کاربرد فناوری نانو در تصفیه فاضلاب

کاربرد فناوری نانو در تصفیه فاضلاب

اسلاید 1: هوالحنان

اسلاید 2: فناوری نانو در صنعت آب و فاضلابتهیه و تنظیم : لیلا شجاعی

اسلاید 3: افزايش جمعيت جهان کاهش منابع آب آشاميدني آلودگی منابع آب ناشی ازافزايش آلودگي هاي زيست محيطيمقدمه:کمبود آب آشامیدنی

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

اسلاید 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 به معناي 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.

اسلاید 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

اسلاید 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( فسفوليپيدها نانوکپسول طبیعی با یکسرآب گریز ویک سرآبدوست)

اسلاید 8: زيست فناوری نانوفناوری نانوحسگرهای زیستیتشخيص سريع و کامل آلودگي آب فناوري هاي نوين درتصفیه آب وفاضلاب نانو سنسورها نانو فيلترها نانو فتوکاتاليست ها مواد نانو حفره اي نانو ذرات

اسلاید 9: ويژگي نانوسنسورها شناسایی سریع مواد خارجي و ويروس داراي عكس العمل سريع در مقدار کم كوچك و قابل حمل دقيق وقابل اطمينان مقاوم و مستحكم

اسلاید 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.

اسلاید 11: - امکان توليد آب نانوفيلتر شده را در مقياس انبوه فراهم مي‌کند. -آب تصفيه‌شده به وسيله نانوفيلتراسيون به اندازه آب‌معدني تصفيه‌شده ارزش دارد. با استفاده از نانوفيلتر، مواد معدني لازم براي سلامت 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 نقايصي است. - روش اسمز معکوس به دليل توليد خلوص بيش از حد محصول و بالا بودن قیمت کاربرد کمتری دارد . نانوفیلتراسیون

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

اسلاید 13: هزينه حمل و نقل و دفع آن کمتر است به کمک تجهيزات خاص،غشاء ها به طور خودکار تميز مي شود. هزينه انرژي به مراتب از اسمز معکوس کمتر مي باشد دارای قدرت انتخاب گري در حذف يون می باشدمزایای نانوفیلترها

اسلاید 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

اسلاید 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

اسلاید 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

اسلاید 17: نحوه حذف آلاینده ها توسط :Tio2آلكان‌ها، آلكن‌ها، آلكين‌ها، اترها، آلدئيدها، الكل‌ها، تركيبات آميني، تركيبات سيانيدي، استرها و تركيبات آميديتبدیل به آب و دي‌اكسيد كربن

اسلاید 18: دارای سطوح بسيار وسيع تري در مقايسه با مواد در ابعاد بزرگ قادر به 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 ویژگی نانومواد

اسلاید 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

اسلاید 20: فرايندهاي تعويض يوني جداسازي کاربردهاي کاتاليستي ساخت حسگرها ايزولاسيون ملکول هاي زيستي خالص سازي کاربرد نانوموادحفره ای

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

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

اسلاید 23: انواع مواد نانو حفره ای کربن هاي نانوحفره ايزئوليت هاي نانوحفره اي پليمرهاي نانوحفره ای(نانوپروس پلیمر)

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

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

اسلاید 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

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

اسلاید 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

اسلاید 29: تصفيه آب به کمک نانوذراتنانوذرات لانتانيوم نانوپودرها نانوذرات آهن نانوبلورهاي مغناطيسي جذب فسفات وجلوگیری از رشد جلبکها(کاربرد در حوضچه‌ها و استخرهاي شنا) پاکسازي خاک هاي آلوده و آب هاي زيرزميني اکسید کردن ودرهم شکستن ترکیبات آلوده(تري‌کلرواتيلن، تتراکلريد کربن، ديوکسين‌ها) وتبدیل آنها به ترکیبات کربنی بادرجه سمیت پایینجاذب 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

اسلاید 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

اسلاید 31: 1- آشغالگیری 2- ته نشینی 3- شناورسازی 4- خنثی سازی و متعادلسازی تصفیه ثانویه 1- روش لجن فعال 2- هوادهی ممتد 3- لاگونهای هوادهی 4- استخرهای متعادلسازی 5- تصفیه بی هوازی تصفیه نهایی تصفیه اولیه1- گندزدایی 2- کاهش BOD 3- حذف یا کاهش رنگ و بوی پساب 4- اکسایش یونهای فلزی 5- اکسایش سیانیدها به مواد بی ضرر تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال

اسلاید 32:

اسلاید 33:

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

اسلاید 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 مشکلات بهداشتي بجا ماندن ترکيبات ارگانيک زيادي در آب حتی پس ازکلریناسیون

اسلاید 36: هدف ازتصفیه فاضلاب بااستفاده ازفناوری نانوتصفيه فاضلاب‌ها بدون استفاده از مواد شيميايي گران قيمتحذف سومين مرحله تصفيه يعني ضدعفوني با کلرواستفاده ازنانوکاتالیزورنوریحذف همزمان موجودات زنده و ترکيبات آلي تبدیل فاضلاب به يک منبع آب مناسب

اسلاید 37: - 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 تجزيه‌ناپذيرمزیت: به دليل امكان استفاده مجدد بسيار مقرون به صرفه استنحوه تصفيه فاضلاب به کمک نانوکاتاليزورنوري

اسلاید 38: نانوکاتالیزورهای نوریکاتالیست پالاديم :کاتاليست‌آهن :نانوبلورهاي تيتانيوم : C60:تبدیل تری کلرو اتیلن به ماده غيرسمي اتان روشی پرهزینهتبدیل تری کلرو اتیلن به مواد واسطه سمي مانند وينيل‌کلرايدمعایبباسطح ويژه بالا (بيش از 250 m²/g ) براي حذف آروماتيک‌هاي آلي بکار میرود با تولید رادیکال آزاد امکان تجزيه آلاينده‌ها فراهم میشودنکته : 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

اسلاید 39: نوع فناوري هدف استفاده کننده نتيجه نانوفيلتر‌هاي مبتني بر نانولوله کربني حذف آلاينده‌هاي ميکرو و نانومقياس از آب دانشگاه باناراس (Banars)حذف پوليوويروس‌ها با اندازه 25 نانومتر از آب نانو غشاشيرين‌سازي آب مؤسسه فناوري نيوجرسي توليد آب شيرين نانوفيلتر تصفيه آب شرکت Argonideاز بين بردن ويروس‌ها، باکتري‌ها و کيست‌ها نانوذرات لانتانيم حذف فسفات از محيط‌هاي آبي شرکت Altairnanoجلوگيري از رشد جلبک‌ها نانو پودرها پاک‌سازي خاک‌هاي آلوده و آب‌هاي زيرزميني دانشگاه Lehighتبديل ترکيبات آلوده اي مثل  تري کلرواتيلن تتراکلريد کربن، ديوکسين‌ها و PCB به ترکيبات با سميت کمتر

اسلاید 40: نانو کاتاليزورهاي تيتانيا تصفيه فاضلاب دانشگاه Uni SA استراليابديل ترکيبات آلوده اي مثل  تري کلرواتيلن تتراکلريد کربن، ديوکسين‌ها و PCB به ترکيبات با سميت کمتر نانوذرات طلا و پالاديم حذف TCE تري کلرواتيلنمرکز CBEN در دانشگاه رايسچندين برابر شدن کارآيي کاتاليست درمقايسه با کاتاليست‌هاي رايج نانوذرات اکسيد روي تصفيه آب دانشگاه ايالتي اُکلاهاما جداسازي آرسنيک نانو غشا مبتني بر نانولوله کربني جداسازي گاز و مايع، تصفيه آب آزمايشگاه ملي  Lawrence Livermoreامکان استفاده در دماي بالا، امکان عبور شدت جريان بالا از حفره‌ها نانوفيلتر‌هاي مبتني بر نانولوله کربن تصفيه آب شرکت سِلدون (Seldon )حذف آلود‌گي‌هاي ميکروبي سراميک‌هاي نانو حفره‌اي جيوه‌زدايي از آب، تصفيه فاضلاب آزمايشگاه ملي پاسيفيک نورث وست حذف جيوه، انتخاب‌گري و ظرفيت جذب بالا، سينتيک جذب مناسب نوع فناوري هدف استفاده کننده نتيجه

اسلاید 41: باتشکرلیلا شجاعی فوق لیسانس شیمی آلی