إستخدام تقنية النانو في تطوير المياة و معالجة مياة الصرف الصحي
الماء هو أهم عنصر في الحياة على الأرض ومورداً ثميناً للحضارة الإنسانية، يمثل توفير مياه نظيفة وبأسعار معقولة لتلبية الاحتياجات البشرية تحديًا كبيرًا في القرن الحادي والعشرين في جميع أنحاء العالم، وما زال 780 مليون شخص يفتقرون إلى مصادر مياه الشرب المحسنة.
فتحاول إمدادات المياه مواكبة الطلب المتزايد بسرعة والذي يتفاقم بسبب النمو السكاني وتغير المناخ العالمي وتدهور نوعية المياه ولا نبالغ في الحاجة الماسة إلى الابتكار التكنولوجي لكفاءة إدارة متكاملة للمياه.
تمتلك تقنية النانو إمكانات كبيرة في تطوير المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي لتحسين كفاءة المعالجة بالإضافة إلى زيادة إمدادات المياه من خلال الاستخدام الآمن لمصادر المياه غير التقليدية .
لا تعد فقط استخدام تقنية النانو بالتغلب على التحديات الرئيسية التي تواجهها تكنولوجيات العلاج القائمة ولكن أيضا لتوفير قدرات معالجة جديدة يمكن أن تسمح باستخدام اقتصادي لمصادر المياه غير التقليدية لتوسيع إمدادات المياه.
عادة ما تُعرَّف المواد النانوية كمواد أصغر من 100 نانومتر في بُعد واحد على الأقل وعلى هذا النطاق تمتلك المواد في كثير من الأحيان خصائص جديدة تعتمد على الأحجام تختلف عن نظيراتها الكبيرة وقد تم استكشاف العديد منها للتطبيقات في معالجة المياه،وتستخدم بعض هذه التطبيقات الخواص التي تعتمد على الحجم والقابلية للتدرج على نحو سلس للمواد النانوية التي ترتبط بمساحة السطح المحددة العالية مثل الذوبان السريع والتفاعلية العالية والامتصاص القوي.
يستخدم الامتزاز Adsorption عادة كخطوة تلميع لإزالة الملوثات العضوية وغير العضوية في معالجة المياه والصرف الصحي وعادة ما تكون كفاءة الممتزات التقليدية محدودة بسبب المساحة السطحية أو المواقع النشطة وعدم الانتقائية وحركية الامتزاز .
وتوفر الممتزات النانوية تحسنًا كبيرًا
مع مساحة سطحها المرتفعة للغاية ومواقع الامتصاص المصاحبة لها والمسافة القصيرة للانتشار داخل الجسيمات وحجم مسامي الانضغاط والكيمياء السطحية.
توفر الأغشية حاجزًا فعليًا لهذه المكونات بناءً على حجمها مما يسمح باستخدام مصادر المياه غير التقليدية، فالهدف الأساسي من معالجة المياه هو إزالة المكونات غير المرغوب فيها من الماء .
وبإعتبارها المكون الرئيسي لمعالجة المياة وإعادة استخدامها فإنها توفر مستوى عال من التشغيل الآلي وأحد التحديات الرئيسية لتكنولوجيا الغشاء هو المفاضلة المتأصلة بين انتقائية الغشاء والنفاذية, فيعتبر استهلاك الطاقة المرتفع حاجزًا مهمًا أمام الاستخدام الواسع لعمليات الغشاء المدفوعة بالضغط ويقلل من عمر الأغشية والوحدات الغشائية، بالتالي يوفر دمج المواد النانوية الوظيفية في الأغشية فرصة كبيرة لتحسين نفاذية الغشاء مقاومة التلوث الاستقرار الميكانيكي والحراري
تشكل المعضلة بين التطهير الفعال وتشكيل منتجات التطهير السامةDBPs تحديًا كبيرًا لصناعة المياه فتكمن إمكانات تكنولوجيا النانو في التطهير والتحكم الميكروبي،
فالعديد من المواد النانوية بما في ذلك Nano-Ag و nano-ZnO وnano-TiO2 nano-Ce2O4 و CNTs و fullerenes تظهر خصائص مضادة للميكروبات بدون أكسدة قوية وبالتالي لديها ميل أقل لتشكيل DBPs.
إن المفهوم متعدد الوظائف مفيد بشكل خاص في التطبيقات اللامركزية والصغيرة الحجم فيمكن دمج المواد النانوية الوظيفية المختلفة على منصة مشتركة تعتمد على متطلبات العلاج، إلى جانب الجسيمات النانوية المغناطيسية وتعتبر الأغشية منصة جيدة ومدروسة بشكل مكثف لبناء أجهزة متعددة الوظائف.
فتحاول إمدادات المياه مواكبة الطلب المتزايد بسرعة والذي يتفاقم بسبب النمو السكاني وتغير المناخ العالمي وتدهور نوعية المياه ولا نبالغ في الحاجة الماسة إلى الابتكار التكنولوجي لكفاءة إدارة متكاملة للمياه.
تمتلك تقنية النانو إمكانات كبيرة في تطوير المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي لتحسين كفاءة المعالجة بالإضافة إلى زيادة إمدادات المياه من خلال الاستخدام الآمن لمصادر المياه غير التقليدية .
لا تعد فقط استخدام تقنية النانو بالتغلب على التحديات الرئيسية التي تواجهها تكنولوجيات العلاج القائمة ولكن أيضا لتوفير قدرات معالجة جديدة يمكن أن تسمح باستخدام اقتصادي لمصادر المياه غير التقليدية لتوسيع إمدادات المياه.
عادة ما تُعرَّف المواد النانوية كمواد أصغر من 100 نانومتر في بُعد واحد على الأقل وعلى هذا النطاق تمتلك المواد في كثير من الأحيان خصائص جديدة تعتمد على الأحجام تختلف عن نظيراتها الكبيرة وقد تم استكشاف العديد منها للتطبيقات في معالجة المياه،وتستخدم بعض هذه التطبيقات الخواص التي تعتمد على الحجم والقابلية للتدرج على نحو سلس للمواد النانوية التي ترتبط بمساحة السطح المحددة العالية مثل الذوبان السريع والتفاعلية العالية والامتصاص القوي.
يستخدم الامتزاز Adsorption عادة كخطوة تلميع لإزالة الملوثات العضوية وغير العضوية في معالجة المياه والصرف الصحي وعادة ما تكون كفاءة الممتزات التقليدية محدودة بسبب المساحة السطحية أو المواقع النشطة وعدم الانتقائية وحركية الامتزاز .
وتوفر الممتزات النانوية تحسنًا كبيرًا
مع مساحة سطحها المرتفعة للغاية ومواقع الامتصاص المصاحبة لها والمسافة القصيرة للانتشار داخل الجسيمات وحجم مسامي الانضغاط والكيمياء السطحية.توفر الأغشية حاجزًا فعليًا لهذه المكونات بناءً على حجمها مما يسمح باستخدام مصادر المياه غير التقليدية،
فالهدف الأساسي من معالجة المياه هو إزالة المكونات غير المرغوب فيها من الماء .وبإعتبارها المكون الرئيسي لمعالجة المياة وإعادة استخدامها فإنها توفر مستوى عال من التشغيل الآلي وأحد التحديات الرئيسية لتكنولوجيا الغشاء هو المفاضلة المتأصلة بين انتقائية الغشاء والنفاذية, فيعتبر استهلاك الطاقة المرتفع حاجزًا مهمًا أمام الاستخدام الواسع لعمليات الغشاء المدفوعة بالضغط ويقلل من عمر الأغشية والوحدات الغشائية، بالتالي يوفر دمج المواد النانوية الوظيفية في الأغشية فرصة كبيرة لتحسين نفاذية الغشاء مقاومة التلوث الاستقرار الميكانيكي والحراري
تشكل المعضلة بين التطهير الفعال وتشكيل منتجات التطهير السامةDBPs تحديًا كبيرًا لصناعة المياه فتكمن إمكانات تكنولوجيا النانو في التطهير والتحكم الميكروبي،
فالعديد من المواد النانوية بما في ذلك Nano-Ag و nano-ZnO وnano-TiO2 nano-Ce2O4 و CNTs و fullerenes تظهر خصائص مضادة للميكروبات بدون أكسدة قوية وبالتالي لديها ميل أقل لتشكيل DBPs.
إن المفهوم متعدد الوظائف مفيد بشكل خاص في التطبيقات اللامركزية والصغيرة الحجم فيمكن دمج المواد النانوية الوظيفية المختلفة على منصة مشتركة تعتمد على متطلبات العلاج، إلى جانب الجسيمات النانوية المغناطيسية وتعتبر الأغشية منصة جيدة ومدروسة بشكل مكثف لبناء أجهزة متعددة الوظائف.
تعليقات
إرسال تعليق