تولید داخلی نانوغشاهای سرامیکی برای تصفیه پساب صنعتی

غشاهای سرامیکی از انواع غشاهای مصنوعی هستند که از ترکیبات معدنی مختلف مانند آلومینا، سیلیکا و… ساخته می‌شوند. با توجه به اینکه در هنگام ساخت غشاهای سرامیکی، با کنترل شرایط (همچون غلظت مواد اولیه و نسبت مولی آن‌ها، دما و…) می‌توان اندازه حفرات غشا را کنترل نمود، می‌توان طیف گسترده‌ای از غشاهای سرامیکی با اندازه حفرات مختلف را تولید نمود. این موضوع باعث شده است که غشاهای سرامیکی در زمینه‌های مختلفی مانند فرآیندهای نانوفیلتراسیون، میکروفیلتراسیون و… کاربرد گسترده داشته باشند.

روش‌های فیلتراسیون غشایی را می‌توان به ۴ دسته کلی میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس تقسیم‌بندی کرد. غشاهای میکروفیلرتراسیون و اولترافیلتراسیون قادرند ذرات درشت و معلق و همچنین مولکول‌های بزرگ را حذف کنند و به مولکول‌های کوچک و یون‌ها اجازه عبور می‌دهند. از طرف دیگر غشای اسمز معکوس تقریباً آب خالص ایجاد می‌کند که چیزی فراتر از استانداردهای مورد نیاز برای آشامیدن است. برخلاف بقیه انواع غشاها، غشاهای نانوفیلتراسیون ظرفیت متوسطی برای حذف نمک‌های تک ظرفیتی داشته و همچنین قابلیت حذف مؤثر نمک‌ها، فلزات سنگین، رنگ، ویروس‌ها و باکتری‌ها را از فاضلاب دارا می‌باشند و می‌توانند با حفظ خاصیت بافری آب یون‌های MG2+ و Ca2+ را نیز از آب حذف نمایند.

 

اطلاعات فناور

شرکت دانش پژوهان صنعت نانو در سال ۱۳۸۹ با هدف توسعه دانش فنی محصولات دانش بنیان به خصوص در زمینه تولید غشاهای نانو ساختار سرامیکی تاسیس، و از سال ۱۳۹۳ با عنایت به دستاوردهای موفق در زمینه تولید غشاهای سرامیکی در مقیاس پایلوت و نیمه صنعتی و توجه ویژه ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری در مرکز رشد واحدهای دانش بنیان دانشگاه صنعتی سهند، مستقر گردید تا فعالیت های فناورانه را در این زمینه با جدیت دنبال نماید. در همین راستا این شرکت موفق به دریافت گواهی نامه نانو مقیاس گردید و موفق به اخذ گواهی دانش بنیان شده است. شرکت دانش پژوهان صنعت نانو از زمان تاسیس و در راستای ایجاد طرح های فناورانه در صنعت جداسازی اقدام به راه اندازی سامانه های متعددی در این زمینه نموده است. این سامانه ها به منظور بومی کردن صنایع وارداتی و همچنین تولید دانش فنی در کشور صورت گرفته است. شرکت دانش پژوهان صنعت نانو،دارای خط تولید غشاهای سرامیکی نانو ساختار می باشد. این غشاها در شکل های لوله ای، دیسکی، صفحه ای در ابعاد مختلف و برای کارکرد در دماها و فشارهای مختلف طراحی و ساخته می شود. این نوع غشاها بر روی پایه های سرامیکی از جنس آلفا آلومینا، به روش های مختلف، پوشش دهی و لایه نشانی شده و به بازار عرضه می گردد. همچنین این شرکت می تواند، بنا به درخواست مشتری این نوع غشاها را در هر نوع شکل و اندازه، طراحی و تولید نماید.

اطلاعات متقاضی (شرکت کوشش رادیاتور)

کوشش رادیاتور در دهه ۴۰ شمسی توسط آقای مهدی پونکی پایه‌گذاری گردید و در اواخر دهه ۶۰ شمسی از کارگاه تولیدی به کارخانه تولیدی کوشش رادیاتور تبدیل گردید. همکاری با نیروهای متخصص، مکانیزه نمودن خطوط، بهره‌مندی از امکانات آزمایشگاهی مدرن و ماشین آلات اتوماتیک ازجمله دستگاه تست مکانیکی تونل باد که در نوع خود بزرگترین در خاورمیانه می باشد و دستگاه‌های ارتعاش، تست پالس، تست شوک حرارتی که جزو بهترین نمونه های موجود در سطح بین المللی است، باعث شد شرکت کوشش رادیاتور مقام خود را به عنوان یکی از برترین تولیدکنندگان رادیاتور خودرو در ایران و منطقه خاورمیانه حفظ نماید. این شرکت محصولات خود را به بیش از ۳۰ کشور در قاره‌های اروپا، آسیا ، آفریقا و آمریکا صادر می‌نماید.

نحوه همکاری و قرارداد پیمانکاری

کارگروه توسعه فناوری ستاد نانو معمولاً با توجه به مأموریت هر ساله در زمینه برخی از مشکلات موجود در داخل کشور اقدام به رصد فناوری‌های جهانی می‌کند. در واقع هدف ستاد نانو شناسایی فناوری‌هایی اولویت‌داری است که برای رفع مشکلات کشور کاربرد دارند و سپس حمایت از محققان داخلی برای تمرکز فعالیت‌های پژوهشی خود بر روی توسعه فناوری‌ها مورد نظر است. در این میان با توجه به بحث کمبود آب در کشور، کارگروه توسعه فناوری ستاد نانو در سال ۱۳۹۲، اقدام به رصد فناوری‌های مرتبط به رفع مشکل کم‌آبی کرد، یکی از فناوری‌هایی اولویت‌داری که شناسایی شد، توسعه غشاهای سرامیکی به منظور تصفیه آب بود. شرکت دانش‌پژوهان صنعت نانو موفق شدند به واسطه حمایت‌هایی ستاد نانو و همچنین انجام چندین پروژه پژوهشی برای شرکت‌ها و سازمان‌های مختلف، سامانه غشاهای سرامیکی به منظور تغلیظ آب پنیر و همچنین جداسازی گازها را توسعه بدهند. دانش‌پژوهان در سال‌‌های ۱۳۹۴ و ۱۳۹۵ با دو طرح مذکور در برنامه نانومچ ستاد نانو شرکت کرد و هر دو طرح این شرکت در سال‌های ۹۴ و ۹۵ به عنوان طرح‌های برتر انتخاب شدند و از گرنت‌ها و حمایت‌های برنامه‌ نانومچ برخوردار شدند. حال دانش‌پژوهان و ستاد نانو در طی پانزدهمین نمایشگاه بین‌المللی محیط‌زیست، به صورت اتفاقی متوجه شدند که یک شرکت داخلی با نام “هوگرآب ” مشغول واردات غشاهای سرامیکی از کشورهایی مانند فنلاند، سوئیس و آلمان است و از طریق آن‌ها سامانه‌های غشایی تصفیه پساب را تولید و به مشتریان نهایی می‌فروخت. این شرکت در طی نمایشگاه آب سال ۱۳۹۶ براساس بازخوردهای خوبی که از شرکت‌کنندگان دریافت کرد متوجه شد که اغلب متقاضیان شرکت‌های کوچک و مشتریان خُرد مانند کارواش‌ها، قالیشویی‌ها و… هستند. بنابراین این موضوع باعث شد که دانش‌پژوهان تلاش خود را به جای شرکت‌های صنعتی بزرگ بر شرکت‌های خرد و کارگاه‌های کوچک متمرکز کند.شرکت کوشش رادیاتور به واسطه فعالیت خود یک تصفیه‌خانه داشت با این حال تصفیه‌خانه شرکت کارایی لازم را نداشت و پس از چند بار که کارشناسان محیط‌زیست آب خروجی تصفیه‌خانه را بررسی کردند به این نتیجه رسیدند که تصفیه خانه عملکرد مناسبی ندارد و پسآب خروجی از تصفیه‌خانه مشکلات متعددی را در محیط‌زیست ایجاد می‌کند. به بیان دقیق‌تر پساّب خروجی از تصفیه خانه دارای مقدار بالایی COD و ترکیبات رنگی بود. علاوه بر این کوشش رادیاتور از آب تصفیه شده برای آبیاری فضای سبز شرکت استفاده می‌کرد که با توجه به اینکه دارای ترکیبات شیمیایی و رنگ بود باعث خشک شدن فضای سبز شرکت شده بود. البته حجم کاری شرکت کوشش رادیاتور تقریباً ۵ برابر یک کارواش بود و کارشناسان ستاد نانو به این مساله توجه کرده بودند.

بنابراین در گام اول تعامل با نماینده کوشش رادیاتور صورت گرفت و پس از ارائه فنی دستگاه تصفیه پسآب توسط نماینده شرکت دانش‌پژوهان، مسئولان کوشش رادیاتور با خرید دستگاه تصفیه پسآب پس از انجام تست عملکردی موافقت کردند. بنابراین مسئولان دانش‌پژوهان در گام اول دستگاهی پایلوتی را که برای نمایشگاه آب ساخته بودند و دارای طرفیت ۱۲۰ لیتر بود را در خط تولید کوشش رادیاتور نصب کردند و این دستگاه دو هفته به صورت آزمایشی کار کرد.

رفع مشکل پساب‎های صنعتی

یکی از مشکلات مهم جامعه جهانی که در طی سال‌های اخیر به‌شدت مورد توجه قرار گرفته است، موضوع افزایش تعداد کارخانه‌ها صنعتی و مشکلات زیست‌محیطی آن‌ها است. در واقع افزایش قابل توجه کارخانه‌های صنعتی و متعاقباً پسآب صنعتی حاصل از فعالیت‌های تولیدی آن‌ها مشکلات عدیده‌ای را برای محیط زیست ایجاد کرده است.

روش‌های فیلتراسیون غشایی را می‌توان به ۴ دسته کلی میکروفیلتراسیون، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس تقسیم‌بندی کرد. غشاهای میکروفیلرتراسیون و اولترافیلتراسیون قادرند ذرات درشت و معلق و همچنین مولکول‌های بزرگ را حذف کنند و به مولکول‌های کوچک و یون‌ها اجازه عبور می‌دهند. از طرف دیگر غشای اسمز معکوس تقریباً آب خالص ایجاد می‌کند که چیزی فراتر از استانداردهای مورد نیاز برای آشامیدن است. برخلاف بقیه انواع غشاها، غشاهای نانوفیلتراسیون ظرفیت متوسطی برای حذف نمک‌های تک ظرفیتی داشته و همچنین قابلیت حذف مؤثر نمک‌ها، فلزات سنگین، رنگ، ویروس‌ها و باکتری‌ها را از فاضلاب دارا می‌باشند و می‌توانند با حفظ خاصیت بافری آب یون‌های MG2+ و Ca2+ را نیز از آب حذف نمایند. غشاهای سرامیکی از انواع غشاهای مصنوعی هستند که از ترکیبات معدنی مختلف مانند آلومینا، سیلیکا و… ساخته می‌شوند. با توجه به اینکه در هنگام ساخت غشاهای سرامیکی، با کنترل شرایط (همچون غلظت مواد اولیه و نسبت مولی آن‌ها، دما و…) می‌توان اندازه حفرات غشا را کنترل نمود، می‌توان طیف گسترده‌ای از غشاهای سرامیکی با اندازه حفرات مختلف را تولید نمود. این موضوع باعث شده است که غشاهای سرامیکی در زمینه‌های مختلفی مانند فرآیندهای نانوفیلتراسیون، میکروفیلتراسیون و… کاربرد گسترده داشته باشند.