كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

1 | P a g e

فهرست عنوان

صفحه

نانودرمحيط

زيست..........................................................

..................................1

مقدمه..........................................................................................................1

كاربردهاي نانوفناوري درحذف آالينده هاي 1...............................محيطي.......................

نانو ا.......................................................فيلتره

.............................................4

نانو مواد..........................................................

.............................................5

تصفيه آب به کمک نانوذرات..............................................................

...................6

حذف آرسنيك ازآب بااستفاده ...............................................ازنانوفناوري...

.............7

نانو سنسورها در تصفيه آب و .............................................پساب.............

................8

تأثيرات مخرب فناوري نانو بر ..........................................................محيط

...............9

های نانولوله فناوری

.........................................................کربنی

.........................10

نانو مواد حفره

............................................................ای

...............................19

نانوفتوکا........................................................تاليست

.....................................20

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

2 | P a g e

شيرين کننده هايي از جنس غشاي نانومتري..............................................................

20

جيوه

.........................................................زدايی

.........................................21

ه آبتصفياستفاده ازنانوفيلتربراي

........................درافريقا..............................

.........21

بررسي كاهش سميت سنتزي وواقعي نساجي بافرايند نانوفتوكاتاليستي

22بااستفاده ازدافينيامگنا.......

.........................................................تحليل

...............................................24

جمع

..........................................................بندي

.........................................24

.....................منابع....................................

................................................26

نو در محيط زيستنا

نانوتکنولوژي بعنوان يک فنا وري کاربردي در دهه هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد اين فناوري در حوزه هاي مختلف، متفاوت است. اين فناوري با توليد محصوالت متنوع در بخش هاي شيمي، انرژي و محيط

از زيست کاربرد فراواني دارد. البته قبل از استفادهمحصوالت اين فناوري در محيط زيست، الزم است ارزيابي دقيقي از تأثيرات مثبت و منفي کاربردآنها بر محيط

.زيست صورت گيرد

مقدمه

فناوري نانوعرصه اي بديع دربحث بهداشت ودرمان تلقي مي شود.امروزه دردنيا ازفناوري نانوبه عنوان يك

ي وصنعت يادمي فناوري كليدي وتاثيرگذاربرعلم،تكنولوژشود.به كمك اين فناوري مي توان بادخالت درنحوه آرايش اتم هاومولكول ها به ساختارهاي جديدي دست

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

3 | P a g e

يافت كه قبال وجودنداشته اند.اين دستاوردشگرف مي توانددرعرصه بهداشت ودرمان،حفظ منابع طبيعي،انرژي،آب،ساخت پليمرهاوپالستيك هاي

ژيك وبسياري ديگر بسياربادوام وتخريب پذيربيولوازعرصه هاي بهداشت محيط تحوالت چشمگيري

،اربرد هاي بسياري درتصفيه آب وفاضالبكايجادكندو صنعتي داشته باشدودررفع آالينده ازهوا پسابهاي

باشد. موثر

اخيرًا با ورود فناوری های نوين از قبيل زيست فناوری صفيه و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جديدی برای ت

آب و نيز آب و فاضالب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و يا می شوند. کاربردهای فناوری نانو در اين خصوص عبارتند از : نانو فيلترها، نانو فتوکاتاليست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، نانو سنسورها، توانايی های اين فناوری در تصفيه آب و با توجه به

های نقاط مختلف ايران مورد ارزيابی انواع آلودگی قرار گرفته است.

در گذشته نه چندان دور اهداف تصفيه خانه های آب آشاميدنی کاهش مواد معلق و زدودن عوامل زنده بيماری زا در آب بود که با روشهای متداول فيلتراسيون و گندزدايی قابل حصول بوده اند. ليکن با افزايش غلظت

ترکيبات ازته، مواد آلی و معدنی و مواد ريزدانه، فلزات سنگين به منابع آب روش های متعارف جوابگوی نيازتصفيه خانه ها نبوده و الزم است از فرآيندهای

مفهوم نسبتًا جديد در تصفيه خانه ها استفاده شود.نانوفناوری به حدی گسترده است که بخش های مختلف

ر داده و در علوم و فناوری را تحت تأثير خود قراعرصه های مختلف از جمله محيط زيست کاربردهای وسيعی

يافته است.

كاربردهاي نانوفناوري درحذف آالينده هاي محيطي

تصفيه فاضالب

به دنبال توسعه روش منحصر به فردي براي تصفيه محققاناستفاده از مواد شيميايي گران فاضالب هستند که بدون

در حال قايسه با روش هايي کهقيمت ، کيفيت آب را در محاضر مورد استفاده قرار مي گيرند ، به ميزان قابل

خواهد داد . آخرين مرحله تصفيه آب ، توجهي افزايشحاضر از کلر حذف موجودات زنده بسيار ريز است در حال

به عنوان ماده ضدعفوني کننده استفاده مي شود . اما رکيبات ارگانيک صورت حتي پس از تصفيه نيز ت در اين

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

4 | P a g e

کلر موجودات زنده ريز . زيادي در آب وجود خواهد داشت را از آب حذف مي کند . اما با آالينده هاي ارگانيک

واکنش مي دهد و محصوالت جانبي تجزيه ناپذير و سمي آنها را از آب حذف کرد. توليد مي کند که نمي توان

در اانتقال اين مواد به محيط زيست و استفاده از آنهکشاورزي وصنايع ديگر ميتواند مشکالت بهداشتي خطرناکي

.ايجاد کندفاضالب به کمک نانو کاتاليزور نوري مي تواند تصفيه

يعني ضدعفوني با کلر شود جايگزين سومين مرحله تصفيهحذف تا موجودات زنده و ترکيبات آلي را به طور همزمان

کند . به طور و فاضالب را به يک منبع آب مناسب تبديلزنده ريز ، ترکيبات ارگانيک بزرگ را طبيعي موجودات

از آنجاييکه به ذرات کوچک تري تبديل مي کنند. امااين ترکيبات از نظر زيستي تجزيه ناپذيرند براي

از نوع انرژي استفاده کنيم . اين تجزيه آنها بايدشده و به انرژي از اشعه فرابنفش نور خورشيد تامين

ه کاتاليزورهاي نوري مورد استفاده قرا رمي گيرد همراشده از واکنش سلول کاتاليزور نوري مي . انرژي آزاده

برده و ترکيبات تواند موجودات زنده ريز را از ميانتجزيه ناپذير را تجزيه کند . اين فرآيند به دليل

استفاده مجدد از کاتاليزورهاي نوري از نظر امکانکاتاليزوري يا صرفه است. ذراتاقتصادي مقرون به

بصورت همگن در محلول پراکنده مي شوند يا به صورت غشايي رسوب داده شده هستندکه تجزيه ساختارهاي

کنند . با توجه شيميايي آالينده ها را امکان پذير ميبه کاربردها و قابليت هاي فناوري نانو در صنعت آب و

وري در تصفيه آب بسياري از شرکت ها از اين فنا فاضالبهمين دليل امروزه و فاضالب استفاده مي کنند وبه

استفاده از محصوالت و توليدات بر پايه فناوري نانوافزايش يافته است . اين محصوالت اغلب شامل نانو

است که به منظور تشخيص مواد فيلترها وانواع حسگرهايي .گيرند و ذرات موجود در آب مورد استفاده قرار مي

تصفيه پساب هاي صنعتي

شوينده ، حاوي اکسيژن پساب هاي صنعتي صنايع بيوشيميايي و مواد فعال شيميايي است . که بايد در

فرآيندهاي تصفيه از آب جدا شوند . يکي از ديگر يافت مي شود مواد موادي که در پساب هاي صنعتي

نامحلول روغني است . حضور اين مواد فرآيند تصفيه آب مشکل مواجه مي کند .يکي از روش هاي اقتصادي را با

از سيستم هاي ترکيبي براي تصفيه اين مواد ، استفاده حاوي ميکروفيلترها و نانو فيلترهاست . در اين سيستم

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

5 | P a g e

براي حذف ذرات معلق مانند روغن ها و گريس ها از پاک کننده ها از نانو ميکروفيلترها و براي حذف

. فيلترها استفاده مي شود

آب تصفيهفناوري نانو طي مدت کوتاهي که از ظهور آن مي گذرد کاربردهاي مختلفي در صنايع گوناگون يافته است. در نتيجه صنعت آب، بعنوان يکي از پايه هاي حيات از اين مسئله مستثني نيست و در بخشهاي مختلف آن، شامل ساخت

اب، سدها، حفاظت خطوط لوله انتقال آب، تصفيه آب و پسشيرين سازي آب و غيره، فناوري نانو کاربرد يافته

است.امروزه در جهان بسياري از مردم به داليل بالهاي طبيعي، جنگ و زير ساختهاي ضعيف خالص سازي آب، به آب بهداشتي دسترسي ندارند. حدود يک ميليارد نفر به

کودک به علت ۵۰۰۰منابع آبي دسترسي ندارند. روزانه ن به امراض ناشي از مصرف آب غير بهداشتي مي مبتال شد ميرند.

تمام تالش محققين اين است که با کمک روشها و فناوريهاي جديد بتوانند اين مشکالت را کاهش دهند.

يکي از اين فناوريها، فناوري نانو است.

در مجموع کاربردهاي متعددي را مي توان در زمينه بود که اهم آنها در استفاده از فناوري نانو متصور

ذيل آمده است:استفاده از ذرات نانو ساختار در تصفيه آالينده ها) ۱ رنگ زدايي از آب آشاميدني) ۲ نمک زدايي از آب) ۳ نانو پوشش ها) ۴ نانو لوله هاي جاذب گازهاي سمي) ۵ نانو پليمرهاي متخلخل) ۶ استفاده از نانو ذرات در تصفيه پسابها) ۷ نانو فيلترها) ۸

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

6 | P a g e

حذف آرسنيک موجود در آب با استفاده از فناوري ) ۹

نانو

برخي کاربرد هاي فناوري نانو در عرصه صنعت آب فناوري نانو با روشهاي زير مي تواند در تهيه آب ▪

تميز کمک کند ؛ غشاهاي فيلتر اسيون نانو متري به منظور افزايش ) ۱

بازيابي آب ازگار با محيط زيست جهت تصفيه آبهاي زير روشهاي س) ۲

زميني به وسيله اجزاي معدني و آلي نانو مواد براي بهبود کارايي فرايندهاي فتو ) ۳

کاتاليستي و شيميايي نانو حسگرهاي زيستي جهت تشخيص سريع آلودگي آب) ۴

)2(نانو فيلترها

نانو فيلتراسيون فرآيند غشايی جديدی است که خواص آن ن فرايندهای اسمز معکوس و اولترافيلتراسيون قرار بي

بار) قابل 20-10دارد و در اختالف فشار پايين ( استفاده می باشد.

تاريخچه نانو فيلتراسيون به دهه هفتاد ميالدی زمانی که غشاهای اسمز معکوس با فشارهای نسبتًا پايين همراه

دا با جريان آب تصفيه ای قابل قبول، بسط و توسعه پيکردند باز می گردد. استفاده از فشارهای بسيار باال در فرآيند اسمز معکوس، اگر چه منجر به تهيه آب با کيفيت بسيار عالی می شد، وليکن به همان نسبت هزينه گزاف انرژی مصرفی عاملی نگران کننده به شماره می آمد. در نتيجه، تهيه آب با استفاده از اين روش از

مقرون به صرفه نبود. بنابراين استفاده نظر اقتصادی از غشاهايی با ميزان درصد حذف پايين تر ترکيبات

اما با قدرت نفوذ آب بيشتر و به طبع آن، محلول،افزايش حجم آب تصفيه شده با کيفيتی مطلوب (درحد استانداردهای مورد نظر) در فناوری جداسازی يک

از ين رو پيشرفت قابل مالحظه، به شمار می آمد. غشاهای اسمز معکوس با فشار پايين، بعنوان غشاهای

.نانو فيلتراسيونی شناخته شدند

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

7 | P a g e

به علت عمل نمودن در فشار پايين و بازيابی باالتر، هزينه های عملياتی و نگه داری اين فرآيند به مواد شيميايی نياز نبوده و پساب توليدی فشرده و غليظ می

ل و دفع آن کمتر است. به باشد. لذا هزينه حمل و نقکمک تجهيزات خاص غشاء ها به طور خودکار تميز می شود. در مورد فرآيند نانو فيلتراسيون، هزينه انرژی به مراتب از اسمز معکوس کمتر می باشد. نکته حائز اهميت در مورد نانو فيلترها نسبت به ساير غشاها،

قدرت انتخاب گری در حذف يون هاست.

و فيلتراسيون معموًال از دو اليه تشکيل می غشاهای نانشود. اليه نازک و متراکم عمل جداسازی و اليه محافظ، عمل حفاظت در برابر فشار سيستم را انجام می دهد. غشاهای نانو فيلتراسيون معموًال در دو نوع باردار و غيرباردار موجود هستند. مکانيسم اصلی در حذف ملکول

ترکيبات آلی بر پايه غربالسازی های بدون بار، خصوصاً استوار می باشد. در حال که حذف ترکيبات يونی به

م کنش های الکتروستاتيک بين سطح غشا و هدليل بر در نانو فيلتراسيون گونه های باردار، حذف می شوند.

جدا سازي براساس اندازه مولکول صورت مي گيرد و حذف اجزاي اساسًا اين روش جهت ،فرآيندي فشاري است

آلي نظير آلوده کننده هاي ميکروني و يونهاي چند ظرفيتي مي باشد. از ديگر کاربردهاي نانو فيلتراسيون مي توان به حذف مواد شيميايي که به منظور کشتن موجودات مضر به آب اضافه شده اند، حذف فلزات سنگين، تصفيه آبهاي مصرفي، رنگ زدايي و حذف آلوده کننده ها

نيترات ها اشاره کرد. نانو فيلتراسيون مي و حذفتواند تقريبًا از هر منبع آبي، آب پاک به وجود آورد

موجود در آب را حذف کند. در ضمن و تمام باکتري هايامکان استفاده آسان از روشهاي تصفيه را براي عموم فراهم مي کند و بدون عمل شيميايي تصفيه را انجام مي

اي نانوفيلتراسيون جهت حذف نمک دهد. استفاده از غشهاي چندظرفيتي عناصري مانند کلسيم، آهن، منگنز، اورانيوم و برخي آفت کشها، راهکار ديگري است که

توسط فناوري نانو ارائه مي گردد.

امروزه غشاهای نانويی تجاری، در اشکال متفاوتی می گردند. اين اشکال شامل، سيستم های استفاده

ای، جعبه ای، لوله ای و فيبری می مارپيچی، صفحهباشد. شکل هر يک از غشاهای نانويی براساس نوع غشا و نانويی براساس نوع غشا و به منظور باال بردن بازده و

تصفيه آبهاي سطحي و عملکرد آن انتخاب می گردد.زيرزميني و نيز حذف ميکروارگانيزم ها و کاهش تيرگي

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

8 | P a g e

ايي آب از ديگر فوايد و سختي آب و دفع شوري و نمک زد فنا وري نانو مي باشد.

نانو فيلترها برای حذف محدوده وسيعی از ترکيبات به )1(کار گرفته شده است، از جمله :

حذف آفت کش ها از جمله آترازين، سيمازين، ديورن • و ايزوپرتورن

حذف ترکيبات آلی فرار مانند مشتقات کلردار آلی •اتيلن و سبک مانند کلروفرم، تری کلرو

تتراکلرواتيلن حذف محصوالت جانبی حاصل از واکنش گندزدا با •

ترکيبات آلی آب از جمله هالومتان ها حذف کاتيون ها و سختی • )، اورانيم، آرسنيک VIحذف کروم ( • حذف آنيون ها • حذف پاتوژن ها •

)4و2(نانو مواد

نانومواد در مقايسه با مواد در ابعاد بزرگ دارای سطوح بسيار وسيع تری هستند. به عالوه اين مواد قادر به بر هم کنش با گروه های شيميايی مختلف به منظور افزايش ميل ترکيبی آنها با ترکيبات ويژه می باشند.

وانند به عنوان ليگندهای قابل همچنين نانومواد می تبازيافت با ظرفيت و عملکرد انتخابی بسيار باال برای يون های فلزی سمی به هسته های رايواکتيو، حالل های آلی و معدنی به شمار می آيند.جاذب ها به طور وسيعی به عنوان جداساز محيطی در خالص سازی آب و برای حذف

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

9 | P a g e

تفاده می شدند.آالينده های آلی از آب آلوده اسفعاليت سطحي باالي نانو ذرات نشان دهنده يکي از جالب ترين خصوصيات اين مواد مي باشد که مي تواند

کاربردهاي وسيعي در صنعت داشته باشد.

تحقيقات وسيعی در اين زمينه صورت گرفته است از :جمله می توان به

کاربرد نانو تيوپ های کربنی تک ديواره برای حذف .1 ،2Pb ،2Cu ،2Cdهای سنگين ماننده يون

چيتوزان با گروه های عاملی فسفاته برای حذف .22Pb،

Asاکسيد سديم برای حذف -ترکيب کربن نانوتيوپ .3)V ، (

Cr) و V( ASبرای جذب -) FeO)OHنانو بلورهای .4)VI ، (

برای حذف فلزات NaP1زئوليت های تعويض يون .5، 3Cr ،2Niنند سنگين از پساب های معدنی اسيدی ما

2Zn ،2Cu ،2Cd، نانو مواد کربنی برای جذب مواد آلی فرار، رنگ .6

های آلی و ترکيبات آلی و ترکيبات آلی کلره،فولرن برای جذب ترکيبات آروماتيک چند حلقوی .7

مانند نفتالين.

ها تنها ها، و نانوفنجان ها، نانوميله همچنين نانوكرهه ميشوند. نانوذرات اشكالي از نانو ذرات در نظر گرفت

آيند. هاي پايين نانوخوشه به حساب مي در اندازههادي نيز زيرمجموعه كوانتومي نيمه ها و نقاط نانوبلور

نانوذرات هستند.

کاربردها:هاي اي به اندازه تنوع كاربرد گوناگوني مواد نانوذره

هايي كه نانوذرات كاربرد دارند، آنها است، زمينه عبارتند از:

د كامپوزيت موا .1 هاي ساختاري كامپوزيت .2 كاتاليزور .3 بندي بسته .4 ها روكش .5 هاي سوخت و مواد منفجره افزودني .6 ها ساينده .7

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

10 | P a g e

تصفيه آب به کمک نانوذرات

النتانيوم ، فسفات را از محيط هاي آبي جذب نانوذراتدرحوضچه ها و استخرهاي مي کند .کاربرد اين نانوذرات

ري فسفات موجود را از ميانشنا مي تواند به طور موثبرده و در نتيجه از رشد جلبک ها جلوگيري کند

عنوان مواد مناسبي براي .نانوپودرها نيز ميتوانند به پاکسازي خاک هاي آلوده و آب هاي زيرزميني به کار

روند ؛ همچنين نانوذرات آهن سبب اکسيد شدن و درهم را به کننده مي شود و آنها شکستگي ترکيبات آلوده

مي ترکيبات کربني با درجه سميت بسيار پايين تبديلکند .ارسنيک از آالينده هاي بسيار سمي است که به طور

انساني سبب آلودگي آب مي شود طبيعي با پساب هايروده .مصرف اين ماده سبب افزايش شيوع سرطان مثانه و

مي شود .آمار مسموميت با ارسنيک در سطح جهان بسيار بسياري از کشورهاي درحال توسعه که بيش ست و درزياد ا

مسموميت ارسنيک مبتال درصد جمعيت آنها به 20تا 10از شده اند ، چنين اتفاقي يک فاجعه بهداشتي به شمار مي

آيد . بيشتر آاليندگي هاي ناشي از ارسنيک در کشورهاي است و به همين دليل اين کشورها جهان سوم گزارش شده

کمک آن ند فناوري هاي نوين هستند تا بهبشدت نيازمبتوان آالينده هاي فلزي سنگين مانند ارسنيک را از آب

کرد . در روش هاي جديد از نانوبلورهاي آشاميدني حذفهاي تصفيه آب مغناطيسي به عنوان هسته اصلي سيستم

استفاده مي شود سطوح معدني آهني نه تنها تمايل . بلکه با انتخاب اندازه ارسنيک دارند شديدي به جذب

مغناطيسي را که به متناسب مي توان براحتي اين ذراتکمک روش هاي جداسازي مغناطيسي از آب جداکرد.

نانوذرات درجذب ارسنيک همانندتوده آهني عمل درحقيقتجذب ارسنيک در مي کنند. درواقع نه تنها ظرفيت

نيک نانوذرات باالتر است بلکه به محض قرار گرفتن ارسنانوذرات، جداسازي آن از اين ذرات بسختي در کنار

به دست آمده از انجام خواهد شد. با توجه به نتايجبررسي ها و تحقيقات انجام شده در اين زمينه ميتوان

نانوذرات مغناطيسي ، جاذب هاي بسيار خوبي براي گفتهاي اسيدي هستند وخاصيت آالينده ارسنيک بويژه در آب

قابل بازگشت اين ذرات ، مخزن مناسبي برايجذبي غير . جمع آوري آالينده ها فراهم مي کند

كاربردنانو ذرات درتصفيه آب وفاضالب

حذف آرسنيک با نانو ذرات سريم • حذف آرسنيک با نانو ذرات اکسيد آهن •

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

11 | P a g e

حذف کروم با نانو ذرات آهن • حذف مس، کبالت و نيکل با نانو ذرات آهن • ی با نانو ذرات آهن حذف ترکيبات آل • حذف آالينده ها با نانو ذرات آهن در محل • مس -کاهش نيترات با نانوذرات دوفلزی پاالديم • گندزدايی آب با نانو ذرات نقره •

نسل جديدي از نانوذرات به منظور حذف هيدروکربنهاي آروماتيک چندحلقه اي که به سختي از آب يا خاک آلوده

ست.حذف مي شوند، طراحي شده ا

)4(حذف آرسنيك ازآب بااستفاده ازنانوفناوري

تقريبا درتمام خاكها آرسنيك به مقدار جزئي موجوداست ودرآبها نيز كم وبيش ديده شده ومقدارآن بستگي به زمين شناسي محلوجريان آب

ظرفيتي ديده 5و3دارد.آرسنيك درمحيط به دوصورت شده ،كه نوع دوم ان مسموم كننده

اكثرحدمجازآرسنيك مطابق خطرناكيست.حدميلي گرم برليتراست 0.01برابرWHOاستاندارد

وازمايشات نشان مي دهدكه براي ازبين بردن اغلب فلزات سنگين موجوددراب ،روش تصفيه كاتاليزوري گزينه مناسبي نمي باشدپس نيازبه فناوري نانوبراي تصفيه االينده هاي فلزي سنگين

مانندارسنيك بسيارضروري است.

ازجمله روشهاي حذف ارسنيك توسط اين فناوري زمواردزيراشاره جديدمي توان به استفاده ا

نمود:

نانوذرات آهن:براي حذف ارسنيك ازاب .1ازنانوبلورهاهي مغناطيسي به عنوان هسته اصلي سيستم هاي تصفيه جديداستفاده مي شود،علت استفاده اين است كه سطوح معدني

آرسنيك آهني تمايل شديدي به جذب ازخودنشان مي دهدوهمچنين باانتخاب اندازه مناسب مي توان به راحتي اين ذرات

مغناطيسي راازاب جذب وجداكرد2. Arenxnp: يك رزين تعويض يوني است كه

جهت درراستاي تكميل رزين هاي انتخابگر

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

12 | P a g e

تصفيه ابهاي زيرزميني ازيون هاي نيترات،پركلرات وكروم شش ظرفيتي ساخته

شده است.انوذرات روي:اكسيد روي توده اي نمي ن .3

تواندآرسنيك راجذب نمايددرحاليكه نانوذرات خواص كاتاليستي وجذبي مفيدي

راازخودنشان داده اند

)2)و(4(نانو سنسورها در تصفيه آب و پساب

رود توسط از آنجائی که بسياری از خواصی که انتظار میاتمی گيری شود در سطح مولکولی يا سنسورها اندازه

هستند از نانوتکنولوژی در کاربردهای حسگری يا شود. شناسايی استفادة زيادی می

اند از سنسورهايی که در ابعاد نانومتری ساخته شدهای برخوردارند، عملکرد انتخابی العاده حساسيت فوق

باشند. بنابراين تأثير نانو دهنده می دارند و پاسخ عميق و گسترده است. العاده تکنولوژی بر سنسورها فوق

به طور کلی به منظور کنترل بوی ناخوشايند، الزم است هايی مبنی بر ميزان بوی منتشر شده گيری تا اندازه

انجام شود. ترکيبات بسياری در بوهای ناشی از تصفية اند. به طور نمونه اين ترکيبات پساب شناسايی شده

تروژن، عبارتند از: ترکيبات کاهش يافتة گوگرد يا ني ها. اسيدهای آلی، آلدئيدها يا کتون

ای که بينی های اخير سنسورهای تجارتی مجموعه در سالشوند برای شناسايی الکترونيکی ناميده می

ها و فلزات سنگين در آب آشاميدنی ميکروارگانيسم(مانند کادميوم، سرب و روی) و به منظور شناسايی و

ط بخار جمع شده در تعيين مشخصات بوهای ناشی از مخلوباالی يک جامد يا مايع موجود در يک محفظة دربسته،

تر و نسبتًا اند. اين سنسورها روش سريع توليد شدهای را برای پيگيری تغييرات در کيفيت آب و فاضالب ساده

آورند. صنعتی فراهم می

انواع گسترده اي از حسگرهاي زيستي و روش هاي مربوطه ته در بازار معرفي شده اند. اين در طي چند سال گذش

دستگاههاي آناليتکي از عناصر تشخيص بيولوژيکي تشکيل مي شوند که با آشکارسازي هاي سيگنال مرتبط هستند (مثًال آنزيمها، ميکروارگانيزم ها و غيره). اين دستگاهها نسبت به حضور و غلظت آناليست واکنش داده و

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

13 | P a g e

کنند. نانو مواد و پاسخي قابل اندازه گيري توليد مي نانو ساختار هاي جديد مانند نانوذرات، نانوکريستال ها، نانو لوله هاي کربني، نانوالياف و فيلم نازک بعنوان دستگاه هاي حسگر مشخص شده اند، نانوذرات

کاربردهاي بسياري در سنسورها دارند.

نانوذرات، نانوکريستال هاي نيمه هادي درخشان و نقاط ته اي از نانوحسگرهايي هستند که توانايي کوانتومي دس

آشکار کردن سموم موجود در محيط را دارند و مشخص شده است که نانو کريستال ها و نقاط کوانتومي همراه با پادتن ها مي توانند بطور همزمان چهار نوع سم را

آشکار نمايند.

اين نوع نانوسنسورها براي آشکارسازي همزمان چند ونه هاي آب يا خاک با ظرفيت آشکارسازي آالينده در نم

حساسيت باال به کار مي رود، تحقيقات زيادي بر روي نانوساختارهاي لوله اي و متخلخل از قبيل نانو لوله هاي کربني انجام شده است، اين نانوساختارها در حسگرهاي زيستي براي افزايش کيفيت و فعاليت

خواص ابعادي، بيومولکول هاي ساکن استفاده مي شوند. شيمي سطح و الکترونيک نانولوله هاي کربني آنها را

براي استفاده در حسگرهاي به موادي ايده ال شيميايي و بيوشيميايي تبديل نموده است.

پيش بيني مي شود که فناوري نانو موجب افزايش حساسيت حسگرها و توليد ارزان و خودکار آنها گردد و بتواند

و خارج از آن جهت آشکارسازي سريع مواد در آزمايشگاه سمي و بيماريزا ( پاتوژن ) به کار رود.

اگر چه حسگرهاي مختلفي براي آشکار نمودن آلودگي ها و مواد آلوده وجود دارند ولي فناوري نانو امکان ايجاد نسل هاي جديدي از حسگرهاي با توانايي باال را

ادير و غلظت فراهم مي نمايد که مواد آالينده در مق هاي کم را آشکار مي نمايند

)2(تأثيرات مخرب فناوري نانو بر محيط زيستذرات نانو و فناوري نانو جداي از مفيد بودن مي

توانند داراي خطرات احتمالي نيز باشند، بنابراين بايد مسائل مرتبط با ايمني و خطرات احتمالي همراه

. ذرات نانو با اين روش هاي جديد را در نظر گرفت) باکتريها را افزايش دهند mutationممکن است سرعت جهش(

و تهديدي بالقوه براي محيط زيست و سالمت انسان باشند. عليرغم اينکه فناوري نانو محصوالت موجود را مؤثرتر و کارآمدتر مي نمايد، اندازه اين ذرات که

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

14 | P a g e

جزء خواص مهم آنها است، مي تواند سالمتي و محيط زيست را تهديد نمايد. اين ذرات از گرده هاي گل گياهان و مواد حساسيت زاي معمولي نيز کوچکتر هستند و مي توانند توليد حساسيت نمايند. اين ذرات مي توانند به سيستم دفاعي و ايمني بدن موجودات زنده و انسان حمله کنند. بعضي از اين ذرات مي توانند پس از تنفس به

ريه ها آسيب برسانند که در اين بين کيسه هاي هوايي ماکروفاژها سعي مي کنند تا آنها را از بين ببرند و مانع از عبور اين ذرات و ورود آنها به خون شوند

۷۰وليکن ماکروفاژها در تشخيص ذرات با قطر کمتر از نانومتر دچار مشکل مي شوند و اين ذرات مي توانند به

ارش شده است که آساني در خون نفوذ نمايند. گزنانوذرات مانند کربن سياه و دي اکسيدتيتانيوم که در فرآيندهاي صنعتي کاربرد زيادي دارند و به آلودگي هوا نيز کمک مي کنند، موجب ايجاد التهاب و جراحت هاي پوستي شده و در ريه باقيمانده و انباشته مي گردند. ذرات اکسيدروي و دي اکسيد تيتانيوم باعث

راديکال هاي آزاد در سلول پوستي شده و به توليدDNA آسيب مي رسانند و اين آسيب بهDNA موجب جهش

)mutation مي شود و تغييراتي در ساختمان پروتئين به (مکن است باعث سرطان و تومور شود.وجود مي آورد که م

بنظر مي رسد که اکتيويته سطح و اندازه ذره عوامل

ذرات باشند. منابع احتراق اصلي در سمي بودن نانوپزي گازي، احتراق گاز صنعتي و مانند اجاق هاي خوراک

انواع وسايل گرم کننده خانگي موادي را توليد مي کنند که محتوي صدها يا هزاران نانولوله کربني هستند و ساختارهاي نانو کريستالي دارند. شواهد حاکي از آن

شده مي توانند است که نانولوله هاي کربني فرآوري نآئروسل را در طي جابجا کردن به وجود آورند. کارخانجاتي که موادي بر پايه نانولوله هاي کربني مانند فولرن توليد مي کنند، مي توانند باعث از بين رفتن گلوتامين و آسيب اکسيداتيو بر مغز ماهيان شوند. همچنين فولرن در خاک مي تواند حرکت کرده و

ين ترتيب وارد خاکي جذب شود و به ا توسط کرم هاي زنجيره غذايي شود.

نانوذرات طبيعي احتراق احتماًال مهمترين منبع توليد ذرات نانوي طبيعي در محيط زيست مي باشند. انتشار نانوذرات مهندسي شده در محيط زيست خطرناک تر از ذرات طبيعي است، زيرا آنها مواد جديدي هستند و

دات زنده ديگر ممکن است داراي انسان ها و موجومکانيزم هاي دفاعي کافي در مقابل آنها نباشند. بررسي ها نشان مي دهد که بطور کلي ذرات نانوکربني و

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

15 | P a g e

دي اکسيدتيتانيوم سمي تر از ذرات بزرگ همان مواد هستند.

)2( های کربنی نانولوله فناوری ای غشاهای نانولوله1-1

انند برای تشکيل غشاهايی با تو کربنی می های نانولولهها، به جداسازی آلودگی تخلخل نانومتری و دارای قابليت

های نانومتری راستا شوند. تخلخل طور يکنواخت همهای ها اين فيلترها را از ديگر فناوری نانولوله

پذيرتر نموده است. همچنين انتخاب فيلتراسيون بسيارباال، يارهای کربنی دارای سطح ويژه بس نانولوله

نفوذپذيری زياد و پايداری حرارتی و مکانيکی خوبی دهد آزمايشگاهی نشان می مطالعات ها هستند. حذف آلودگی توانند تقريبًا همه انواع ای می که غشاهای نانولوله

های آب را حذف کنند؛ اين آلودگی شامل باکتری، آلودگیها تيرگی است. همچنين اين غشا ويروس، ترکيبات آلی وغشاهای ای برای زدايی و گزينه نويدی برای فرايند نمک

اسمز معکوس هستند مقدار تصفيه آبهای کربنی به طور قابل توجهی نانولوله اگر چه تخلخل

اند که به داده ای نشان کوچک است، غشاهای نانولولهها، شدت جريان بيشتر يا خاطر سطح داخلی صاف نانولوله

.تر دارند های بسيار بزرگ لنسبت به تخلخ يکسانی روش مصرفهای مشابهی به توانند در گزينه ای می نانولوله غشاهای

ميکروفيلتراسيون و اولترا فيلتراسيون عنوان غشاهایاين مواد دهد که استفاده شوند. مطالعات نشان می

بادوام و در برابر گرما مقاومند و تميز کردن و است و با استفاده از آنها ساده استفاده مجدد از

30مدت در C ْ◌121فرايند اولتراسونيک و اتوکالو در .شوند دقيقه تميز می توضيحات تکميلی

الی ده سال آينده، شاهد ورود رود در پنج انتظار میاخيرًا .زا به بازار باشيم ای نمک غشاهای نانولوله

های مرتبط با افزايش مقياس محققان برای غلبه بر چالش .اند ای را مدنظر قرار داده های تازه فعاليت اوری،فن

ها نانوغربال1-2، چندين طرح مبتنی بر (Seldon) سلدن های آزمايشگاه

نانوغربال از .اند فيلترهای نانوغربال را توسعه دادهشود شده با يکديگر تشکيل می های کربنی جفت نانولولهاند. و فتهيک زيراليه متخلخل و منعطف قرار گر که روی

کاغذی، آنها را روی شبه توان برای تشکيل فيلترهای می ای قرار داد، با اين کار يک زيراليه صاف و يا لوله

توانايی پيچيده شده شدن به اطراف هر ساختار

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

16 | P a g e

ساختار ديگری را به دست ای متداول و يا هر استوانه توان آورند، همچنين برای افزايش سطح فيلتر می می

های های مسطح را تا زد. اخيرًا در آزمايشگاه النانوغربفيلتر قابل حمل مبتنی بر اين مذکور چندين نمونهفيلترها اند؛ اين سازی آب ساخته شده فناوری، برای خالص

در اندازه قلم بوده و تحت عنوان ابزارهای .معروف هستند water stick نام مانند به فيلتراسيون نی

ها حذف آلودگیتوان در حذف گستره وسيعی از می ها نانوغربالاز

استفاده کرد. ترکيبات آلی و معدنی و يا مواد زيستیکربنی تواند از چندين اليه نانولوله اين فيلتر می

که هر اليه قابليت حذف نوع متفاوتی از ساخته شود Water استفاده در های مورد ترکيبات را دارد. نانوغربال

stick ها، درصد از باکتری 99/99ذف بيش از توانايی ح ها، و ها، انگل ها، کپک ها، ميکروب ها، کيست ويروس

آرسنيک و سرب را دارند. همچنين کاهش قابل توجه های چند عملکردی نيز مانند ترکيبات معدنی نانوغربال

های صنعتی و ديگر اعم از فلزات سنگين، کودها، فاضالب ها وPesticide از قبيل ترکيبات آلی توانند مواد میherbicideتوان فيلتر را با می ها را حذف نمايند. همچنين

يک اليه ضدباکتری برای جلوگيری از تشکيل فيلمهای سلدن بيولوژيکی پوشاند. در حال حاضر آزمايشگاه

برای استفاده از آن در مشغول ارتقای اين فناوری .زدايی از آب دريا هستند نمک

آب مقدار تصفيهدر مقايسه با ديگر ابزارهای فيلتراسيون ها نانوغربال

به دليل خواص که دارای همان اندازه تخلخل هستند،ها، بدون استفاده از فشار، انتقال جرم سريع نانولوله

کنند. در يک فيلتر جريان مناسبی را تأمين می شدتشدت جريان شش ليتر بر متر نمونه با قطر پنج سانتی

يک برای تصفيه water stick اهده شده است. همچنينساعت مشثانيه طراحی شده است. اين 90ليتر آب آلوده در

ليتر آب توليد 300تا 200 فيلتر، در طول عمر مفيدشاز تواند با تغييرات پيش کند؛ اگر چه اين مقدار می می

.فيلتراسيون افزايش داده شود های ديگر نانوفيلتراسيون روش 2

لتر آلومينای نانوليفیفي2-1ها از نانوالياف آلومينا با بار مثبت روی اين جاذباند. نانوالياف آلومينا سطح ای تشکيل شده شيشه زيراليه

داشته و بار مثبت بااليی بيشتری نسبت به الياف متداولمنفی از های باردار تر آلودگی دارند که باعث جذب سريع

کلوئيدهای آلی و غيرآلی ها و ها، باکتری قبيل ويروس

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

17 | P a g e

.شود می ها حذف آلودگیها، درصد ويروس 99/99نانوسرام بيش از فيلترهایو کدری DNAطبيعی، ها، ترکيبات آلی ها، انگل باکتری

درصد 9/99کند، همچنين دارای قابليت جذب را حذف میها، مواد راديواکتيو و فلزات سنگين از قبيل نمک از

هستند، حتی اگر ذرات، سرب را کروم، آرسنيک و نانومقياس و يا حل شده باشند. فيلترهای نانوسرام در

PH کنند بهتر عمل می 9بين پنج تا. مقدار تصفيه آب

فيلترهای نانوسرام بدون استفاده از فشار شدت جريانمتر ازای هر سانتی ليتر بر ساعت، به 5/1حدود يک تا

تواند به می bar شار چهارمربع از فيلتر است. حداکثر فتا ده ليتر 9فيلتر اعمال شود که منجر به شدت جريان

متر مربع از فيلتر خواهد سانتی بر ساعت به ازای هرطراحی شد. کارتريج فيلترهای نانوسرام دارای يکدهد. همچنين تاخورده است که سطح آنها را افزايش می

لکردی بااليی به طور متوسط مقاومت عم طبق گزارش فيلتر .نسبت به غشاهای بسيار متخلخل دارد

روش مصرفهای پيشين و يا پسين، فيلترهای نانوسرام به تصفيه

يا از بين بردن مواد فيلتر و تميز کردن، شارژ مجددهمزمان زايد خطرناک نياز ندارند. اين فيلترها به طور

ترکيبات شيميايی و بيولوژيکی را بدون استفاده از شيميايی و يا مواد منعقدکننده، حتی در گندزدای مواد .کنند های شور بسيار کدر حذف می آب

توضيحات تکميلی

توانند پودرهای بسيار ريز فيلترهای نانوسرام می .فلزی حذف شده را برای کاربردهای صنعتی بازيافت کنند

نانوالياف جاذب جريان 2-3

ها، برای حذف چرکفيلتراسيون فيلتر شامل يک اليه پيش يک اليه های شيميايی و يک اليه جاذب برای حذف آلودگیها و ذرات کلوئيدی است. نانوالياف برای حذف آلودگی

ها، ها، سراميک دوست، رزين چندين پليمر آب نانوالياف ازشوند. اين ساخته می سلولز، آلومينا و ديگر مواد

.سترسی استهای خانگی و شهری قابل د فناوری در مقياس ها حذف آلودگی

ها، درصد از باکتری 99فيلترهای سطح فعال بيش از های های آلی و ديگر آلودگی ها، آلودگی انگل ها، ويروس

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

18 | P a g e

.کنند شيميايی را حذف می مقدار تصفيه آب

تواند به ازای هر مقياس خانگی فيلترهای سطح فعال میش ليتر بر ليتر آب را با سرعت چهار تا ش 375فيلتر

ليتر 7500روستايی بيش از ساعت توليد کند. در مقياسدر .کند ليتر بر دقيقه توليد می 6/5بر روز با سرعت

هزار ليتر 95مقياس روستايی هر فيلتر برای بيش از .آب مؤثر است

روش مصرفای است که بدون طراحی فيلترهای سطح فعال به گونه

آسانی استفاده از تجهيزات وسيع، يا نگهدارنده به .قابل استفاده باشند

ها ها و ديگر جاذب ای، ِکِلی حفره های نانو سراميک 3 ای غشای سراميکی نانوحفره 3-1

از نانوپودرهای سراميکی روی Nano pore فيلترهای غشايیاند و در از قبيل آلومينا تشکيل شده مواد پايه

ای و مسطح موجود لوله های متفاوت و در دو شکل اندازه هستند. اين محصوالت با استفاده از نانوپودرهای

.شوند سراميکی و تحت فرايندهای پيوسته توليد می ها حذف آلودگی

ها قارچ ها و ها، ويروس باکتری Nanopore فيلترهای غشايیکنند. عالوه بر اين ؤثر از آب حذف میبه طور م Salmonellaها، fecal coliformها، Coliform های کيفی آب، آزمايش

.دهند شده نشان نمی را در آب تصفيه streptococci يا مقدار تصفيه آب

اندازه و شکل فيلتر و مقدار آب توليدی وابسته به کيفيت آب تصفيه شده است. يک واحد فيلتراسيون با

ايجاد کرده، m 11 2سطحی معادل با cm 15× 60×120 ابعاد .آلوده را در روز تصفيه کند هزار ليتر آب 8تواند می

روش مصرفبا توجه به خواص ضدرسوبی Nano pore غشايی فيلترهای

مکرر ندارند. بسيار شديد خود نياز به تميزسازی تواند به جای پاکسازی شيميايی با بخار همچنين میهای نسبت به آلودگی Nano pore شود. غشاهای استرليزه

و بازهای غليظ شده، قارچی و باکتريايی، اصطکاک، اسيد .دمای باال و اکسيداسيون مقاوم هستند

(SAMMS) های مزوپروس های خودآرا روی پايه اليه تک3-2

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

19 | P a g e

ای با تخلخل اين فناوری از مواد سراميکی يا شيشه ای از اليه ه است؛ به طوری که تکشکل گرفت نانومتریاليه و اليه متصل شوند. تک توانند به يکديگر ها می مولکول

های آلودگی ريزی شدن برای حذف مزوپروس، قابليت برنامهنسبت به بسياری از غشاها و SAMMS .خاصی را دارند

تر، ظرفيت باالتر و جاذب ديگر، جذب سريع های فناوری SAMMS داده است را از خود نشانپذيری بهتری انتخاب

های های فلزی از آب آشاميدنی، آب برای حذف آلودگی .های صنعتی طراحی شده است زيرزمينی و فاضالب

ها حذف آلودگی

SAMMS 99/9 ،ــرب ــوه، س ــد از جي ــنيک، درص ــروم، آرس ک و ديگر پرتوزا کادميم، فلزات

حـذف تواند بـرای می SAMMS، کند سموم فلزی را جذب می فلزات خاصی

کلسيم، ريزی شود؛ ولی برخی فلزات از قبيل برنامهبرای حذف SAMMS .کند منيزيم و روی را حذف نمی

.آلی مؤثر نيست های زيستی، يا آلودگی مقدار تصفيه آب

کاربردها از توان در گستره وسيعی از می SAMMS ازهای صنعتی، تصفيه آب مصرفی گرفته تا تصفيه فاضالب

تا 600ای در حدود کرد. اين فيلترها سطح ويژه استفادهدارند. توليد هر هزار متر مربع به ازای هر گرم

ای از دالر هزينه دارد که با نمونه SAMMS ،150 کيلوگرمدالر و کربن فعال با 42رزين تعويض يونی با هزينه

هر کيلوگرم قابل مقايسه است. دالر به ازای 78/1هزينه SAMMS کيلوگرم 13برای حذف يک کيلوگرم جيوه، همچنين

کيلوگرم رزين تعويض 154مورد نياز است و در مقابل، کيلوگرم کربن فعال مورد نياز خواهد هزار 40يونی و

.بود روش مصرف

SAMMS تواند شکل و اکسترود شده است که می به پودریاين فيلترها .برای فيلترهای تعويض يونی مناسب باشد

های جذب شده با يک گاهی اوقات به منظور حذف آلودگیهای ايجاد شده از شوند. آلودگی احيا می محلول اسيدی

سازمان حفظ محيط زيست طبق استانداردهای SAMMS احيای توانند به عنوان يک آلودگی آمريکا غيرسمی بوده، می

.متداول تصفيه شوند Arsenx3-4

Arsenx نانوذرات اکسيد آهن آب از، يک رزين جاذب متشکل

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

20 | P a g e

اليه پليمری است و برای حذف آرسنيک و دار روی يک زيررود. نانوذرات، سطح کار می های فلزی به ديگر آلودگی

تری فراهم و سينتيک جذب سريع ويژه باال، ظرفيت بيشترمصرفی کوچک و تواند برای کاربردهای می Arsenx .نمايد می

شهری بزرگ طراحی شود، های صنعتی و يا استفاده در ابزارهای طراحی شده برای رزين همچنين در و نيز

.های تعويض يونی مورد استفاده قرار گيرد ها حذف آلودگی

Arsenx ،موادی از قبيل آرسينک، واناديم، اورانيومها، حذف و سولفات کروم، آنتيموان و موليبدن را

يزيم و ياها، فلوريدها، کلريدها، سديم، من کربنات .کند های زيستی را حذف نمی آلودگی

مقدار تصفيه آبآن بسيار وابسته به نوع ابزاری است شدت جريان عبوری

گرفتن طراحی کند. بدون در نظر استفاده می Arsenx کهتا سه دقيقه 5/2و آب Arsenx سيستم، برای تماس بين

آرسنيک گرم ميلی 38حدودًا Arsenx است. هر گرم زمان نياز .دارد را نگه می روش مصرف

Arsenx به گفته شرکت Sometex های تواند به عنوان رزين میمشابه مورد استفاده قرار های تعويض يونی در زمينه

گيرد. اين فيلتر نياز به پيش يا پس تصفيه نداشته وشود و گاهی اوقات با محلول سود سوزآور احيا می

از سه ماه تا يک سال متناسب با سطح آلودگی، بعد ها حاکی از آن خاصيت خود را از دست خواهد داد. گزارش

تواند بادوام بوده و می Arsenx است که زيراليه پليمری .گراد عمل کند درجه سانتی 80تا در گسترده دمايی يک

ای سيکلودکسترين پليمر حفره.3-5يک ترکيب پليمری است که از ذراتی با سيلکودکسترين

توانند اين ذرات می ای تشکيل شده است؛ های استوانه فرهح .های آلی را جدا کنند آلودگی

ای توان به صورت پودر، دانه می پليمر سيکلودکسترين راکاربردهای و يا اليه نازک برای استفاده در ابزارها و

متفاوت توليد کرد. به هر حال پليمر سيکلودکسترين تواند اده شده و همچنين میمصرفی استف برای تصفيه آب

پاکسازی های زيرزمينی يا برای تصفيه در جای آبهای شيميايی آلی و نفتی نيز مورد استفاده قرار فاضالب .گيرد

ها حذف آلودگیهای آلی شامل گستره وسيعی از آلودگی سيکلودکسترين

ها، و فلورين آروماتيک، های پلی بنزن، هيدروکربنها و Pesticidنيتروژن، استن، کودها، های حاوی آلودگی

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

21 | P a g e

دهند که ها نشان می کند. آزمايش ديگر را حذف می بسياریکاهش ppt ها را تا حد آلودگی پليمرسيکلودکسترين اين

ها آلودگی دهد، در حالی که کربن فعال و زئوليت اين میدهد. همچنين پليمر صدهزار مرتبه کاهش می ppm را تا حددهد و فعال، ترکيبات آلی پيوند میکربن بيشتر از

آلودگی پايين را بازدهی حذف يکسانی برای آب با غلظتنشان داده است. پليمرسيکلودکسترين تحت تأثير رطوبت

تواند در نواحی مرطوب بدون اشباع قرار نگرفته، می هوااستفاده قرار گيرد. همچنين يا غيرفعال شدن، مورد

.دهد خود عبور نمیهای جذب شده را از آلودگی مقدار تصفيه آب

گرم از ميلی 22ظرفيت بارگذاری پليمرسيکلودکستريندارد، که های آلی به ازای هر گرم از پليمر را آلودگی

گرم به ازاری هر گرم کربن فعال قابل ميلی 58با پليمر برای تماس با آب آلوده حدودًا مقايسه است. اين

احيا ظرفيت رد. و در حينبه پنج ثانيه زمان نياز داتواند به طور نامحدودی خود را از دست نداده، می

.استفاده شود روش مصرف

تواند در ستون، کارتريج و يا سيکلودکسترين می پودرمتراک شود که آب از آن ای فيلترهای بستری به گونه

منبع تواند مستقيمًا در ای می بگذرد. سيکلودکسترين دانهتواند روی کار رود و اليه نازک آن می آب بههای يا لوله

.از شيشه برای تشکيل غشاء قرار گيرد ای اليه زيرتوان در از همه اشکال متفاوت سيکلودکسترين می

ابزارهای طراحی شده برای فيلترها، غشاها و يا .ها استفاده کرد جاذب

گريز است؛ لذا دوست و هم آب هم آب پليمرسيلکودکسترينآب از ميان اند بدون استفاده از فشار برای جذبتو می

ها مورد استفاده قرار گيرد. پليمر گاهی اوقات تخلخلاستفاده از يک الکل ساده از قبيل اتانول به احيا با

است به خاطر به يا متانول نياز خواهد داشت و ممکنظرفيت بارگذاری پائين آن نسبت به کربن فعال و

.ليات بيشتری نياز داشته باشدديگر به عم های جاذب توضيحات تکميلی

کند، هايی که پليمر سليکودکسترين جذب می آلودگیها و Pesticideتواند بعد از احيا، برای کودها، می

.محصوالت صنعتی ديگر بازيافت شود کربنی نانولوله -پيرون های پلی نانوکامپوزيت. 3-6

اليه نازکی از شامل است كه مپوزيتی يک غشای نانوکاپيرون را روی ماتريسی از جاذب موسوم به پلی يک پليمرمخصوص و پايداری غشا را های کربنی که سطح نانولوله

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

22 | P a g e

ديگر که به احيای های دهند، برخالف جاذب افزايش میتوانند به طور شيميايی نياز دارند اين غشاها می

.شوند احيا می الکتريکی ها حذف آلودگیکربنی با بار مثبت پيرون دارای نانولوله لیغشاهای پها، سزيم، کروم و ديگر توان پرکلرات است و میباردار منفی را حذف کند. همچنين غشاهای های آلودگی

نمک طراحی شوند. از توانند برای حذف نانوکامپوزيتی می تواند به طور منفی باردار شود، پيرون می آنجا که پلی

ذرات باردار مثبت از قبيل کلسيم بنابراين اين غشاء .کند و منيزيم را حذف می

مقدار تصفيه آبقابل کربنی نانولوله -پيرون غشاهای نانوکامپوزيتی پلیدهد که اين ها نشان می استفاهه مجدد هستند آزمايش

دوره استفاده بسيار کم بازدهی خود غشاها بعد از صدانتقال جرم خواصدهند. همچنين به خاطر را از دست می .های کربنی شدت جريان بااليی دارند سريع نانولوله

روش مصرفکنند. خطرناک توليد نمی های ثانويه اين غشاها آلودگی

با بکارگيری جريان الکتريکی، بار پليمر خنثی شده وشوند. با حذف های جذب شده، از غشا آزاد می آلودگیباردار شده و مجددًا تواند دوباره می ها، پليمر آلودگی

.استفاده شود زئوليت 4

سنگ و ترکيبی های طبيعی، مصنوعی، زغال زئوليت. 4-1ای جهت تشکيل مواد جاذب با ساختار شبکه ها زئوليتمنابع طبيعی به دست توانند از ها هستند. آنها می تخلخل

های مصنوعی معموالً از آمده و يا سنتز شوند. زئوليتسنگ ساخته شده و آلومينيوم يا زغال-يليکونهای س محلول

ابزار تعويض يونی در کارتريج يا به عنوان جاذب يا AgION های فناوری روند. شرکت کار می فيلترهای ستونی به های نقره طبيعی با خواص ها و يون ترکيبی از زئوليت .کند ضدباکتری توليد می

ها حذف آلودگیهای فلزی ای حذف آلودگیبر ها به طور متداول زئوليت

مجارستان، های طبيعی مکزيک و روند. زئوليت کار می بهآرسنيک را از منابع آب آشاميدنی تا حد مورد پذيرش

های ساخته دهند. زئوليت جهانی کاهش می سازمان بهداشتاز فلزات سنگين ای توانند گستره سنگ می شده از زغال

نقره را از آب شامل سرب، مس، روی، کادميم، نيکل وتوانند تحت شرايط خاصی کنند. همچنين می آلوده جذب

ظرفيت جذب .کروم، آرسنيک و جيوه را جذب کنند

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

23 | P a g e

آب و PHها متأثير از چند عامل؛ ترکيبشان، زئوليتآب PH هاست. به عنوان مثال تأثيرات آلودگی غلظت انواع

مثبت زئوليت قابل بر روی سطح باردار شده منفی و ياکر است. همچنين با توجه جذب آسان سرب و مس در ذ

غلظت باالی اين مواد، مقدار کادميم و نيکل سنگ، زغال، AgIoN نقره -ترکيبات زئوليت .دهد حذف شده را کاهش می

ها که شامل بازدهی را در مقابل ميکروارگانيسمتواند دهند. زئوليت نمی هاست، ارتقا می ها و کپک باکتریبه قدر کافی حذف کند، همچنين رطوبت آلی راهای آلودگی

موجب کاهش ها دخالت داشته، هوا در اشباع زئوليت .شود بازدهی آنها می مقدار تصفيه آبتوانند تصفيه کنند، وابسته ها می زئوليت مقدار آبی که

آنها استفاده به منبع زئوليت و ابزاری است که، محتوای کربن سنگ های زغال کنند. در مورد زئوليت می

به طور قابل توجهی سطح مخصوص و در نتيجه اين ماده .دهند قرار می ظرفيت جذب زئوليت را تحت تأثير

روش مصرفها بسيار وابسته به نوع ابزاری مصرف زئوليت چگونگی

تواند اين ابزار می .شوند است که در آن استفاده میهای ستونی های تعويض يونی، کارتريج و ابزار شامل رزين

ها گاهی اوقات به غيره باشند. عالوه بر اين زئوليت وهای نياز دارند. مصرف زئوليت احيا با يک محلول اسيدی

مطالعات نشان ساز باشد، چرا که سنگ ممکن است مشکل زغالهای سرب، کادميم، کروم، دهند مقاديری از آلودگی می

سنگ ز زغالتوانند ا ها می روی و ديگر آلودگی مس، جيوه،های زيرزمينی و آب شوند. آب گذشته و موجب آلودگی خاک،

عبور همچنين مشخص شده است که مقادير آرسنيک و منيزيمبسيار بيشتر از مقادير توصيه شده Fly ash کرده از

AgION جهانی است. ترکيبات زئوليت نقره سازمان بهداشتکتری پوشش ضدبا سازی مکرر دارند، زيرا نياز به پاک

های بيولوژيکی روی فيلتر نقره از تشکيل آلودگیسازی و کند و در اين صورت نياز به ذخيره می جلوگيری

.شود مرتفع می های شيميايی کننده مصرف احياء ها های مبتنی بر نانوکاتاليست فناوری. 5

نانوذرات آهن خنثی 5-1ی برای تصفيه درجا و غيردرجا (NZVI) آهن خنثی نانوذرات

شوند. اين ماده همزمان يک می های زيرزمينی استفاده آبشود که می جاذب و يک عامل احياکننده است، همچنين موجب

های آلی به ترکيبات کربنی با درجه سميت کمتری آلودگیفلزات سنگين کلوخه شده، به سطح خاک شکسته شوند و

درحا مستقيمًا به توان برای تصفيه را می NZVI بچسبند

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

24 | P a g e

توان از آن های زيرزمينی تزريق کرد، يا می منابع آب غشاها برای کاربردهای خارجی استفاده کرد. همچنين در

NZVI نانوذرات آهن با يک فلز دو فلزی که در آن ثانويه از قبيل پاالديم برای افزايش فعاليت آهن

بسيار فعال بوده و NZVI شوند، موجود است پوشيده می .ای دارد دانه ZVI به نسبت سطح مخصوص بااليی

ها حذف آلودگیNZVI های گستره وسيعی از آلودگی تواند برای فرآوری می

کلردار، محيطی، مثل متان کلردار، بنزن متداول زيستPesticideها، هالومتان های آلی، تری ها، رنگPCB ،ها

و فلزات سنگين از قبيل جيوه، نيکل و آرسنيک، نيتراتتوانايی کاهش شود. همچنين ممکن است نقره استفاده

شده پرتوهای راديويی را داشته باشد. پاالديم پوشيدهنشان داده است که همه ترکيبات کلردار را در NZVI با

دهد. قابل رؤيت کاهش می مدت هشت ساعت تا زير مقادير 99معمولی برای حذف بيش از NZVI اين در حالی است که

ساعت نياز دارد. 24ه درصد از اين ترکيبات ببرای يک دوره شش الی هشت ها، نانوذرات نسبت به آلودگی

که در نشان داده است NZVI .مانند ای، فعال باقی می هفته Nutrient ها و دماهای خاک و مقاديرPH گستره وسيعی از

.مؤثر است مقدار تصفيه آب

تواند فرآوری کند، می NZVI آب زيرزمينی که مقدارتعداد دفعاتی که استفاده ته به کيفيت آهن، شاملوابس

مجدد شده است؛ نوع زيراليه مورد استفاده، کيفيت آبمعدنی برای توليد محلول قابل تزريق، شامل مقدار

ريز در محلول، است. دريک اکسيژن، مقدار و نوع ذرات 057/6مطالعه موردی، سطحی با مساحت صد مترمربع را

تحت تأثير قرار NZVI از kg 2/11 ليتراز محلول شاملدهد که در يک منطقه، نشان می دهد. مطالعه ديگری می

ميليون 6/11 برای فراوردی NZVI کيلوگرم 136مقدار کيلوگرم از خاک کافی است؛ اما در منطقه ديگر همين

ميليون کيلوگرم 102تنها برای فرآوری NZVI مقدار ازبرای اين مطابقت شده رود. داليل ذکر کار می از خاک به

نداشتن شامل حجم متفاوت آب مصرف شده در تهيه محلول،دليل تفاوت در مقدار پذيری آهن به مقادير متفاوت کنشمتفاوت فشار کاربردی در حين تزريق اکسيژن آب و مقدار

.است روش مصرف

نسبتًا آسان است. NZVI غيردرجای از استفاده درجا وتشکيل محلول را برای NZVI ا، پودربرای کاربردهای درج

آهن با آب در يک منبع مخلوط کرده، سپس با يک پمپ و

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

25 | P a g e

کنيم. از آلوده تزريق می مستقيمًا به خاک چاه تزريقاستفاده برای ديگر موارد آنجا که تجهيزات مشابه مورد

.نيست تزريقی موجود است، تجهيزات چاهی خاص مورد نيازNZVI تر نسبت به ت کوچکبه دليل داشتن ذرا ZVI ای، دانهتواند تا اعماق بيشتری نفوذ شده، می تر تزريق راحت

در يک ماتريس توانند می NZVI کند. همچنين نانوذراتهای کربنی جامد از قبيل کربن فعال، زئوليت، نانولوله

مواد برای توليد غشاهايی با کاربرد غيردرجا و ديگر .ايمن شوند

اکسيد های نانومقياس دی فتوکاتاليست 5-2 تيتانيوم

تيتانيوم هم به عنوان عامل احيای اکسيد دیکند و به می فتوکاتاليستی و هم به صورت يک جاذب عمل

شود. صورت درجا و غيردرجا در تصفيه آب استفاده می، UV تيتانيوم در حضور آب، اکسيژن و تابش اکسيد دی

ها ن راديکالاي کند که های آزاد توليد می راديکالهای متفاوت را به ترکيبات کربنی با درجه سميت آلودگیاکسيد تيتانيوم نانومقياس، کنند. دی تجزيه می کمتری

تری را نسبت به فتوکاتاليستی سريع سطح بيشتر و فرايندتيتانيوم يا به اکسيد نمايد. دی تر فراهم می ذرات بزرگ

ها و يا يونصورت نانوپودر، برای استفاده در سوسپانای موجود است و در چندين شکل فيلترهای دانه به شکل

های ثابت، ميکروکره ديگر به عنوان پوشش برای غشاهای کار نانوکريستالی و غشاهای ترکيبی با سيليکا به

.رود می ها حذف آلودگی

آلی را تجزيه های اکسيد تيتانيوم تقريبًا همه آلودگی دیدوست است؛ و بنابراين ر آبکند. اين ماده بسيا می

های زيستی و فلزات سنگين از قبل آلودگی توانايی جذباکسيد کيفيت دی آرسنيک را دارد. راندمان آن تابع

آب، موجودی اکسيژن PHتيتانيوم، شدت پرتو فرابنفش، .ها است آلودگی و غلظت

مقدار تصفيه آبو تيتانيوم، شدت جريان اکسيد های متفاوت دی سيستم کنند و ازهمه آنها های حذف متنوعی را فراهم می سرعتتوان محدوده استفاده کرد. نانوپودرهای سوسپانسيون می

فرايند فتوکاتاليستی ُپربازدهی اکسيد تيتانيوم شده دیآنها در دهند؛ چرا که سطح داخلی را از خود نشان می

گيرد. به ها قرار می معرض تابش اشعه فرابنفش و آلودگیپذير با مواد پايه و در نتيجه، سطوح کنش دليل ترکيب

اکسيد تيتانيوم که دی کاهش سطح فعال، بازده نانوذرات هايی از به عنوان پوشش استفاده شده يا روی زيراليه

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

26 | P a g e

اند، پنج برابر درصد قبيل شيشه و سراميک ثابت شدهنانوذرات سوسپانسيون شده است. بازده فتوکاتاليستی

عمر لخل غشا يا زيراليه، بر شدت جريان وهمچنين تخهای ها مؤثر است. ميکروکره مفيد اين سيستمتيتانيوم، سطحی قابل مقايسه با اکسيد نانوکريستالی دی

فتوکاتاليستی نانوپودرها دارند، اما فرايندهای .دهند تری انجام می آهسته

روش مصرفتصفيه، بازيافت و جداسازی ذرات بعد از به دليل سختی

تيتانيوم سوسپانسيون اکسيد استفاده از نانوپودرهای دی شده مشکل است. ذرات سوسپانسيون معموالً به وسيلهشوند اولترافيلتراسيون يا ميکروفيلتراسيون جدا می

مقدار قابل توجهی از ذرات از اما در حين اين فرايندنانوکريستالی های روند. استفاده از ميکروکره بين می

سازی هوا انتر است. آنها در آب از طريق حبابآسو به طور طبيعی در ظرف آب برای سوسپانسيون شده .شوند نشين می تر ته بازيافت آسان

نانوذرات مغناطيسی 6Magneto ferritin6-1

مغناطيسی معموالً به عنوان جاذب و نانوذراتاند. در چنين شده نانوکاتاليست برای تصفيه آب بررسی

يستمی از نانوذرات مغناطيسی برای توليد فشار اسمزیسمورد نياز برای راندن آب از ميان يک غشای

برخالف اسمز معکوس که .اند فيلتراسيون استفاده شده .برای توليد فشار اسمزی نيازمند انرژی ورودی است

ها حذف آلودگیMagneto ferritin رونده، برای با توانايی اسمز پيش

است؛ اگر چه با توجه به ايی در نظر گرفته شدهزد نمک های ديگر نيز به نوع غشای مصرفی قادر به حذف آلودگی

.هست کند که اشاره می Nano Magnetics مقدار تصفيه آب شرکت

Magneto ferritin توان از آب، بازيافت و بدون هيچ را می .استفاده کرد ای دوباره محدوديت ويژه

روش مصرفای طراحی نشده هيچ سيستم قطعی Magneto ferritin برای هنوز

کنند که نانوذرات می است؛ اما برخی منابع اشاره مغناطيسی در يک طرف غشاء برای ايجاد غلظت، به صورت

اند. اين اختالف غلظت غيرتعادلی به منبع آب اضافه شدهبرای راندن آب منبع از ميان فشار اسمزی مورد نيار

توانند با می يجاد خواهد کرد. سپس نانوذراتغشاء را اسازی شده، استفاده از ميدان مغناطيسی از آب خالص

.شوند بازيافت

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

27 | P a g e

بررسی روش های خالص سازی آب با به کارگيری فناوری نان

)2( نانو مواد حفره اینانو حفره ای به عنوان يک زير مجموعه مواد نانو مواد

ر به فرد، شکل ساختمانی منحص ساختار با دارا بودن سطحفرايندهای و خواص حجمی در زمينه های مختلف از جمله،

تعويض يونی، جداسازی، کاربردهای کاتاليستی، ساخت ايزوالسيون ملکولی های زيستی و خالص سازی حسگرها،

.کاربرد دارندمواد نانو حفره ای را می توان براساس به طور کلی

ميکروپور، مزوپور سه دستهدامنه قطر منافذ نانويی به و کاروپور تقسيم نمود. براساس سيستم آيوپاک، حفره

نانومتر 2مواد ميکروپور دارای قطری کمتر از هایتا 2می باشند. مزوپورها دارای حفره های به قطر بين

نانومتر و ماکروپورها دارای حفره هايی با قطر 50 .نانومتر هستند 50بيشتر از

فره ای را می توان براساس جنس، از قبيل نانوح مواديا خواص آنها دسته آلی يا معدنی، سراميک يا فلز و

بندی نمود. در سيستم های پلی مری، سراميکی و يا نيز مشابه اين چنين حفره هايی ديده می شود که کربنی

متفاوت هست. در واقع جنس البته شکل حفره ها در آن آنها و توزيع و ترکيبماده، شکل حفره ها، اندازه

حفره ها است که در نهايت مشخص کننده نوع کاربرد اين مواد شامل .ماده نانو حفره ای می باشد

از کربن های نانوحفره ای ترکيبات دارای کاربردهای♣جمله، جذب گازهای آالينده، بسته های کاتاليستی،

. نگهداری گاز و... باشند فيلترهای تصفيه آب، مخزن کاربرد زئوليت

های در فرايندهای زئوليت های نانوحفره ای عمده♣تصفيه ای آب (شامل تصفيه آب شرب و پساب های صنعتی)

.يون های فلزات سنگين می باشد حذف نانوپروس پلی

از جداسازی ملکول های آلی خاص از سيستم های کاربرد آن ها را در تصفيه آب به منظور بيولوژيکی تا

نظير فنل ها لودگی های ناشی از ترکيبات آلیحذف آ .شامل می شود

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

28 | P a g e

)4( تليسنانوفتوکاتاتابش نور بتواند ای است که در اثر فتوکاتاليست ماده

منجر به بروز يک واکنش شيميايی شود، در حالی که خود ها دست خوش هيچ تغييری نشود. فتوکاتاليست ماده،

هش دخالت ندارند و کا های اکسايش و مستقيمًا در واکنش ها را فراهم فقط شرايط موردنياز برای انجام واکنش

.کنند میها با گستره اندازه بين خوشه) TIO2 تيتانيم دی اکسيد

پودرها و تک بلوهای بزرگ)، نزديک به –کلوئيدها تاو تقريبًا تمامی اين آل است يک فتوکاتاليست ايده

اين است که نور خصوصيات رادارد. تنها استثناء آن کند. نانو ذرات دی اکسيد تيتانيم، بر را جذب نمی مرثی

جمله شيشه و يا ترکيبات سطح زيراليهای مناسبی از های تحت تابش شوند و در حوضچه سيليسی، پوشش داده می

.گيرند نور ماوراء بنفش، قرار می TIO2 های صنعتی که آب های موجود در بسياری از آالينده

کند عبارتند اکسيد کربن تبديل می ا با آب و دیها ر آنها، اترها، آلدئيدها، ها، آلکين ها، آلکن آلکان از:آمينی، ترکيبات سيانيدی، استرها و ها، ترکيبات الکل

.ترکيبات آميدی

)2( شيرين کننده هايي از جنس غشاي نانومتري

توانسته اند عشاهايي از نانولوله هاي کربي محققانگاز و مايع با کمترين ند که به کمک آن جداسازيبساز

هزينه امکان پذير خواهد شد . امروزه بيشتر غشاها ازمواد پليمري ساخته مي شوند که در دماي باال مشکالتي

در اين نوع غشاها نمي توان . را به وجود مي آورندانتخاب آن توازن مناسبي را ميان ورودي غشا و قابليت

تفاده ازنانولوله هاي کربني امکان برقرار کرد. اسمناسب در ورودي هاي باال را فراهم مي انتخاب پذيري

متراکم تر کند .غشاهاي جديد باحفره هاي کوچک تر ووهمچنين امکان عبور شدت جريان زياد از هر حفره ، از

آب و هوا نسبت به غشاهاي ديگر بسيار نظر گذردهيتصفيه آب دارند ني درموثرتر هستند و کاربردهاي فراوا

.از روش جداسازي غشايي ، در شيرين سازي آب استفاده در اين روش آب شور داغ را روي ورقه نازکي از . مي شود

به نانو حفره مي ريزند . غشاي داراي حفرات ريز موسوم اين حفره ها آنقدر کوچک هستندکه فقط بخار مي تواند

، نمک هاو مواد از ميان آنها عبور کند و آب ، مايع باقي مي مانند. در طرف ديگر معدني ديگر در پشت غشا

با غشاء محفظه هايي از آب سرد قرار دارد که بخار .عبور از آن دوباره به مايع تبديل مي شود

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

29 | P a g e

)2(جيوه زدايیوست آمريکا، از محققان آزمايشگاه ملی پاسيفيک نورث

، (SH) تيول های اليه ای که با تک های نانوحفره سراميکزدايی از آب استفاده دار شده بودند، برای جيوه عامل

های خودسامان تيول بر روی سيليکای اليه کردند. تککاربردهايی در توانند می (Thiol-SAMMS) ای حفره ميان

باشند. سنگی داشته های زغال تصفيه فاضالب نيروگاهار ها از منابع اصلی آلودگی جيوه به شم نيروگاه ايناز جنس سيليکای ای روند. محققان زيراليه می

5.6ای را با ميانگين اندازه حفرات حفره ميان کار بردند. آنها با به m2/g 900سطح ويژه نانومتر وهای قليايی به حفرات اين ای از تيول اليه افزودن تک

ساختند. دسترسی به يک فناوری سراميک، آن را فعالجذب گری، ظرفيت وه بر انتخاببرای حذف جيوه که عال

باال و سينتيک جذب مناسب، منجر به توليد پسماندی نيازهای فوری در زمينه تصفيه پايدار گردد، يکی از

جيوه، های متعارف حذف تنها کارايی روش جيوه است. نهها منجر به تر از اين روش است؛ بلکه اين روش پايين

. ماده جديد شوند زيادی پسماند می توليد مقاديرسنگی زغال های عالوه بر پاکسازی فاضالب نيروگاه

تواند در تصفيه پسماندهای راديواکتيو، توليد می .کار رود دندانپزشکی نيز به باتری و مصارف

تصفيه آباستفاده ازنانوفيلتربراي )2(درافريقا

دانشمندان آفريقای جنوبی نوعی فيلتر نانويی را تواند ای است و می اند که شبيه به چای کيسه توسعه داده

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

30 | P a g e

با تصفيه آب به ميليونها انسانی که به آب آشاميدنی بهداشتی دسترسی ندارند کمک کند

در بسياری از مناطق آفريقا زنده ماندن به يکی از ترين است. يکی از مهممبارزات روزانه مردم تبديل شده

اين مبارزات تالش برای نوشيدن آب سالم بهداشتی است.

در اين راستا محققان دپارتمان ميکروبيولوژی دانشگاه "استلن بوش" آفريقای جنوبی فيلتری شبيه به چای

تواند يک ليتر آب را اند که می ای را توسعه داده کيسه د.با يک هزينه بسيار پايين قابل نوشيدن کن

اين کيسه تجديدپذير زيستی از فيبرهای نانويی ساخته شده و داخل آن از نوعی زغال فعال پر شده است، ديوار داخلی خود کيسه نيز آغشته به آفت کشهايی است که

کنند اما برای انسان زا را نابود می های بيماری ميکروب ضرری ندارند.

يسه اين محققان در اين خصوص توضيح دادند: "هر کتواند يک ليتر آب را تصفيه کند و حتی آب را از می

آهن، آلومينيوم و نفت پاک کند اما قادر نيست آب شور را به آب شيرين تبديل کند."

با وجود اين محدوديت، اين فيلتر جديد برای قاره ميليون نفر به آب آشاميدنی 680آفريقا که در آن

رود. شمار میدسترسی ندارند يک اختراع با ارزش به

تواند در گردن بطری آب نصب اين فيلتر تصفيه آب می شود و هنگام نوشيدن، آب را بهداشتی کند.

های بحران مثل زلزله و سيل که اين اختراع در موقعيتتواند جان بسياری دسترسی به آب بهداشتی دشوار است می

ها را نجات دهد. از انسان

های را از سوی سازمانهايی اين تيم دانشگاهی درخواستبزرگ بشردوستانه که به کمک رسانی مردم آسيب ديده از

اند اما در حال سيل پاکستان مشغولند دريافت کردهحاضر اين فيلتر به مرحله توليد و عرضه تجاری نرسيده

است.

اين کيسه فيلتر آب از پايان سال جاری وارد بازار •

بينی شده که دالر پيش 005/0شود. قيمت هر کيسه می

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

31 | P a g e

های نيروی انسانی و توزيع نيز به آن افزوده هزينه

شود می

بررسي كاهش سميت سنتزي وواقعي نساجي بافرايند

)3(نانوفتوكاتاليستي بااستفاده ازدافينيامگنا

رنگزاهاي نساجي يكي ازبزرگترين گروه تركيبات الي

-1تن توليد مي شوند.حدود700000هستندكه ساالنه حدود

ل توليدات جهاني رنگزاها درطي فرايندهاي ازك20%

رنگرزي واردپساب هاي نساجي مي شود.رهايي اين پساب

هاي رنگي به محيط،سبب به هم زدن جنبه زيبايي محيط

زيست واورتروفيكاسيون مي شودومي تواندمنشامحصوالت

جانبي خطرناك ازطريق واكنش هاي شيميايي

ه همين دليل ماننداكسيداسيون ،هيدروليزو... باشدب

استانداردهاي بين المللي زيست محيطي

)ISO14000,1996 درموردتخليه پسابهاي رنگي ازنظرقانون(

بسيارشديدتروسخت ترشده است.يكي ازفرايندهاي كه

قادرندرنگزاهارادرسيستمهاي ابي تخريب كنندفرايندهاي

اكسيداسيون پيشرفته است.اين فرايندهاگونه هاي

توليدمي كنند ) OHاي هيدروكسيل (ّ بسيارفعال راديكال ه

كه قادرندطيف وسيعي ازاالينده هاراسريعابه صورت

غيرانتخابي تجزيه نمايند.درميان اين

فرايندها،فرايندنانوفوتوكاتاليز ناهمگن بااستفاده

)،فناوري بسيارموثربراي تجزيه االينده TiO2ازتيتانيا(

ها مي باشد.

يزي دركاهش سيميت بررسي كارايي فرايندنانوفوتوكاتال

پساب

امكان توليدقطعات مولكولي طي تجزيه فوتوكاتاليزي كه

مي توانندازتركيبات مادرسمي ترباشند،اندازه گيري

سميت رابخش اجباري ازمايشات مي سازد.اين پارامترها

براي بهره برداري تصفيه خيلي مهم است.

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

32 | P a g e

نتايج حاصل ازبررسي فرايندنانوفوتوكاتاليزي

)UV/TiO2(دركاهش سميت رنگزاها نشان مي دهد

عوامل موثردررنگبري پساب سنتزي مانندمقدار

وحضورنمكهاي PHفوتوكاتاليست تيتانيا ،غلظت رنگزا،

معدني بهينه سازي شدند.درفرايند نانوفتوكاتاليزي

باگذشت زمان تابش تازمان خاص ،سميت افزايش مي يابد

ش محصوالت دقيفه)سپس باگذشت زمان تاب120تا30(زمان

واسطه سمي شكسته شده ومحصوالت باسميت كمتر ودرنهايت

دقيقه)تشكيل مي شود. 240محصوالت غيرسمي(زمان

فرايندتجزيه فوتوكاتاليزي بااستفاده

براي كاهش سميت TiO2وفوتوكاتاليستUVازتابش

پسابهاي حاوي موادالي كارايي خوبي دارد.

تحليل

علوم و فنون به يشرفتهاي سريع در سالهاي اخير، پ

ژه در زمينه نانوتکنولوژي، تحوالتي بزرگ را در وي

زمينه هاي پزشکي، کشاورزي، صنعت، محيط زيست و علوم

پايه زيستي در پي داشته است.

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

33 | P a g e

امروزه نقش نانوتکنولوژي در همه ابعاد روشن است،

اما جنبه ديگر اين توانمندي، خطرات احتمالي مرتبط

فناوري نانو است که در صورت با استفاده از محصوالت

رعايت نکردن قوانين و مقررات خاص ايجاد مي شود.

بنابراين ضمن تاکيد بر اهميت فناوري نانو، الزم است

آيين نامه هايي جهت انجام ايمن و سالم استفاده از

محصوالت نانو تهيه و تدوين گردد تا بر اساس آن بتوان

انوتکنولوژي را کنترل و نظارت بر کليه فعاليتهاي ن

اعمال کرد. در واقع دولتها موظفند که عالوه بر تدوين

استراتژي ملي و تصويب چارچوب سازماني براي

نانوتکنولوژي، شرايط قانوني تحقيق و توسعه را مشخص

نمايند. از اينرو پيشنهاد مي شود يکي از اين

) nanosafetyزيرساختهاي قانوني، قانون ايمني نانو (

واقع، ايمني نانو به سياستها و روشهاي باشد. در

اتخاذ شده جهت اطمينان ازکاربرد بي خطر محصوالت نانو

از نظر محيط زيست و سالمت انسان اطالق مي شود. از

اينرو تدوين اين سياستها و قوانين امري ضروري بنظر

مي رسد. کما اينکه در حال حاضر در برخي از کشورهاي

متحده امريکا، انگلستان، پيشرفته مانند اياالت

فرانسه، آلمان و ژاپن قوانين ايمني نانو وجود دارد

و در هر يک از بخش هاي مرتبط با محصوالت نانو کميته

هايي مشغول فعاليت مي باشند. کشورهايي مانند چين و

هند نيز قوانيني در اين مورد وضع کرده اند و در حال

نرو تدوين اين سازماندهي کميته ها مي باشند. از اي

قوانين و برنامه ريزي جهت سازماندهي کميته هاي

مرتبط، در کشور ما نيز امري ضروري بنظر مي رسد.

جمع بندي

در آينده ايران جزء کشورهايي خواهد بود که بحران

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

34 | P a g e

مصرف باال و کم آبي را به دليل افزايش جمعيت شهر

نشين و ارتقاي سطح صنعت و کشاورزي ، پيش رو خواهد

هکتار از ۲۰۰داشت. در خشکسالي سال هاي گذشته حدود

۲هزار هکتار از محصول چاي و ۱۰باغ ها، بيش از

هزار هکتار از باغ هاي موز سيستان و بلوچستان و

باغ هاي کوهپايه آسيب جدي ديد. استخراج بي رويه از

آب هاي زيرزميني و سفره هاي آبدار زيرزمين در

بحراني دارد. درحال حاضر از شرايط کنوني يک موقعيت

دشت جزو مناطق ممنوعه و بحراني ۱۵۰دشت کشور، ۶۱۲

است.

با قبول اين وضعيت، بخش بزرگي از مزارع در محدوده

کوير قرار مي گيرد و مشخص مي شود خشکسالي يک

واقعيت طبيعي و اقليمي در کشور است. جمعيت کشور ما

م ما از کل حدود يک درصد جمعيت جهان است ولي سه

صدم درصد است. کشورهاي ۳۶منابع آب شيرين در دنيا

درصد منابع آب مطلوب خود استفاده ۴۵ديگر دنيا از

درصد آب مصرف مي شود. بيش ۶۶مي کنند. در کشور ما

درصد ذخاير آب شيرين کشور، وابسته به منابع ۵۰از

آب هاي زيرزميني است که درحقيقت ما بايد اين منابع

ني را براي سال هاي خشکسالي نگهداري مي زيرزمي

کرديم.

کارشناسان يکي از داليل اين بحران را ايجاد شهرک ها

و گسترش بي رويه و برنامه ريزي نشده شهرها مي

دانند. از سويي ما در اقليم خشک و کم آب قرار

داريم. از سويي هم کره زمين درحال گرم شدن است و

هوا در اين نقطه از جهان پديده ال نينو به گرم شدن

کمک کرده است.

بنابراين با نگاهي به مشکالت تأمين آب در ايران و

نياز مبرم کشور به منابع جديد، مي توان از

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

35 | P a g e

فناوريهاي نوين در اين راه بهره جست. اين مهم در

سايه انجام نياز سنجي و مطالعه دقيق اوليه تحقق مي

اخير، ايران در يابد. با توجه به اينکه در سالهاي

حال اوج گيري در زمينه تحقيقات نانو است، عقالني به

نظر مي رسد که در سمت و سودهي برنامه هاي کالن آب

در کشور از فناوري نانو به عنوان يک پشتيبان قوي

استفاده گردد.

منابع:

تخصصي كارگاه مشترك ايران و -مباحث علمي .1

آلمان در زمينه تصفيه

اينترنت .2دكتراميرحسين محوي،مرجان قنبريان،مريم .3

قنبريان،مسعودقنبريان،شبنم شفيع

سميت پساب سنتزي وواقعي زاده،بررسي كاهش

نساجي بافرايندفوتوكاتاليزي بااستفاده

ازدافنيامگنا،مجموعه مقاالت يازدهمين همايش

1387آبان ماه9-7ملي بهداشت محيط ،زاهدان،

ي،مريم دكترمنيره مجلسي ،دكترمحمدمنشور .4

جاللي،نانوفناوري دانشي نوين درتصفيه

كاربردنانوفناوري درتصفيه آب وفاضالب

36 | P a g e

اب،دوازدهمين همايش بهداشت محيط،دانشگاه

1388علوم پزشكي شهيدبهشتي،آبان ماه