در گفتوگو با آنا بررسی شد؛
به‌توان نانو/۴؛
مشکلات حوزه آب با فناوری حل می‌شود/ تبدیل پساب به آب با جادوی نانو
محققان و شرکت‌های ایرانی سعی دارند با استفاده از فناوری‌های امروزی به خصوص نانو ابزار و تجهیزات بهبودیافته‌ای توسعه دهند تا مشکلات متعدد حوزه آب و پساب کشور برطرف شود.
گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، ایران در حوزه آب با چالش‌های بسیاری روبه‌رو است. البته بسیاری از این مشکلات با به کارگیری فناوری‌های به روز حل می‌شوند. نانو یکی از این فناوری‌های مدرن است که روند فعالیت‌ها در حوزه آب، پساب و محیط زیست را آسان‌تر، سریع‌تر و موثرتر کرده است. در ستاد ویژه توسعه فناوری نانو تکنولوژی‌های مرتبط به گروه آب، پساب و محیط زیست به دو دسته آب و پساب تقسیم می‌شوند. فناوری‌ها در حوزه آب براساس چالش‌ها و راهکارهای رفع آنها توسعه می‌یابد و به طور کلی به چهار گروه شیرین‌سازی آب‌های لب‌شور و آب دریا، معضلات زیست‌محیطی آب‌شیرین‌کن‌ها، آلودگی منابع آب ناشی از فلزات سنگین مانند نیترات و بحران کم‌آبی و عدم وجود منابع آب شرب تقسیم می‌شود.
بیشتر بخوانید:
نانو؛ منجی حوزه بهداشت و سلامت/ اثرگذاری داروها و دقت ابزارهای پزشکی افزایش می‌یابد
حذف فلزات سنگین از منابع آبی یک چالش بین‌المللی به شمار می‌رود و مختص ایران نیست. آرسنیک یکی از مهم‌ترین فلزات سنگین موجود در منابع آبی است که منشأ طبیعی یا معدنی دارد. برای مثال آب چاه‌ها حاوی مقادیر غیرمجاز آرسنیک باشد. معمولا پساب‌های صنعتی باعث آلودگی آب چاه‌ها به آرسنیک می‌شوند. حذف فلزات سنگین با استفاده از فناوری نانوجاذب ذرات اکسید آهن انجام می‌شود که در ایران نیز توسعه یافته است. این نانوجاذب فلزات سنگین را از آب حذف می‌کند تا مواد معدنی موجود در آن به حد مجاز برسد. میزان مجاز آرسنیک در آب آشامدینی ۱۰ پی‌بی‌دی است اما نانوجاذب اکسید آهن این ماده معدنی را تا حد صفر کاهش داده و حذف می‌کند. شرکت‌های آب و فاضلاب استان‌های مختلف در کشور از این فناوری استفاده می‌کنند.
حذف نیترات و شیرین‌سازی آب لب‌شور با فناوری نانو
یکی دیگر از فناوری‌های دیگر در حوزه آب که سیستم حذف نیترات است که با استفاده از فناوری الکترودیالیز انجام می‌شود. نیترات که معمولا منشأ انسانی دارد، چاه‌های آب شرب و منابع زیرزمینی را آلوده می‌کند. برخی منابع آبی در کشور مقادیر غیرمجازی از نیترات دارند که با استفاده از الکترودیالیز می‌توان آن را از آب تصفیه و حذف کرد. مصرف انرژی بسیار کم و استفاده از مقادیر ناچیز مواد شیمیایی در آن از جمله مزایای این سیستم نوین حذف نیترات به شمار می‌رود. از فناوری الکترودیالیز در سیستم نمک‌زدایی نیز استفاده شده که برای زدودن نمک از آب‌های لب‌شور به کار می‌رود.
به گفته علیرضا قاضی‌زاده، کارشناس حوزه آب، پساب و محیط زیست ستاد ویژه توسعه فناوری نانو «برخی از چاه‌های آب در کشور شور شده‌اند اما میزان شوری آنها به اندازه خلیج فارس یا عمان نیست، بنابراین به این نوع آب‌ها ب اصطلاح آب لب‌شور گفته می‌شود. حال به لطف فناوری نانو و محققان ایرانی امکان تصفیه آب‌های لب‌شور با فناوری الکترودیالیز مهیا شده است. این سیستم مصرف انرژی پایینی دارند و از سوی دیگر در فرایند تصفیه از مواد شیمیایی استفاده نمی‌شود، بدین ترتیب روش بسیار مناسبی برای تصفیه آب‌های لب‌شور به شمار می‌رود. در حوزه آب شیرین‌کن‌های سرزمینی، پساب یکی از مسائل حائز اهمیت تلقی می‌شود.»
بیشتر بخوانید:
ساخت جاذب پلیمری با استفاده از فناوری نانو/ تصفیه پساب صنعتی در ۴۵ دقیقه
وقتی نیروگاه آب شیرین‌کن در مجاورت دریا قرار داشته باشد، پسابی که شوری آن به مراتب بالاتر از پساب ورودی است، به دریا منتقل و تخلیه می‌شود. در آب‌شیرین‌کن‌های سرزمینی دریایی برای تخلیه وجود ندارد، بنابراین پساب این آب شیرین‌کن‌ها معضل محیط‌زیستی ایجاد می‌کند. با استفاده از فناوری الکترودیالیز پساب آب شیرین‌کن‌ها تا حدود ۹۵ درصد بازیابی و تصفیه می‌شود. پنج درصد باقی مانده نیز که میزان شوری بالاتری دارند با استفاده از تکنولوژی‌های دیگر تصفیه می‌شود.
سیستم الکترولیز آب دریا فناوری دیگری است که در حوزه شیرین‌سازی استفاده می‌شود. در این روش برای ورودی پلنت‌های آب شیرین‌کن مواد گندزدا به کار می‌رود تا از ورود میکروارگانیسم‌های دریایی به خطوط لوله انتقال‌دهنده آب دریا به آب شیرین‌کن جلوگیری شود. این سیستم با استفاده از آب دریا، هیپوکلریت سدیم تولید می‌کند که نوعی ماده گندزداست. بدین ترتیب از آب دریا مواد گندزدا تولید می‌شود که در همان محل به کار گرفته می‌شود. مبنای طراحی این سیستم برای کشتی‌ها در نظر گرفته شده بود تا آب مورد استفاده در کشتی‌ها پیش از تخلیه در آب‌های آزاد گندزدایی شود. بدین ترتیب گندزدایی در محل دریا امکان‌پذیر می‌شد. حال مکانیسم مشابهی در سیستم‌های آب شیرین‌کن به کار می‌رود. در صورت عدم دسترسی به آب دریا نیز می‌توان از محلول آب نمک برای تولید هیپوکلریت سدیم استفاده کرد.
استفاده از غشای نانوساختار برای حذف عوامل بیماری‌زا
به گفته قاضی‌زاده «یکی دیگر از فناوری‌های حوزه تصفیه آب غشای سرامیکی نانوساختار است که امکان حذف عوامل بیماری‌زا مانند میکروارگانیسم‌ها، ویروس‌ها و باکتری‌ها را از منابع آبی فراهم می‌کند. برخی از منابع آبی سطحی و شیرین هستند اما میزان رنگ، بو یا کدورت آنها بیش از حد مجاز آب آشامیدنی است و بار میکروبی دارد. سیستم غشایی امکان حذف بار میکروبی را از آب‌های سطحی و شیرین فراهم می‌کند، بدین ترتیب آب آشامیدنی تهیه می‌شود. قرار است از این فناوری در استان سیستان و بلوچستان روی یکی از منابع آب آشامیدنی نصب شود.»
محصول دیگری با استفاده از غشای سرامیکی نانوساختار تولید شده که «گالن تصفیه آب» یا پکیج تصفیه آب انفرادی نام دارد. این سیستم برای مسافرت یا شرایط بحرانی طراحی شده و عوامل بیماری‌زا و کدورت داخل آب را حذف می‌کند. با نصب یک تلمبه دستی روی این گالن می‌توان آب آشامیدنی را مورد نیاز در شرایط بحرانی را به دست آورد. ظرفیت این گالن قابل‌حمل ۲۰ لیتر است.
نفوذ نانو به فناوری‌های فاضلاب
کشور در زمینه فاضلاب و پساب نیز مشکلات بسیار دارد چراکه برای مدت طولانی بهایی به این حوزه داده نمی‌شد. حال با توجه به معضلات زیست‌محیطی که پساب‌ها به بار آورده‌اند، مسئولان ناگزیر به تصفیه پساب‌ها و فاضلاب روی آورده‌اند. بازچرخانی و استفاده مجدد از آب امری بسیار مهم به شمار می‌رود با این حال ایران در حوزه فاضلاب با چالش‌های بسیاری روبه‌رو است. فاضلاب‌ها آب‌های سطحی و زیرزمینی کشور را آلوده می‌کند، این فاضلاب‌ها به دلیل تخلیه غیراستاندارد یا غیراصولی باعث آلودگی خاک‌ها نیز می‌شود. از سوی دیگر در حوزه تجهیزات تصفیه‌خانه‌های فاضلابی نیز مشکلاتی وجود دارد چراکه این تجهیزات در حوزه فناوری‌های های‌تک قرار می‌گیرند. انتشار بوی تخلیه‌خانه‌های فاضلاب شهری یا واحدهای صنعتی، جمع‌آوری و تصفیه فاضلاب جوامع کوچک و بحث بازچرخانی آن نیز از دیگر چالش‌های این حوزه به شمار می‌رود.
قاضی‌زاده می‌گوید «یکی از پیچیده‌ترین پساب‌ها، پساب نساجی است چراکه رنگ‌های متنوعی در آن استفاده می‌شود. در زمینه تصفیه پساب صنعتی به روش اکسیداسیون پیشرفته فناوری در کشور توسعه یافته است. این محصول انرژی بسیار کمی مصرف می‌کند و هزینه‌های عملیاتی و بهره‌برداری آن نیز پایین است. از غشاهای سرامیکی نانوساختار نیز در زمینه تصفیه و بازچرهانی آب خاکستری استفاده می‌شود. در حال حاضر پروژه‌ای در این خصوص برای بازچرخانی آب کارواش‌ها انجام شده که مصرف آب را به طور قابل‌توجهی کاهش داد. این فناوری کاربرد خانگی نیز دارد و می‌توان از آن برای آبیاری فضای سبز نیز استفاده کرد.»
ژنراتوری برای همه فصول
سیستم هوادهی پیشرفته با استفاده از ژنراتور نانوحباب یکی از فناوری‌های حوزه تجهیزات تصفیه‌خانه‌های فاضلاب است که در کشور توسعه یافته است. در سیستم متداول هوادهی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب از بِلوئرها هوادهی استفاده می‌شد که هزینه خرید آنها بسیار بالاست، نگهداری از آن دشوار است و انرژی بسیاری نیز مصرف می‌کند. از سوی دیگر این بلوئرها آلودگی صوتی ایجاد می‌کنند. هوادهی یکنواخت در یک تصفیه‌خانه فاضلابی به یک سیستم لوله‌کشی گسترده نیاز دارد که در کشور چنین زیرساخت‌های وجود ندارد. سیستم هوادهی مجهز به ژنراتور نانوحباب می‌تواند روند تصفیه را بهبود ببخشد. این ژنراتور حباب‌هایی در اندازه ۱۰۰ نانومتر تولید می‌کند که بسیار ریز بوده، بنابراین مدت زمان بیشتری در مخازن هوادهی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب حضور دارند. این امر منجر به افزایش میزان اکسیژن‌رسانی و درنهایت بهبود روند تصفیه می‌شود.
بیشتر بخوانید:
دستگاه ایرانی هوا را عاری از آلاینده می‌کند/ جادوی نانو در تصفیه هوا
مصرف انرژی این فناوری به طور تقریبی ۱۰ درصد سیستم بلوئر است، از سوی دیگر کیفیت خروجی فاضلاب تصفیه‌شده با ژنراتو نانوحباب نیز ارتقا می‌یابد. همچنین در این روش نیاز به سیستم لوله‌کشی گسترده وجود ندارد، بدین ترتیب در هزینه‌های ساخت و احداث نیز صرفه‌جویی قابل توجهی صورت می‌گیرد. ژنراتورهای نانوحباب کاربردهای دیگری نیز دارد، برای مثال می‌توان از آن برای تزریق گاز ازون به آب استفاده کرد. ازون ماده‌ای گندزدا به شمار می‌رود و از آنجایی که در ابعاد نانو به آب تزریق می‌شود، به صورت یکنواخت‌تری توزیع می‌شود و مدت زمان بیشتری در آب باقی می‌ماندو بدین ترتیب راندمان این سیستم در گندزدایی در مقایسه با روش‌های متداول بیشتر و موثرتر است.
روش مختلفی برای از بین بردن بوی نامطبوع موجود در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب وجود دارد؛ برای مثال از روش‌های بیولوژیکی یا روش‌های جذبی استفاده می‌شود با این حال هزینه خرید آنها بسیار بالاست. نانوجاذب‌ها یکی از روش‌های امروزی است که برای حذف این بوی نامطبوع به کار می‌رود که از نظر اقتصادی در مقایسه با روش‌های متداول رقابتی‌تر محسوب می‌شود. هزینه نگهداری و تعمیرات این روش نیز بسیار پایین است و تنها یک بار در سال فرایند احیا روی نانوجاذب‌ها انجام می‌شود. اکثر فناوری‌های توسعه یافته در حوزه آب و پساب که در کشور توسعه یافته، قرارداد صنعتی دارند و در حال بهره‌برداری هستند.
انتهای پیام/۴۰۲۱/
انتهای پیام/
در دانشگاه آزاد شهرکرد انجام شد؛
