منابع مقاله درمورد محیط زیست، فناوری نانو، توسعه یافتگی، منابع محدود

نورمرئی و فرابنفش 74
4-2-3-4- زمان بهینه 75
4-2-3-4-1- زمان بهینه در نور مرئی 75
4-2-3-4-1- زمان بهینه در نور فرابنفش 76

فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات 78
5-1- نتایج 78
5-2-پیشنهادات 79
فصل ششم
6- فهرست منابع 82

فهرست اشکال
عنوان شکل صفحه
شکل1- 1- روش سل- ژل و محصولات آن در مسیر 18
شکل1-2- ساختار مولکولی فنول 23
شکل2- 1-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و 3= pH………………………………………30
شکل2- 2-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و7= pH 31
شکل2- 3-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و 11= pH .. 31
شکل3- 1- نمایی از فرآیند فوتوکاتالیستی با تیتانیا و نور فرابنفش………………………………………….41
شکل3- 2- لامپ فرابنفش مورداستفاده در فوتورآکتور 46
شکل3- 3- درپوش مورد استفاده در فوتورآکتور 47
شکل3- 4- فوتورآکتور 48
شکل3- 5- میانگین اندازه ذرات روی اکسید سنتز شده 51
شکل3- 6- میانگین اندازه ذرات مس اکسید 52
شکل3- 7- خط بدست آمده جهت شناسایی مجهول 56
شکل4- 2- بهینه سازی کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان)………………………..61
شکل4- 3- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور مرئی(جذب در مقابل طول موج) 62
شکل4- 4- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان) 63
شکل4- 5- pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش 65
شکل4- 6- pH بهینه برای کاتالیست مکانیکی در نور مرئی 65
شکل4- 7- مقایسه pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش و نور مرئی 66
شکل4- 8- بهینه سازی زمان در نور مرئی 67
شکل4- 9- استفاده از ترکیب نانوکامپوزیت در فرآیند فوتوکاتالیستی 68
شکل4- 10- فعال شدن تیتانیا با کاتالیستی دیگر در نور مرئی. 68
شکل4- 11- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش 69
شکل4- 12- شکل گیری نانوذرات به روش اشباع سازی مرطوب 70
شکل4- 13- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج) 71
شکل4- 14- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان) 71
شکل4- 15- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج) 72
شکل4- 16- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان) 72
شکل4- 17- pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش 73
شکل4- 18- pH بهینه برای کاتالیست در نور مرئی 74
شکل4- 19- مقایسه جداسازی انواع نانوکامپوزیت در نور مرئی و فرابنفش 75
شکل4- 20- بهینه سازی زمان در نور مرئی 76
شکل4- 21- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش 76

فهرست جداول
عنوان جدول صفحه
جدول1- 1 – میزان مجاز فنول براساس استاندارد HAL 12
جدول1- 2- فهرست روشهای مهم و ترکیبی AOPs 13
جدول1- 3- انحلال پذیری فنول و برخی از مشتقات کلر و نیتروژن دار آن 22
جدول1- 4- برخی از ویژگیهای فنول 24
جدول3- 1- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت مکانیکی………………………………………………………………53
جدول3- 2- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت اشباع مرطوب 54
جدول3- 3- شرایط انجام آزمایش 58
جدول4- 1- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش مخلوط کردن مکانیکی…………………………..60
جدول4- 2- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش اشباع سازی مرطوب 69
جدول 5- 2- مشخصات نانو کامپوزیت بهینه در دو روش ساخت………………………………..…78

فصل اول

مقدمه و کلیات

1-1- فناوري ‌نانو

فناوری نانو، توانمندي توليد مواد، ابزارها و سيستمهاي جديد با در دست گرفتن كنترل در سطح مولكولي و اتمي و استفاده از خواص آنها در مقياس نانو میباشد. علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش وسايل و ساختار هايي كه در كوچكترين واحد ديمانسيون( 100 ) نانومتر يا كوچكتر وجود دارند. از تعاريف فوق بر ميآيد كه فناوري ‌نانو يك رشته نيست بلكه رويكردی جديد در تمامی رشته هاست. براي فناوري ‌نانو كاربردهايي را درحوزههاي مختلف ازجمله غذا، دارو، تشخيص پزشكي و فناوریزیستی تا الكترونيك، كامپيوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژي، محيط زيست، مواد، هوا و فضا و امنيت ملي بر شمردهاند.كاربرد هاي وسيع اين عرصه و پيامد هاي اجتماعي سياسي و حقوقي آن، اين فناوري را به عنوان زمينه فرارشته اي و فرابخشی مطرح نموده است.
اولين جرقه فناوري نانو درسال 1959زده شد(البته در آن زمان هنوز به اين نام شناخته نشده بود). در اين سال ريچارد فاينمن طي يك سخنراني با عنوان «فضاي زيادي در سطوح پايين وجود دارد» ايده فناوري نانو را مطرح ساخت. وي اين نظريه را ارائه داد كه در آينده‌اي نزديك مي‌توانيم مولكول‌ها و اتم‌ها را به صورت مستقيم دستكاري كنيم. واژه فناوري نانو اولين بار توسط نوريوتاينگوچي استاد دانشگاه علوم توكيو درسال 1974 بر زبانها جاري شد. او اين واژه را براي توصيف ساخت مواد(وسايل) دقيقي كه تلورانس ابعادي آنها در حد نانومتر مي‌باشد، به كار برد. در سال 1986 اين واژه توسط كياريك دركسلر1 در کتابي تحت عنوان «موتور آفرينش: آغاز دوران فناوري‌نانو» بازآفريني و تعريف مجدد شد. وي اين واژه را به شكل عميق‌تري در رساله دكتراي خود مورد بررسي قرار
داده و بعدها آن را در کتابي تحت عنوان «نانوسيستم‌ها ماشين‌هاي مولكولي، چگونگي ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد. هدف فناوری نانو تولید مولکولی یا ساخت اتم به اتم و مولکول به مولکول مواد و ماشین‌ها توسط بازوهای روبات برنامه‌ریزی شده در مقیاس نانومتری است]2،1[.

1-2- اهمیت تصفیه آب

افزايش جمعيت جهان وکاهش منابع آب آشاميدني، نگرانيهايي را درباره تأمين آب آشاميدني مورد نياز کشورهاي مختلف در سراسر جهان به وجود آورده و کمبود آب که در نتيجه افزايش آلودگي هاي زيست محيطي شدت پيدا مي کند، سبب شده تا تأمين آب بهداشتي مورد نياز مردم به يکي از مشکلات اساسي جهان امروز تبديل شود. امراض ناشي از آلودگي منابع آب، روزانه سبب کشته شدن هزاران و شايد ده ها هزار نفر از مردم جهان مي شود، اين در حالي است که امکان بازيافت آب دسترسي به يک منبع مناسب براي مصارف گوناگون را فراهم خواهد آورد . اخيراً با ورود فناوري هاي نوين از قبيل زيست فناوري و نانو فناوري، مواد و راهکارهاي جديدي براي تصفيه آب و فاضلاب هاي صنعتي و کشاورزي معرفي شده و يا مي شوند. استفاده از فيلترهاي نانومتري، تحول عظيمي را در بازيافت و استفاده مجدد از منابع آب ايجاد کرده کاربردهاي فناورينانو در اين خصوص عبارتند از : نانو سنسورها، نانو فيلترها، نانو فتوکاتاليست ها، مواد نانو حفره اي، نانو ذرات، توانايي هاي اين فناوريها در تصفيه آب با توجه به انواع آلودگي هاي نقاط مختلف ايران مورد ارزيابي قرار گرفته است.
محققان به دنبال توسعه روش منحصر به فردي براي تصفيه فاضلاب هستند که بدون استفاده از مواد شيميايي گرانقيمت، کيفيت آب را در مقايسه با روش هايي که در حال حاضر مورد استفاده قرار مي گيرند، به ميزان قابل توجهي افزايش خواهد داد . آخرين مرحله تصفيه آب، حذف موجودات زنده بسيار ريز است که در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفوني کننده استفاده مي شود. اما در اين صورت حتي پس از تصفيه نيز ترکيبات آلی زيادي در آب وجود خواهد داشت. کلر موجودات زنده ريز را از آب حذف مي کند. اما با آلاينده هاي آلی واکنش مي دهد و محصولات جانبي تجزيه ناپذير و سمي توليد مي کند که نمي توان آنها را از آب حذف کرد. انتقال اين مواد به محيط زيست و استفاده از آنها در کشاورزي وصنايع ديگر ميتواند مشکلات بهداشتي خطرناکي ايجاد کند.
تصفيه فاضلاب به کمک نانوکاتاليزور نوري مي تواند جايگزين سومين مرحله تصفيه يعني ضدعفوني با کلر شود تا موجودات زنده و ترکيبات آلي را به طور همزمان حذف و فاضلاب را به يک منبع آب مناسب تبديل کند. به طور طبيعي موجودات زنده ريز، ترکيبات آلی بزرگ را به ذرات کوچک تري تبديل مي کنند. اما از آنجاکه اين ترکيبات از نظر زيستي تجزيه ناپذيرند براي تجزيه آنها بايد از نوعی انرژي بهره برد. اين انرژي از اشعه فرابنفش نور خورشيد تأمين شده و به همراه کاتاليزورهاي نوري مورد استفاده قرارميگيرد. انرژي آزاده شده از واکنش سلول کاتاليزور نوري مي تواند موجودات زنده ريز را از ميان برده و ترکيبات تجزيه ناپذير را تجزيه کند. اين فرآيند به دليل امکان استفاده مجدد از کاتاليزورهاي نوري از نظر اقتصادي مقرون به صرفه است. ذرات کاتاليزوري يا بصورت همگن در محلول پراکنده ميشوند يا به صورت ساختارهاي غشايي رسوب داده شده هستندکه تجزيه شيميايي آلايندهها را امکان پذير مي کنند.
اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعاليت کاتاليزوري شناخته شده و دانشمندان از آن در حذف تري‌کلرواتيلن2 از آب‌هاي زيرزميني استفاده کرده‌اند. تحقيقات مرکز فناوري‌نانوي زيست‌ محيطي3 دانشگاه‌ رايس نشان مي‌دهد نانوذرات طلا و پالاديم، کاتاليست‌هايي بسيار مؤثر براي حذف آلودگي‌TCE از آب هستند. مزيت‌هاي حذف TCE با پالاديم به خوبي مشخص است ولي اين روش تا حدودي پرهزينه است.

1-2-1- نانو فناوری و تصفیه آب

با به کارگيري فناوري‌نانو مي‌توان تعداد اتم‌هاي در تماس با مولکول‌هاي TCEو در نتيجه کارايي اين کاتاليست را چندين برابر کاتاليست‌هاي رايج افزايش داد. محققان دانشگاه رايس روش جديدي را توسعه داده‌اند که طي آن نانوبلورهاي تيتانيوم با سطح ويژه بالا (بيش از m2/g 250) براي حذف آروماتيک‌هاي آلي توليد مي‌شوند. اين مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابليت اکسيداسيون نوري بسياري از مولکول‌ها را پيدا مي‌کنند. همچنين C60 کاتاليزور نوري بسيار خوبي است که کارايي آن صدها برابر بيش از تيتانياي موجود در بازار است. توليد راديکال آزاد به وسيله C60 متراکم در آب، امکان تجزيه آلاينده‌ها را فراهم مي‌کند.
با توجه به کاربردها و قابليت هاي فناورينانو در صنعت آب و فاضلاب بسياري از شرکتها از اين فناوري در تصفيه آب و فاضلاب استفاده مي کنند و به همين دليل امروزه استفاده از محصولات و توليدات بر پايه فناورينانو افزايش يافته است. اين محصولات اغلب شامل نانو فيلترها و انواع حسگرهايي است که به منظور تشخيص مواد و ذرات موجود در آب مورد استفاده قرار مي گيرند.
دیر زمانی نیست که یکی از اهداف مهم و اصلی در قانون تأسیس شرکتها و کارخانجات صنعتی در ایران حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن تعیین شده است. به موجب این قانون کارخانجات صنعتی می بایست نظارت و دقت مضاعفی در خصوص جلوگیری از تخریب محیط زیست به هر نحو به عمل آورند. در غیر این صورت با برخوردهای جدی و شدیدی از سوی سازمان حفاظت از محیط زیست روبرو خواهند شد.
در دهه های گذشته تعاریف جدیدی از توسعه
یافتگی و پایداری در فرآیند توسعه در کتب و محافل علمی و سیاسی مشاهده می شود. یکی از نگرش های جدید توسعه یافتگی و یکی از ارکان مهم توسعهً پایدار در کشورهای مدعی، برخورد با آثار سوء مسایل زیست محیطی می باشد که پیگیری جدی در جهت جلوگیری از بروز آن، به فرهنگ و نگرش دولت ها در خصوص ارزش نهادن به فرهنگ والای انسانی بستگی دارد.
در دو دههً گذشته در کشور عزیز ما، ایران نیز به حفظ محیط زیست و جلوگیری از تخریب آن توجه زیادی شده است. ایران نیز مانند دیگر کشورهای جهان متعهد گردیده که درجهت حفظ محیط زیست به طور جدی تلاش و این کره خاکی را برای نسلهای آینده حفظ نماید. از جملهی این تعهدات حفظ منابع آبی و احداث تصفیه خانه فاضلاب برای تصفیه آبهای آلوده می باشد. آلودگی آب علاوه براینکه باعث نشر بسیاری از بیماریهای مختلف می شود، سلامت و کیفیت منابع محدود آب تمیز را نیز تحت تأثیر قرار داده و در بلند مدت صدمات زیادی را بر پیکره توسعهی اقتصادی و اجتماعی جامعه وارد می سازد. از این جهت بازیافت فاضلابها و پسابهای صنعتی، بخصوص در کشورهایی که دچار کم آبی یا بی آبی هستند، اهمیت خاصی پیدا نموده و این روش در حال حاضر در ایران نیز مورد توجه قرار گرفته و بسیاری از صنایع کشور در بازیافت پسابهای صنعتی به منظور افزایش تولید و ایجاد شرایط و فضای توسعه اقدام می نمایند.
آب مهم ترین ماده شیمیایی موجود در جهان می باشد. در مورد اهمیت آن می توان به این جمله بسنده کرد که خداوند در قرآن فرموده- از آب هر چیزی را زنده گردانیده ایم4 – امروزه بعلت رشد فزآینده جمعیت، محدود بودن منابع آب تجدید شونده، کاهش سطح آب سفرههای زیرزمینی و پیشروی آبهای شور دریاها دراین سفرهها، افزایش سرعت فرآیند صنعتی شدن کشورها و تغییر شیمیایی پسابها بر اثر ورود مواد شیمیایی کارخانه ها به داخل آبهای سطحی، گرم شدن کره زمین وخشکسالی، نیاز به آب برای مصارف کشاورزی وتولید انرژی وبسیاری از دلایل دیگر، بهینه سازی مصرف آب، بازیافت وتصفیه پسابها و توسعه فرآیندهای تصفیه فاضلاب اهمیت روز افزونی یافته است.
امروزه سلامتي بشر و محيط زيست در معرض خطر انواع مختلفي از آلاينده ها قرار دارد. با پيشرفت تكنولوژي در زندگي روزمره با مواد سمي ناشي از اگزوز ماشين ها، فرمالدهيد، بنزن، انواع قارچ ها و مانند آن روبرو هستيم. آمار و ارقام نشان مي دهد كه تنها در چين سالانه بالاي صدهزار نفر به دليل آلودگي مكانهاي سرپوشيده جان خود را از دست مي دهند. بررسي200 اتومبيل جديد نشان داد كه90 درصد اين محصولات داراي گازهاي خروجي بسيار سمي و مرگبار هستند. بنابراين پيدا كردن راهكاري براي پالايش محيط زيست، هدفي است كه بسياري از دانشمندان در سراسر جهان براي رسيدن به آن تلاش مي كنند. در اين ميان، فناوری جديدي با عنوان فتوكاتاليست5 مورد توجه بسياري قرار گرفته است. واژه فتوكاتاليست در اصل به معني شتاب بخشيدن به يك واكنش فوتوني توسط كاتاليست است. به طوردقيق تر، كاتاليست در شرايط تهييج شده يا عادي خود از طريق ميانكنش با مواد واكنشگر يا محصولات اوليه، واكنش فوتوني را تسريع خواهد كرد. كاتاليستها انواع مختلف دارند. بهترين راه براي تميز كردن آبهاي آلوده استفاده از كاتاليستي است كه براي تعداد زيادي از آلاينده ها كاربرد داشته باشد.

1-3-

دیدگاهتان را بنویسید