تبلیغات
وبلاگ شخصی مهدی رعنایی

وبلاگ شخصی مهدی رعنایی
علمی.ورزشی 
قالب وبلاگ
نویسندگان
نانوتكنولوژی و رفع آلودگی ها
نانوتكنولوژی و رفع آلودگی ها


 

 
نانوتكنولوژی» و رفع آلودگی ها بهتر از روشهای رایج كنونی عمل كند ؟
در حال حاضر،‌ روش های تصفیه چه در فاز گاز (هوا) ، چه در فاز مایع (آّب) و چه در فاز جامد (خاك) شامل سه دسته اصلی می شود كه می توانند به صورت منفرد و یا تركیبی مورد استفاده قرار گیرند:
1- روش های شیمیایی
2- روش های فیزیكی
3- روش های بیولوژیكی
بدون دخالت «نانوتكنولوژی» در این عرصه هر یك از این روشها دارای محدودیت هایی است كه سبب می شود در رفع آلودگی ها نتوان به طور كامل به آنها اعتماد كرد.
روشهای شیمیایی در برخی موارد می توانند بسیار پر هزینه باشند و یا مواد جانبی خطرناك تولید كنند و اگر با آلاینده خطرناكی روبرو باشیم كه غلظت مجاز آن در حد ppm یا ppb باشد در این صورت وضعیت از این هم وخیم تر می شود زیرا علاوه بر هزینه بسیار، كندی سرعت واكنش، لزوم ساخت راكتور های دارای ویژگی های خاص و امكان باقی ماندن ماده شیمیایی مورد استفاده در فرایند كه خود می تواند خطرناك باشد نیز مزید بر علت می شود.
هر جه اندازه ذرات آلاینده كوچك تر می شود هزینه لازم برای حذف فیزیكی آن نیز بیشتر می شود. روش های فیزیكی اغلب قادر نیستند تا آلاینده هایی با اندازه های بسیار ریز را از محیط خارج كنند.
روشهای بیولوژیكی اگرچه روش هایی بسیار ارزان هستند و به همین علت با اقبال بسیاری روبرو شده اند اما این روش ها قادر نیستند هر نوع آلاینده ای را حذف كنند و یا با سرعت مطلوب و راندمان مورد نظر این كار را انجام دهند، علاوه بر اینها،‌ بازدهی این فرایندها به شدت وابسته به شرایط محیطی و آب و هوایی است و كنترل شرایط برای آنها گاهی بسیار مشكل می باشد.
«نانوتكنولوژی» دارای پتانسیل های خوبی برای جبران این قبیل كاستی هاست، این فن آوری یا به طور مستقیم وارد عرصة حذف آلاینده ها یا كمك به شناسایی و اندازه گیری آنها می شود و یا به طور غیر مستقیم با ایجاد یك تغییر مسیر در فرایند آلاینده، یا تغییر ماهیت آن سبب حذف و یا دست كم كاهش حجم آلاینده های حاصل از آن می شود. در زیر به بخشی از این موارد اشاره می كنیم:

نانو حسگرها :

نانو حسگرها ابزار بسیار ریزی هستند كه قادر به شناسایی و پاسخ به محرك های فیزیكی در مقیاس نانو از قبیل محركهای بیولوژیكی، شیمیایی، جابجایی های بسیار جزیی،‌ نیرو، صوت، جرم، حرارت و الكترو مغناطیس می باشند. این حسگرها می توانند از نوع سیلیكون های متخلخل بوده و برای شناسایی واكنشهای شیمیایی و بیولوژیكی با استفاده از روشهای طیف سنجی یا نوری به كار روند، می توانند از نوع نانوپروب بوده و به عنوان گیرنده نوری-بیولوژیكی، نوری-شیمیایی و یا حسگر های تصویری فضایی به كار روند و هم می توانند از نوع حسگر های الكتریكی-مكانیكی بوده و برای اندازه گیری تغییرات جرم مواد جذب شده روی ساختار های رزونانسی استفاده شوند. با توجه به این موارد دو نمونه از نانوحسگرهای ساخته شده با خواص جالب معرفی می شوند :

غبارهای هوشمند (smart dust) :

غبار هوشمند در واقع سنسور بسیار پیشرفته ای است كه در سال 1999 در آمریكا ساخته شده است. این سنسور ها را می توان نانوكامپیوتر های بسیار كوچك و سبكی دانست كه قادرند ساعت ها در هوا معلق مانده و داده های حاصل از پردازش خود روی دما، فشار، رطوبت، میزان مواد شیمیایی موجود، نور و صدای محیط اطراف خود را تا فاصله 20 كلومتری مخابره كنند و امكان پایش مستمر وضعیت آلودگی هوا را در یك منطقه خاص فراهم آورند. این سنسورها در صورت نزدیك شدن به هم قادرند یك شبكه موقت محلی ایجاد كرده و با هم تبادل اطلاعات نمایند و امكان تحلیل دقیقتر وضعیت آلودگی هوا را فراهم كنند.
اندازه این سنسور ها در حد میلی متر مكعب است و در حجم زیاد با هزینه معقولی قابل ساخت است. انرژی آنها از نور خورشید تامین می شود و لذا تنها در روزهای آفتابی قابل استفاده هستند، اما كار روی آنها برای تعبیة باطری با ظرفیت و حجم مناسب كه بتواند آن را در تاریكی یا هوای ابری نیز قابل استفاده نماید همچنان ادامه دارد.

نانوحسگرهای گاز :

در صنعت همیشه خطر نشت گاز های سمی وجود داشته است، متاسفانه حسگرهای گازی رایج بسیار دیر موفق به شناسایی این گازها با غلظت پایین می شوند و این خود لزوم استفاده از حسگر های سریع تر و دقیق تر را ایجاب می كرد. در سال 2000 میلادی نخستین نانوحسگر های گازی برای شناسایی دیوكسین با غلظت ppb ساخته شدند. این حسگر گازی شامل یك نانوتیوب چند دیواره می شود كه قادر است تا 10 به توان 34 برابر بیشتر از جاذب هایی مثل كربن فعال، دیوكسین را به خود جذب كند و آنرا شناسایی نماید. یك سال بعد، نانوحسگرهای گازی از همین نوع برای شناسایی دی اكسید گوگرد، اكسید نیتروژن و دی اكسید كربن نیز ساخته شدند. به طور همزمان در آمریكا هم یك نوع نانوحسگر گازی كه در آن از نانوتیوب تك لایه استفاده می شد، ساخته شد كه قادر به تشخیص آنی آمونیاك و دی اكسید كربن در غلظت 20 ppm بود.

نانوفیلتر ها :

نانو فیلتر های ساخته شده از نوع فیلتر های تحت فشار بوده و بهتر از اولترا فیلتر ها عمل می كنند اما از بعضی جهات مانند حذف نمك طعام از آب شور ضعیف تر از اسمز معكوس عمل می نمایند.
این فیلتر ها با روزنه های بین 1 تا 10 نانومتری خود قادرند در فشار بین 5 تا 15 بار، با صرف انرژی كمتری نسبت به اسمز معكوس آب های زیر زمینی و آبهای سطحی با مواد جامد زیاد را تصفیه كنند و نمك موجود در آب شور دریا را تا 90 درصد كاهش دهند، علاوه بر اینها، قادر است انواع باكتری ها، ویروس ها، آفتكش ها، آلاینده های آلی و املاح كلسیم و منیزیم را به شكل موثری حذف نماید.

نانوپوشش ها :

پوشش های دارای ساختار نانو، خواص بهتری نسبت به پوشش های رایج دارند، چسبندگی بسیار خوب و ایجاد خواص سطحی بسیار ویژه از این جمله اند. نانو پوشش ها را روی سطوحی مانند فلزات، شیشه، سرامیك و پلاستیك با ضخامتهای چند میكرونی نشانده اند و به آنها خواصی نظیر مقاومت در برابر خوردگی مكانیكی (سایش) و شیمیایی(زنگ زدگی) ،مقاومت حرارتی،‌ درخشندگی و خود تمیز شوندگی داده اند. تمامی این عوامل سبب كاهش در میزان مصرف مواد اولیه لازم جهت جایگزینی،‌كاهش مصرف انرژی لازم جهت تولید مواد اولیه بیشتر و نیز كاهش نیاز به مصرف مواد پاك كننده كه در برخی موارد، خود آلاینده محیط زیست به حساب می آیند می گردد.

نانوپودر های فلزی :

هر فلزی كه مفتول شكننده ای داشته باشد می تواند به شكل نانوپودر تولید شود. این نانوپودرهای فلزی از لحاظ شیمیایی بسیار فعالند و خواص كاتالیزوری ویژه ای نیز می توانند از خود نشان دهند. ‌ می توان آنها را در دمای پایین تری ذوب كرد و آلیاژ نمود كه همگی اینها سبب می شود در فرایندهایی كه از این مواد استفاده می شود نیاز به مصرف انرژی و در نتیجه آلودگی ناشی از آن كاهش یابد.
نانوپودر های فلزی از مسیر دیگری نیز می توانند سبب كاهش آلودگی شوند، به عنوان مثال، ‌یك نوع نانوپودر حاوی آلومینیم می تواند با اضافه شدن به سوخت جامد موشك، شدت سوختن آن را تا دو برابر افزایش داده و با افزوده شدن به نفت سفید،‌ سرعت احتراق و كیفیت و ارزش سوختی آن را بالا ببرد و به این ترتیب سبب می شود تا سوخت كمتری مصرف شده و آلودگی كمتری تولید شود.

نانوكاتالیست های زیست محیطی :

شاید بتوان گفت كه اولین كاربرد این كاتالیستها كه به مرحله اجرا در مقیاس انبوه رسیده است، استفاده از آن در تصفیة گازهای خروجی از اگزوز اتومبیل ها باشد. در ابتدا این عمل تنها توسط كاتالیستهای بر پایه پلاتین انجام می شد. این نوع كاتالیست كارایی خوبی را نشان می داد اما از این جهت كه بسیار گران قیمت بود،‌ لازم بود تا جایگزین ارزان و مناسبی برای آن در نظر گرفته شود. از این رو كاتالیستهای نانوساختار ارزان قیمتی تولید شد كه دارای كارایی مناسبی بودند و به همین علت به سرعت جای خود را پیدا كردند. این نوع كاتالیزورها كه به نامهای TMC و TMOC شناخته می شوند قادرند تا اكسید های نیتروژن و گوگرد حاصل از احتراق را به مواد سالم تبدیل نمایند.
كاربرد دیگر نانوكاتالیست ها در تصفیه آب، هوا و حذف فلزات سنگین است. این كاتالیست ها اغلب حاوی نانوپودرهای دی اكسید تیتانیوم هستند كه در مجاورت نور فرابنفش قادر است طی واكنش های زنجیره ای رادیكالی، آلاینده های مورد نظر را اكسید و تجزیه كند و به این ترتیب خطر آلایندگی آنها را كاهش داده یا از بین ببرد


طبقه بندی: دانستنیها،
[ دوشنبه 22 اسفند 1390 ] [ 10:49 ق.ظ ] [ مهدی رعنایی ]
.: Weblog Themes By SibTheme :.

درباره وبلاگ


وبلاگ شخصی مهدی رعنائی

آمار سایت
بازدیدهای امروز : نفر
بازدیدهای دیروز : نفر
كل بازدیدها : نفر
بازدید این ماه : نفر
بازدید ماه قبل : نفر
تعداد نویسندگان : عدد
كل مطالب : عدد
آخرین بروز رسانی :
امکانات وب