هوالحنان

1. هوالحنان

2. فناوری نانو در صنعت آب و فاضلاب تهیه و تنظیم : لیلا شجاعی

3. مقدمه: • افزايش جمعيت جهان • کاهش منابع آب آشاميدني • آلودگی منابع آب ناشی ازافزايش آلودگي هاي زيست محيطي کمبود آب آشامیدنی

4. چه باید کرد؟ زيست فناوري • امکان بازيافت آب • - دسترسی به يک منبع مناسب براي • مصارف گوناگون استفاده از فناوري هاي نوين از قبيل : نانو فناوري

5. علم نانو - عبارت است از مطالعه و پژوهش وسايل و ساختار هايي كه در كوچكترين واحد ديمانسيون (200 )نانومتر يا كوچكتر وجود دارند -واژه نانو از يك كلمه يوناني بهمعناي" كوچك يا ريز" مشتق شده است - نانو به اندازه بين 1تا 100 نانو متر مي گويند - اندازه ی سلول زنده معادل يك ميكرون (1000 نانومتر ) است.

6. تفاوت فناوری نانو باسایر فناوریها • - تفاوت درمقياس مواد و ساختارهايي است که در اين فناوري مورد استفاده قرار مي گيرند • کوچک بودن اندازه مد نظرنيست • زماني که اندازه مواد در اين مقياس قرار مي گيرند، خصوصيات ذاتي آنها از قبيل رنگ، استحکام، مقاومت و خوردگي و... تغيير مي کند • - تفاوت به عناصر پايه آن بر مي گردد اين عناصر همان عناصر نانومقياسي هستند كه داراي خواصي متفاوت با مقياس ماكروشان مي باشند

7. عناصر پايه در فناوري نانو نانو ذرات:اولين و مهمترين عنصر پايه در هر سه بعد مانند نانوذرات فلزی،سرامیکی نانو لوله کربني: لوله هايي ازصفحات گرافيتی تک یا چنددیواره نانو کپسول: کپسولهايي با قطر نانو متري( فسفوليپيدهانانوکپسول طبیعی با یکسرآب گریز ویک سرآبدوست)

8. فناوري هاي نوين درتصفیه آب وفاضلاب نانوحسگرهای زیستی تشخيص سريع و کامل آلودگي آب • زيست فناوری • نانوفناوری • نانو سنسورها • نانو فيلترها • نانوفتوکاتاليست ها • مواد نانو حفره اي • نانو ذرات

9. ويژگينانوسنسورها • شناسایی سریع مواد خارجي و ويروس • داراي عكس العمل سريع در مقدار کم • كوچك و قابل حمل • دقيق وقابل اطمينان • مقاوم و مستحكم

10. نانوسنسوربیوآناتیکال bioanalytical biosensor) ): • نانو سنسوری است که قادر به شناسايي پاتوژن، آلودگي، فلزات سنگين ، مواد آلرژي‌زاو ويژگي های • محيطي (روشني، تاريكي، گرمي، سردي، خشكي و تري) مي‌باشد. • -يك ذره كوچك ويروس را قبل از تكثير ويروس و قبل از بروز علايم، در گياه و حيوان شناسايي كند.

11. نانوفیلتراسیون • - امکان توليد آب نانوفيلتر شده را در مقياس انبوه فراهم مي‌کند. • -آب تصفيه‌شده بهوسيلهنانوفيلتراسيون به اندازه آب‌معدني تصفيه‌شده ارزش دارد. • با استفاده از نانوفيلتر، مواد معدني لازم برايسلامت انسان در آب باقي مانده و مواد سمي و مضر، از آن حذف مي‌شود. • -نانوفيلتراسيون يک روش مفيد بين روش‌هاي اسمز معکوس و اولترافيلتراسيون است. • - اولترافيلتراسيون به دليل بالاتر بودن مقدارآلاينده‌هاي معدني و قليايي نسبت به حد مجاز داراي نقايصياست. • - روش اسمز معکوس به دليل توليد خلوص بيش از حد محصول و بالا بودن قیمت کاربرد کمتری دارد.

12. عمل جداسازی لايه نازک و متراکم 2لایه اند: حفاظت در برابر فشار سيستم لايه محافظ غشاهاي نانوفيلتراسيون باردار: حذف به دليل بر هم کنش هاي الکتروستاتيک بين سطح غشا و گونه هاي باردارمثال: ترکیبات یونی 2نوع اند: غيرباردار: حذف مولکولهای بدون بار بر پایه غربالسازی مثال: مولکولهای آلی

13. مزایای نانوفیلترها • هزينه حمل و نقل و دفع آن کمتراست • به کمک تجهيزات خاص،غشاء ها به طور خودکار تميز مي شود. • هزينه انرژي به مراتب از اسمز معکوس کمتر مي باشد • دارای قدرتانتخاب گري در حذف يون می باشد

14. کاربرد نانو فيلترها • حذف محصولات جانبي حاصل از واکنش گندزدا با ترکيبات آلي آب از جمله هالومتان ها • حذف آفت کش ها از جمله آترازين، سيمازين، ديورن و ايزوپرتورن • حذف کاتيون ها و سختي • حذف کروم (VI)، اورانيم، آرسنيک • حذف ترکيبات آلي فرار مانند مشتقات کلردار آلي سبک مانند کلروفرم، تري کلرواتيلن وتتراکلرواتيلن • حذف آنيون ها • حذف پاتوژن ها • حذف ويروس هايي به اندازه 25 نانومتربخوبي عوامل بيماري زاي بزرگتر مانند باکتري اي – کولاي

15. نانوفتوكاتاليست • - ماده‌اي است كه در اثر تابش نور بتواند منجر به بروز يك واكنش شيميايي شود • خود ماده،دست خوش هيچ تغييري نمیشود. • - مستقيماً در واكنش‌هاي اكسايش و كاهش دخالت ندارند و فقط شرايط موردنياز براي انجام واكنش‌ها را فراهم مي‌كنند

16. TIO2 (تيتانيم دي اكسيد) نانوفتوكاتاليست ایده ال • استفاده بصورت زيرلايه هاي مناسب در شيشه و يا تركيبات سيليسي • قرار گرفتن در حوضچه‌هاي مخصوص تحت تابش نور ماوراء بنفش • استثناء :نور مرِیی را جذب نمي‌كند

17. نحوه حذف آلاینده ها توسط :Tio2 آلكان‌ها، آلكن‌ها، آلكين‌ها، اترها، آلدئيدها، الكل‌ها، تركيبات آميني، تركيبات سيانيدي، استرها و تركيبات آميدي تبدیل به آب و دي‌اكسيد كربن

18. ویژگی نانومواد • دارای سطوح بسيار وسيع تري در مقايسه با مواد در ابعاد بزرگ • قادربه بر هم کنش با گروه هاي شيميايي مختلف به منظور افزايش ميل ترکيبي آنها با ترکيبات ويژه • به عنوان ليگندهاي قابل بازيافت با ظرفيت و عملکرد انتخابي بسيار بالا براي يون هاي فلزي ، حلال هاي آلي و معدني

19. نانو مواد حفره اي - زير مجموعه مواد نانو ساختار می باشد - دارای شکل ساختماني، خواص حجمي و سطح منحصر به فرد بوده در زمينه هاي مختلف کاربرد دارد

20. کاربرد نانوموادحفره ای • فرايندهايتعويض يوني • جداسازي • کاربردهاي کاتاليستي • ساختحسگرها • ايزولاسيون ملکول هاي زيستي • خالص سازي

21. تقسیم بندی مواد نانو حفره اي براساس اندازه قطر منافذ به سه دسته تقسیم میشوند: • میکروپور: • مزوپور: • ماکروپور: داراي حفره هایی به قطر کمتر از 2 نانومتر داراي حفره هاي به قطر بين 2 تا 50 نانومتر داراي حفره هايي با قطر بيشتر از 50 نانومتر

22. فاکتورهای تعیین کننده نوع کاربرد ماده نانوحفره ای • جنس ماده (آلی یا معدنی،سرامیک یا فلز) • شکل حفره ها • اندازه حفره ها • توزيع حفره ها • ترکيب حفره ها

23. انواع مواد نانو حفره ای • کربن هاي نانوحفره اي • زئوليت هاي نانوحفره اي • پليمرهاي نانوحفره ای(نانوپروس پلیمر)

24. کاربردکربن هاي نانوحفره اي • جذب گازهاي آلاينده • بصورت بسته هاي کاتاليستي • فيلترهاي تصفيه آب • مخزن نگهداري گاز

25. کاربرد زئوليت هاي نانوحفره اي • تصفيه آب شرب و پساب هاي صنعتي • حذف يون هاي فلزات سنگين

26. کاربرد پليمرهاي نانوحفره اي • جاذب(کاربرد عمده) • جداسازي ملکول هاي آلي خاص از سيستم هاي بيولوژيکي • حذف آلودگي هاي ناشي از ترکيبات آلي نظير فنل ها

27. نانو ذرات اولين و مهمترين عنصر پايه در هر سه بعد میباشند مانند نانوذرات فلزی وسرامیکی

28. کاربرد نانو ذرات • حذف آرسنيک با نانو ذرات سريم • حذف آرسنيک با نانو ذرات اکسيد آهن • حذف کروم با نانو ذرات آهن • حذف مس، کبالت و نيکل با نانو ذرات آهن • حذف ترکيبات آلي با نانو ذرات آهن • حذف آلاينده ها با نانو ذرات آهن در محل • کاهش نيترات با نانوذرات دوفلزي پالاديم- مس • گندزدايي آب با نانو ذرات نقره

29. تصفيه آب به کمک نانوذرات نانوذرات لانتانيوم نانوپودرها نانوذرات آهن نانوبلورهاي مغناطيسي جذب فسفات وجلوگیری از رشد جلبکها(کاربرد در حوضچه‌ها و استخرهاي شنا) اکسید کردن ودرهم شکستن ترکیبات آلوده(تري‌کلرواتيلن، تتراکلريد کربن، ديوکسين‌ها) وتبدیل آنها به ترکیبات کربنی بادرجه سمیت پایین پاکسازي خاک هاي آلوده و آب هاي زيرزميني جاذب ارسنيک (آلاینده بسیارسمی که مصرف آن سبب ایجاد سرطان مثانه وروده میشود) خصوصاً در pH پايين بوده وخاصيت جذبي غير قابل بازگشت اين ذرات مخزن مناسبی براي جمع آوري آلاينده ها فراهم مي کند

30. تصفيه پساب‌هاي صنعتي • مواد موجود در پسابهای صنعتی: • مواد نامحلول روغني شامل روغن‌ها و گريس ‌ها حذف توسط ميکروفيلتراسيون • اکسيژن بيوشيميايي و مواد فعال شيميايی(درپساب‌هاي صنعتي صنايع شوينده) حذف توسط نانوفیلتراسیون

31. تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال 1- آشغالگیری2- ته نشینی3- شناورسازی4- خنثی سازی و متعادلسازی تصفیه اولیه 1- روش لجن فعال2- هوادهی ممتد3- لاگونهای هوادهی4- استخرهای متعادلسازی5- تصفیه بی هوازی تصفیه ثانویه 1- گندزدایی 2- کاهش BOD3- حذف یا کاهش رنگ و بوی پساب 4- اکسایش یونهای فلزی5- اکسایش سیانیدها به مواد بی ضرر تصفیه نهایی

34. استفاده از کلر درتصفیه فاضلاب • در آخرين مرحله تصفيه به عنوان ماده ضدعفوني‌کننده استفاده میشود • قادر به حذف موجودات زنده بسيار ريزمیباشد

35. معایب استفاده ازکلر درتصفیه فاضلاب • واکنش با آلاينده‌هاي ارگانيک وایجاد محصولات جانبي تجزيه ‌ناپذير و سمي • انتقال اين مواد به محيط‌زيست و استفاده از آنها در کشاورزي و ديگر صنايع وایجاد مشکلاتبهداشتي • بجا ماندن ترکيبات ارگانيک زيادي در آب حتی پس ازکلریناسیون

36. هدف ازتصفیه فاضلاب بااستفاده ازفناوری نانو • تصفيه فاضلاب‌ها بدون استفاده از مواد شيميايي گران قيمت • حذف سومين مرحله تصفيه يعني ضدعفوني با کلرواستفاده ازنانوکاتالیزورنوری • حذف همزمان موجودات زنده و ترکيبات آلي • تبدیل فاضلاب به يک منبع آب مناسب

37. نحوه تصفيه فاضلاب به کمک نانوکاتاليزورنوري - پراکنده شدن ذرات کاتاليزوري به صورت همگن در محلول - يا رسوب روي ساختارهاي غشايي - واکنش سلول کاتاليزوري نوري با اشعه فرابنفش نور خورشيد وتولید انرژی - ازبین بردن موجودات زنده ریزتوسط انرژی حاصل از واکنش بالا - تجزیه ترکيبات تجزيه‌ناپذير مزیت:به دليل امكان استفاده مجدد بسيار مقرون به صرفه است

38. نانوکاتالیزورهای نوری کاتالیست پالاديم : کاتاليست‌آهن : نانوبلورهاي تيتانيوم : C60: معایب روشی پرهزینه تبدیل تری کلرو اتیلن به ماده غيرسمي اتان تبدیل تری کلرو اتیلن به مواد واسطه سمي مانند وينيل‌کلرايد باسطح ويژه بالا (بيش از 250 m²/g ) براي حذف آروماتيک‌هاي آلي بکار میرود با تولید رادیکال آزاد امکان تجزيه آلاينده‌ها فراهم میشود نکته : TCE بعنوان حلال رایج در روغن زدایی ازفلزات وقطعات الکترونیکی بکار میرود ماده سمی رایج در منابع آب است دراثر تماس با بدن باعث بروزسرطان وصدمه دیدن کبد میشود

41. باتشکر لیلا شجاعی فوق لیسانس شیمی آلی