|
فناوري نانو و محيط زيست - بخش
سوم
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
ميشوند.
خالصسازي الكلهاي سبك با
استفاده از نانوفيلترها
الكلهايي مانند
اتانول و
متانول به عنوان حلال يا مادة
پاككننده بهوفور در صنايع مورد
استفاده قرار ميگيرند. اين مواد
در حين مصرف مقادير زيادي از
ناخالصيهاي مختلف را به خود جذب
ميکنند. با توجه به اينكه دور
ريختن آنها پس از مصرف، اثرات
زيانباري بر محيط زيست دارد،
بايد براي استفادة مجدد تصفيه
شوند. روشهاي متداول از قبيل
تقطير، ضمن آلوده کردن محيط زيست،
انرژي زيادي را تلف ميکنند.
استفاده از نانوفيلترها گام مؤثري
در حفاظت از محيط زيست و
صرفهجويي در مصرف انرژي است.
دستگاه خالصسازي الکلها با
استفاده از نانوفيلتراسيون
نانوپوشش ها
پوشش هاي نانوساختاري پيشرفته
بهخوبي بر سطوح مختلف از قبيل
فلزات، شيشه، سراميك و پلاستيك
ميچسبند و تنها چندميكرون ضخامت
دارند. ويژگي بارز اين نانوپوشش
ها، خاصيت ضدّ خوردگي آنهاست كه
کاربرد پوششي آنها را در فلزات
سبك از قبيل آلومينيوم و منيزيم
افزايش داده است. پوششهاي
يادشده، در مقابل حرارت بسيار
مقاوماند و ميتوانند دما را تا
700 درجة سانتيگراد تحمل کنند.
استفاده از اين نوع پوششگرها منجر
به كاهش خوردگي فلزات ميشود و در
نهايت، محيط زيست را با كاهش
ميزان مصرف مواد خام حفظ خواهد
کرد.
|
از بين رفتن تدريجي
يك فلز را كه در معرض
آب و هوا، رطوبت و
مواد شيميايي قرار
گرفته باشد، «خوردگي
فلز» گويند. |
نحوة ايجاد پوشش نانو روي سطوح
كاربرد ديگر پوششگرهاي
نانوساختاري، در حذف گرد و غبار
از روي سطوح مختلف و كاهش مصرف
پاككنندههاست. اين نانوذرات را
به صورت يك لاية بسيار نازك براي
روكش کردن سطوح مختلف از قبيل
شيشة اتومبيلها به كار ميبرند.
هزينة تميز کردن شيشههاي اين
ساختمان چه قدر است؟ شيشههاي
نانويي، نياز به تميز کردن ندارند.
بدين ترتيب كشش سطحي اين سطح نسبت
به محلولهاي آبدار بهشدت كاهش
مييابد. در نتيجه، مايع مذكور
سطح پوششدادهشده را خيس نميکند
و به صورت قطراتي بر روي آن باقي
ميماند و بهسرعت زدوده ميشود.
اين عمل فرآيند خشك شدن را سرعت
ميدهد. بديهي است كه مصرف مواد
شوينده بهشدت كاهش مييابد و از
آلودگي محيط زيست جلوگيري به عمل
ميآيد.
نانوپودرها
نانوپودرها موادي بهشدت فعالاند
كه در دماي پايين ذوب يا آلياژ ميشوند.
اين پودرها در فرآيندهاي قالبگيريِ
تزريقي و پوشش دادن سطوح مختلف
مورد استفاده قرار ميگيرند. نوعي
از پودرهاي نانوساختاري ياشدده كه
حاوي ذرات ريز آلومينيوم است، در
صورت افزوده شدن به سوختهاي
جامد موشكها شدت سوختن آنها را
تا دو برابر افزايش ميدهد. اضافه
كردن اين پودر به نفت سفيد باعث
تسريع در احتراق آن و در نتيجه
كاهش توليد آلايندههاي مختلف ميشود.
سرعت موشکهايي که سوخت حاوي
نانوپودر دارند، سريعتر از موشکهاي
معمولي است.
نانولولههاي جاذب گازهاي سمي
طبق تحقيقات وسيع انجامگرفته،
نانولولههاي كربني مناسبترين
وسيله براي جذب آلايندههاي سمي
از قبيل
ديوكسينها و ديگر آلايندههاي
موجود در گاز خروجي از دودكشهاي
كورههاي زبالهسوز به شمار ميروند.
مواد سمي از نوع ديوكسين عموماً
محصول جانبي بسياري از فرآيندهاي
صنعتياند كه ضمن پايداري فراوان،
باعث آلودگي بلندمدت هوا، خاك،
آب و در نهايت زنجيرة غذايي
موجودات زنده ميشوند. برخي از
ديوكسينها سرطانزا هستند و
بسياري از آنها باعث اختلال در
سيستم ايمني بدن انسانها ميشوند.
اگرچه در سالهاي اخير بسياري از
كشورها توليد اين ماده را بهشدت
تحت كنترل قرار دادهاند، ليكن
هنوز خطرات زيستمحيطي آن كماكان
تهديدكننده به شمار ميآيند.
اگرچه نانولولههاي كربني مناسبترين
وسيله براي جذب آلايندههاي سمي
مانند ديوكسيناند، ولي در حال
قيمت بسيار زيادي دارند. تحقيقات
دامنهداري براي توليد ارزان
نانولولهها در جريان است.
شکل
بالا جذب ديوکسين را توسط
نانولولههاي کربني نشان مي دهد.
نانولولههاي کربني مناسبترين
وسيله براي جذب آلايندههاي سمي
مانند ديوكسين هستند.
پليمرهاي نانومتخلخل
هنگامي كه آلايندههاي آليِ آبگريز
از طريق آب وارد خاك ميشوند، بهراحتي
توسط ذرات جامدِ غيرمحلول در آب
جذب و از آب جدا ميشوند. پديدة
جذب و دفع اينگونه آلايندهها از
آب به خاك و از خاك به هوا بسيار
پيچيده است و به عوامل متعددي از
قبيل حلاليت در آب، آب موجود در
شبكة خاك و رقابت اجزاي مختلف خاك
براي جذب اين ذرات بستگي دارد.
هنگامي كه بيش از يك مولكول آبگريز
در محيط وجود داشته باشد، مولكولهاي
آلاينده به جسمي متصل ميشوند كه
از لحاظ شيميايي بيشترين شباهت را
به آنها داشته باشد. به همين علت،
نانوپليمرهاي متخلخل كه شباهت
زيادي به مولكولهاي مواد آلاينده
دارند، مناسبترين وسيله براي
جداسازي اين نوع آلايندههاي آلي
از آب و خاك به شمار ميروند.
امروزه برخي از قطعات رايانهها
را از نانوپليمرهاي متخلخل مي
سازند، مانند صفحه کليد، موسپد و
غيره.
نانوپليمرهاي متخلخل، مناسبترين
وسيله براي موسپد هستند!
با
استفاده از سيكلودكسترينها به
عنوان اجزاي اصلي اين مواد پليمري،
دستة جديدي از پليمرهاي آلي با
تخلخلهاي بسيار ريز (قطر تخلخل
اين تركيبات حدود 0.7 تا 1.2
نانومتر است) توليد شدهاند. اينگونه
نانوپليمرهاي متخلخل قادرند که
غلظت آلايندههاي موجود در آب
شُرب را تا حد چند قسمت در
تريليون (ppt) كاهش دهند. ويژگيهاي
ديگر نانوپليمرهاي متخلخل به شرح
ذيل است:
خصوصيات
قدرت چسبندگي مولكولهاي آلي به
اين نوع پليمرها حدود صدهزار
برابر قويتر از اتصال آنها به
جاذبهاي معمولي از قبيل كربنهاي
فعال است. عملكرد مناسب آن در آب
و هوا تقريباً يكسان است.
تودة نانوپليمرهاي متخلخل
كاربردهاي زيستمحيطي
1. اغلب آلايندههاي آلي را
از آب آشاميدني جدا ميکند.
2. با استفاده از
نانوپليمرهاي متخلخل ميتوان
پسابهاي مصرفي واحدهاي صنعتي
مانند نيروگاههاي هستهاي را
تصفيه کرد و مورد استفادة
مجدد قرار داد.
3. در صورت آلوده شدن منابع
آبي به آلايندههاي آلي مانند
نشت نفت از تانكرها به
اقيانوس، اين پليمرها قادر به
پاكسازي منابع مذكور هستند.
4. در صورت آلوده شدن منابع
آبيِ زيرزميني، اين مواد
ميتوانند آلايندههاي آلي را
حذف کنند.
|