محیط زیست وفن آوری نانو(3)
ساعت ۱٢:٢٧ ‎ق.ظ روز ۱۳۸٧/۳/۱۸ 

فناوری نانو و محیط زیست - بخش سوم

 

موضوع: نانو دانش و فنون مقیاس نانو


کاربردهای مختلفی از فناوری نانو برای حفظ محیط زیست را در بخش اول و دوم این مجموعه مقاله خوانده اید. در بخش سوم و پایانی برخی دیگر از کاربردهای فناوری در نانو در زمینه محیط زیست معرفی می‌شوند.

خالص‌سازی الکل‌های سبک با استفاده از نانوفیلترها
الکل‌‌هایی مانند اتانول

http://www.worldofmolecules.com/fuels/ethanol.htm

و متانول

http://www.umd.umich.edu/mitten/jfinnan/images/methanol.gif
http://www.faidherbe.org/site/cours/dupuis/alcools.htm

به عنوان حلال یا مادة پاک‌کننده به‌وفور در صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد در حین مصرف مقادیر زیادی از ناخالصی‌های مختلف را به خود جذب می‌کنند. با توجه به اینکه دور ریختن آنها پس از مصرف، اثرات زیان‌باری بر محیط زیست دارد، باید برای استفادة مجدد تصفیه شوند. روش‌های متداول از قبیل تقطیر،

http://www.pafko.com/history/h_distill.html
http://phys.free.fr/technic.htm
http://chimie.scola.ac- paris.fr/sitedechimie/chi_exp/verrerie_mater/distillation.htm

ضمن آلوده کردن محیط زیست، انرژی زیادی را تلف می‌کنند. استفاده از نانوفیلترها گام مؤثری در حفاظت از محیط زیست و صرفه‌جویی در مصرف انرژی است.



نانوپوشش ‌پوشش های نانوساختاری پیشرفته به‌خوبی بر سطوح مختلف از قبیل فلزات، شیشه،‌ سرامیک و پلاستیک می‌چسبند و تنها چندمیکرون ضخامت دارند. ویژگی بارز این نانوپوششگرها

http://www.eintesla.com/images/img_nanodip_e.gif

خاصیت ضدّ خوردگی آنهاست که کاربرد پوششی آنها را در فلزات سبک از قبیل آلومینیوم و منیزیم افزایش داده است. پوشش‌های یادشده، در مقابل حرارت بسیار مقاوم‌اند و می‌توانند دما را تا 700 درجة سانتی‌گراد تحمل کنند. استفاده از این نوع پوششگرها منجر به کاهش خوردگی فلزات می‌شود و در نهایت، محیط زیست را با کاهش میزان مصرف مواد خام حفظ خواهد کرد.

از بین رفتن تدریجی یک فلز را که در معرض آب و هوا، رطوبت و مواد شیمیایی قرار گرفته باشد، «خوردگی فلز» گویند. در این مورد نشانی‌های زیر را ببینید:

http://hyperphysics.phy- tr.gsu.edu/hbase/chemical/corrosion.html
http://www.counteractrust.com/corrosion.htm



کاربرد دیگر پوششگرهای نانوساختاری، در حذف گرد و غبار از روی سطوح مختلف و کاهش مصرف پاک‌کننده‌هاست. این نانوذرات را به صورت یک‌ لایة بسیار نازک برای روکش کردن سطوح مختلف از قبیل شیشة اتومبیل‌ها به کار می‌برند.


هزینة تمیز کردن شیشه‌های یک ساختمان چه قدر است؟ شیشه‌های نانویی، نیاز به تمیز کردن ندارند.

بدین ترتیب کشش سطحی این سطح نسبت به محلول‌های آبدار به‌شدت کاهش می‌یابد. در نتیجه، مایع مذکور سطح پوشش‌داده‌شده را خیس نمی‌کند و به صورت قطراتی بر روی آن باقی می‌ماند و به‌سرعت زدوده می‌شود. این عمل فرآیند خشک ‌شدن را سرعت می‌دهد. بدیهی است که مصرف مواد شوینده به‌شدت کاهش می‌یابد و از آلودگی محیط زیست جلوگیری به عمل می‌آید.
نانوپودرها

نانوپودرها
موادی به‌شدت فعال‌اند که در دمای پایین ذوب یا آلیاژ می‌شوند. این پودرها در فرآیندهای قالب‌گیریِ تزریقی و پوشش ‌دادن سطوح مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند. نوعی از پودرهای نانوساختاری یاشدده که حاوی ذرات ریز آلومینیوم است، در صورت افزوده ‌شدن به سوخت‌های جامد موشک‌ها شدت سوختن آنها را تا دو برابر افزایش می‌دهد. اضافه ‌کردن این پودر به نفت سفید باعث تسریع در احتراق آن و در نتیجه کاهش تولید آلاینده‌های مختلف می‌شود.


سرعت موشک‌هایی که سوخت حاوی نانوپودر دارند، سریع‌تر از موشک‌های معمولی است.

نانولوله‌های جاذب گازهای سمی
طبق تحقیقات وسیع انجام‌گرفته، نانولوله‌های کربنی مناسب‌ترین وسیله برای جذب آلاینده‌های سمی از قبیل دیوکسین‌ها

http://www.free.de/WiLa/derik/Dioxine.Teil1.html
http://fr.wikipedia.org/wiki/Dioxine

و دیگر آلاینده‌های موجود در گاز خروجی از دودکش‌های کوره‌های زباله‌سوز به شمار می‌روند. مواد سمی از نوع دیوکسین‌ عموماً محصول جانبی بسیاری از فرآیندهای صنعتی‌اند که ضمن پایداری فراوان، باعث آلودگی بلندمدت هوا، خاک،‌ آب و در نهایت زنجیرة غذایی موجودات زنده می‌شوند. برخی از دیوکسین‌ها سرطان‌زا هستند و بسیاری از آنها باعث اختلال در سیستم ایمنی بدن انسان‌ها می‌شوند. اگرچه در سال‌های اخیر بسیاری از کشورها تولید این ماده را به‌شدت تحت کنترل قرار داده‌اند، لیکن هنوز خطرات زیست‌محیطی آن کماکان تهدیدکننده به شمار می‌آیند. اگرچه نانولوله‌های کربنی مناسب‌ترین وسیله برای جذب آلاینده‌های سمی مانند دیوکسین‌اند، ولی در حال قیمت بسیار زیادی دارند. تحقیقات دامنه‌داری برای تولید ارزان نانولوله‌‌ها در جریان است.

.

نانوپلیمرهای متخلخل
هنگامی که آلاینده‌های آلیِ آب‌گریز از طریق آب وارد خاک می‌شوند، به‌راحتی توسط ذرات جامدِ غیرمحلول در آب جذب و از آب جدا می‌شوند. پدیدة جذب و دفع این‌گونه آلاینده‌ها از آب به خاک و از خاک به هوا بسیار پیچیده است و به عوامل متعددی از قبیل حلالیت در آب، آب موجود در شبکة خاک و رقابت اجزای مختلف خاک برای جذب این ذرات بستگی دارد. هنگامی که بیش از یک مولکول آب‌گریز در محیط وجود داشته باشد، مولکول‌های آلاینده به جسمی متصل می‌شوند که از لحاظ شیمیایی بیشترین شباهت را به آنها داشته باشد. به همین علت، نانوپلیمرهای متخلخل که شباهت‌ زیادی به مولکول‌های مواد آلاینده‌ دارند، مناسب‌ترین وسیله برای جداسازی این نوع آلاینده‌های آلی از آب و خاک به شمار می‌روند.


امروزه برخی از قطعات رایانه‌ها را از نانوپلیمرهای متخلخل می سازند، مانند صفحه کلید، موس‌پد و غیره.
نانوپلیمرهای متخلخل، مناسب‌ترین وسیله برای موس‌پد هستند!

با استفاده از سیکلودکسترین‌ها

http://www.researchd.com/janssen/410200.htm
http://caramel.oc.chemie.tu- darmstadt.de/~lemmi/animations/movie_cyclodextrin3.html

به عنوان اجزای اصلی این مواد پلیمری، دستة جدیدی از پلیمرهای آلی با تخلخل‌های بسیار ریز (قطر تخلخل این ترکیبات حدود 0.7 تا 1.2 نانومتر است) تولید شده‌اند. این‌گونه نانوپلیمرهای متخلخل قادرند که غلظت‌ آلاینده‌های موجود در آب شُرب را تا حد چند قسمت در تریلیون (ppt) کاهش دهند. ویژگی‌های دیگر نانوپلیمرهای متخلخل به شرح ذیل‌ است : ا
خصوصیات
قدرت چسبندگی مولکول‌های آلی به این نوع پلیمرها حدود صدهزار برابر قوی‌تر از اتصال آنها به جاذب‌های معمولی از قبیل کربن‌های فعال است. عملکرد مناسب آن در آب و هوا تقریباً یکسان است.



کاربردهای زیست‌محیطی

1. اغلب آلاینده‌های آلی را از آب آشامیدنی جدا می‌کند.
2.
با استفاده از نانوپلیمرهای متخلخل می‌توان پساب‌های مصرفی واحدهای صنعتی مانند نیروگاه‌های هسته‌ای را تصفیه کرد و مورد استفادة مجدد قرار داد.
3.
در صورت آلوده ‌شدن منابع آبی به آلاینده‌های آلی مانند نشت نفت از تانکرها به اقیانوس، این پلیمرها قادر به پاکسازی منابع مذکور هستند.
4.
در صورت آلوده ‌شدن منابع آبیِ زیرزمینی، این مواد می‌توانند آلاینده‌های آلی را حذف کنند.



مزایا:

1. توجه به استفادة مکرر از پساب‌های واحدهای صنعتی، کمک شایانی به حفظ منابع آب موجود می‌کند.
2.
با توجه به اینکه نانوپلیمرهای متخلخل به‌کرات مورد استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین، هزینه‌های تصفیه به‌مراتب کمتر می‌شود.

 

 

 

 

 

 

 


کلمات کلیدی: