتی با نانوفناوری

به گفته این دانش‌آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر «تمرکز اصلی در این پروژه تاکنون روی مراحل سنتز، بهبود عملکرد و ارزیابی فرایند حذف آلاینده‌ها بوده است. عملکرد خوب نانوذرات در حذف آلاینده‌های مختلف باعث شد که تصمیم بگیریم مطالعاتی در خصوص حذف برخی دیگر از آلاینده‌های موجود در فاضلاب‌های صنعتی کشور ادامه دهیم. پس از طی این مرحله در خصوص تجاری‌سازی این روش و به کارگیری آن در واحدهای صنعتی اقدام می‌کنیم.»

ترکیب این نانوذرات با دیگر فرایندهای تصفیه بررسی می‌شود، بدین ترتیب امکان حذف موثرتر و مقرون به صرفه‌تر این نانوذرات در مقیاس‌های صنعتی فراهم می‌شود. این نانوساختارها را می‌توان به صورت نیمه‌صنعتی نیز استفاده کرد. بخشی از هزینه‌های این پژوهش را دانشگاه امیرکبیر و بخش دیگری از آن را نیز ستاد ویژه توسعه فناوری نانو تامین کرده است. امکانات آزمایشگاهی مورد نیاز برای انجام این پژوهش در دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر فراهم شد.

بیشتر بخوانید:

نانوفناوری برای تمام مشکلات حوزه آب راه‌حل دارد/ جلوگیری از پذیرش بی‌رویه دانشجو در دانشگاه‌ها

رشد صنایع مختلف در کشور باعث شده که حجم بالایی از فاضلاب‌های صنعتی تولید شود، تصفیه این فاضلاب‌ها به توجه فوری و اتخاذ اقدامات جدی نیاز دارد. فلزات سنگین یکی از خطرناک‌ترین آلاینده‌های موجود در فاضلاب‌های صنعتی به شمار می‌روند. به همین دلیل بیات در این پژوهش فلزات سنگین را به عنوان آلاینده هدف انتخاب کرد تا میزان اثرگذاری نانوذرات بر این نوع آلاینده‌ها را بسنجد. نتایج به دست آمده از این مطالعه می‌تواند گامی در جهت محافظت از آب، خاک و سلامت انسان و حیوانات به کار رود.

انتهای پیام/۴۰۲۱/پ