بکارگیری نانوپوشش‌های در لوله‌های آب گرم و صنایع وابسته

«نانو» یکی از واحدهای اندازه‌اندازگیری است. یک نانومتر را با علامت 1nm نشان می‌دهند که برابر یک میلیاردم متر است (به اندازه 10 اتم هیدروژن که پشت سر هم قرار گرفته‌اند). زمانی که اندازه ذرات یک ماده کمتر از 100 نانومتر باشد به آن ماده نانو  گفته می‌شود. این مواد کاربردهای گسترده‌ای در صنایع گوناگون دارند. به عنوان نمونه استفاده از مواد نانو در پلاستیک می‌تواند خواص ماده از جمله استحکام مکانیکی و دمای تغییر شکل ناشی از حرارت را بهبود بخشد و باعث افزایش مقاومت دما پایین و دما بالای ماده شده و در همین حین قابلیت‌های مختلفی به آن دهد.

شکل1- نانولوله‌های کربنی سهم وسیعی در تولید نانوکامپوزیت‌های مستحکم و مقاوم به سایش دارند[1].

فناوری‌نانو ‌می‌تواند صنعت تولید لوله‌‌ها را متحول کند. مواد نانویی، موجب مقاومت در برابر نور ماورابنفش و افزایش طول عمر لوله‌ می‌شود. از دیگر خواص قابل حصول در این زمینه می‌توان به غیرسمی بودن،  قابلیت بازیافت، خاصیت ضدباکتری (نرخ استریلیزه شدن باکتری‌ ای-کولای بیشتر از 90%)، انتقال حرارت پایین و صرفه‌جویی در مصرف انرژی، ضدخش و سایش بودن، سبک بودن و راحتی کار در حمل و نصب و افزایش طول عمر مفید تا 50 سال و کاهش هزینه اشاره کرد. با تمام این خواص می‌توان پیش‌بینی کرد تمام لوله‌های آب گرم در آینده نزدیک از مواد نانو ساخته خواهند شد[1].

لوله:

لوله‌ها به طور کلی از مواد مختلفی از جمله فولاد، سرامیک، فایبرگلاس، انواع فلزات، بتن و پلاستیک ساخته می‌شوند. همچنین در گذشته از سرب و چوب نیز استفاده شده است. لوله‌های آهنی برای محیط‌های خوردنده شامل آب استفاده می‌شوند. از لوله‌های آلومینیومی برای کاربردهایی که وزن کم حائز اهمیت باشد، استفاده می‌شود. از لوله‌های مسی برای کاربردهایی که انتقال حرارت مهم است استفاده می‌شود. لوله‌هایی از جنس تیتانیوم، اینکونل و کروم=مولیبدن در شرایط دما و فشار بالا استفاده می‌شود. معمولا برای کاربردهای انتقال آب در دمای بالا از فولاد‌های ساده کربنی استفاده می‌شود[2].

از لوله‌های پلاستیکی به دلیل وزن کم، مقاومت شیمیایی بالا، خورده نشدن آب آو سادگی اتصال استفاده می‌شود. جنس این لوله‌ها معمولا پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پی‌وی‌سی[1]، [2]CPVC، FRP[3]، RPMP[4] و… است. که PVC معمول‌ترین نوع آن برای انتقال آب شرب به شمار می‌رود[2].

عیوب لوله‌ها:

نیاز به تمیزکاری لوله‌ها از عیوب دردسرساز لوله‌ها به شمار می‌رود. زمانی که مایع یا گاز گذرکننده از درون لوله رسوباتی از خود بر جای می‌گذارد، لوله مسدود می‌شود. برای جلوگیری از این عیب، بر حسب کاربرد، سیال منتقل شده و جنس لوله از این روش‌ها برای تمیزکاری استفاده می‌شود:

• فرایندهای مکانیکی
• فرایندهای شیمیایی
• فرایندهای گرمایی
• انواع خاص.

سه روش اول نسبتا شناخته‌‌شده و رایج هستند. انواع خاص شامل روش‌هایی است که در مراحل آزمایش هستند و استفاده از آنها هنوز مرسوم نشده است. این روش‌ها عبارتنداز:

• ضربه قوچ (موج قوی شاره)
• ایجاد نوسانات شدید
• میدان مغناطیسی
• عملیات نانوتکنیکی سطوح لوله برای جلوگیری از رسوبات[1].

شکل2. خوردگی در لوله های آب گرم.

خوردگی یکی از مشکلات عمده در لوله‌های آب گرم است که برای رفع آن، سالانه مبالغ قابل‌توجهی هزینه می‌شود. وقفه در ارائه خدمات و هزینه تعمیرات نیز زیان هنگفتی در پی‌خواهد داشت. بنابراین استفاده از بازدارنده‌هایی که بتواند واکنش‌های شیمیایی را کند و یا متوقف کند و باعث افزایش عمر مفید لوله‌ها شود ضروریست[3].

فناوری نانو و رفع عیوب لوله‌ها:

به دلیل اینکه بیشتر واکنش‌های فیزیکی و شیمیایی از طریق سطح، فعل و انفعال خود را انجام می‌دهند لذا جلوگیری از این واکنش‌ها باید از طریق تغییر در عملکرد سطوح و روکش‌های مربوطه انجام شود. از رنگ‌های نانویی برای عایق‌سازی لوله‌ها (استفاده از نانولوله‌های کربنی) و آنتی‌باکتریال کردن آنها (استفاده از نانوذرات نقره) استفاده می‌شود.

با استفاده از رنگ‌هایی که حاوی کلویید آنتی‌میکروبیال هستند علاوه بر ضدقارچ و کپک و ضدویروس شدن، خاصیت پوشش‌دهی و چسبندگی رنگ افزایش می‌یابد. علاوه بر لوله‌ها کلیه مناطقی که در معرض آلودگی بیوفیلم در جداره‌ها قرار دارند مانند استخرها، لوازم‌خانگی و ماشین‌آلات کاربرد دارد[3].

شکل3. ظاهر زیبا یکی دیگر از ویژگی‌های این لوله هاست.

از نانولوله‌های کربنی در ساخت کامپوزیت‌های مختلفی از جمله کامپوزیت‌های پلیمری استفاده می‌شود. کامپوزیت به ماده‌ای گفته می‌شود که دارای یک جز زمینه و مواد تقویت کننده‌ای است که موجب بهبود خواص زمینه می‌شود. نانوکامپوزیت‌های نانولوله‌ای کربنی دارای نسبت استحکام به وزن بیشتری نسبت به کامپوزیت‌های موجود هستند. از نانولوله‌های کربنی برای افزایش سختی و مقاومت به سایش استفاده می‌شود. استفاده از این نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سطوح خارجی لوله‌ها را ضدخش و سایش کند[3].

در سال 2008 اختراعی در آمریکا در زمینه نانوکپسول‌های پلیمری به ثبت رسید. این نانوکپسول‌ها که دارای مواد ضدخوردگی پایه آمینی و غیرآمینی هستند ممانعت‌کننده‌هایی هستند که می‌توانند سبب تشکیل رسوبات محافظ در برابر حملات خوردگی شوند. این لایه محافظ که از جنس کربنات آهن یا سولفید آهن است می‌تواند سطوح داخلی لوله را در برابر خوردگی محافظت کند.[2]

معرفی برخی شرکت‌های تولید کننده:

—————————- 

مراجع

1.www.wikipedia.org

2.www.nano.ir

3.www.fa.sinanoco.com

[1] polyvinyl chloride

[2] chlorinated polyvinyl chloride

[3] fibre reinforced plastic

[4] reinforced polymer mortar

———————————————————————

بخش ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

[جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید]

[همچنین برای دسترسی به فایل PDF کلیه گزارشات بهمراه جزئیات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید]

 ====================================================================================