نانو تکنولوژي - نانوتکنولوژی نسخه متنی

نانو تکنولوژي

جذب آلاينده هاي فلزي سمي با نانوذرات

در روش هاي عمومي تصفيه آب، بيشتر آلاينده هاي آن گرفته مي شوند، اما روش هاي تصفيه هدفمند، براي از بين بردن تركيبات سمي كه بايد با بازدهي بالايي انجام شوند، بسيار مناسب هستند. براي از بين بردن اغلب فلزات سنگين موجود در آب روش تصفيه كاتاليزوري، گزينه مناسبي نيست، بنابراين محققان به جاي آن از روش هاي جذب روي پليمرها و يا ذرات افزودني استفاده مي كنند. آرسينك از آلاينده هاي بسيار سمي رايجي است كه هم به طور طبيعي و هم به شكل پساب هاي بشري باعث آلودگي آب مي شود.

داده هاي اخير از ارتباط روشن مصرف اين ماده با افزايش آمار سرطان هاي مثانه و روده حكايت دارد. با توجه به اين داده ها، آمريكا استاندارد ميزان مجاز آرسنيك در آب آشاميدني را به 10 ppb (يك در ميليارد) کاهش داده و اين رقمي است كه در اغلب كارخانه هاي تصفيه آب رسيدن به آن بسيار دشوار است. در سطح جهان هم آمار مسموميت با آرسنيك بسيار بالا است و در بسياري از كشورهاي در حال توسعه مانند بنگلادش كه بيش از 10 تا 20 درصد جمعيت آن دچار مسموميت با آرسنيك شده اند، يك فاجعه بهداشتي تلقي مي شود. اگر چه اغلب آلايندگي هاي ناشي از آرسنيك به كشورهاي جهان سوم اختصاص دارد اما با اين وجود ميزان آرسنيك در بسياري از منابع آب آشاميدني آمريكا هم بيش از حد مجاز 10ppb است. به اين ترتيب نياز شديدي به فناوري هاي نوين كه بتوانند آلاينده هاي فلزي سنگين مانند آرسنيك را از آب آشاميدني حذف كند؛ احساس مي شود.

به اين منظور، از نانوبلورهاي مغناطيسي به عنوان هسته اصلي سيستم هاي تصفيه جديد استفاده مي شود. سطوح معدني آهني نه تنها تمايل شديدي به جذب آرسنيك دارند، بلکه با انتخاب اندازه مناسب مي توان به راحتي اين ذرات مغناطيسي را به واسطه جداسازي مغناطيسي از آب جدا كرد. اما اولين شرط لازم براي انجام اين كار توسعه مواد مغناطيسي با كيفيت بالا است، كه به خوبي قابل استفاده در محيط آبي باشند. محققان به همين منظور، راهبردي را براي توليد ذرات مغناطيسي تك پراكنشي به قطر 20-15 نانومتر كه مناسب ترين اندازه براي جداسازي مغناطيسي مي باشند؛ توسعه داده اند. هنگام توليد اين مواد در حلال هاي آلي استفاده از روش هاي شيميايي كنترل سطح ضروري است.

دانشمندان براي اولين بار توانستند از تقسيم اکسايشي گروه هاي پوششي آب گريز روي اين نانوذرات استفاده كنند و تنها طي يك مرحله به موادي قابل حل در آب با بازدهي بالا دست يابند. آنها نشان دادند كه اين نانوذرات همان كارايي توده آهني را در جذب آرسنيك دارند. در واقع نه تنها ظرفيت جذب آرسنيک آنها بالاتر است بلكه به محض قرار گرفتن اين ماده در كنار نانوذرات، جدا كردن آنها سخت مي شود.

در نظر گرفتن تمام اين نتايج، نشان مي دهد كه نانوذرات مغناطيسي، جاذب هاي بسيار كارآمدي براي آرسنيك خصوصاً در pH پائين هستند و خاصيت جذبي غيرقابل برگشت آنها مخزن مناسبي را براي جمع آوري آلاينده ها فراهم مي كند. در پايان نيز جداسازي مغناطيسي اين نانوذرات مورد ارزيابي قرار گرفته است. دانشمندان با استفاده از فيلتراسيون مغناطيسي توانسته اند اين ذرات را بر حسب اندازه آنها جدا كنند و بازدهي اين عمل و امكان دستكاري مغناطيسي آنها را افزايش ده