مروری بر فناوری نانو در تصفیه پساب صنعت نساجی

فناوری نانو علم و مهارت دستکاری مواد در مقیاس بسیار کوچک مانند ابعاد اتمی و مولکولی است. فناوری نانو سبز استفاده از محصولات و تجهیزات فناوری نانو در راستای ارتقای پایداری محیط زیست، مانند استفاده از انرژی کمتر در فرایندهای مختلف، توانایی بازیابی محصولات پس از مصرف و استفاده از ترکیبات دوستدار محیط زیست می‌باشد.

فناوری نانو سبز دو جنبه دارد: 1) محصولات نانو که راه حلی برای مشکلات زیست محیطی ارائه می‌کند و غالبا این محصولات برای جلوگیری از خسارات ناشی از آلاینده‌ها بکار رفته و در فناوری‌های زیست محیطی برای زدودن آلاینده‌های خطرناک از آب استفاده می‌شود. 2) محصولات نانو که برای کاهش میزان صدمات و خسارات وارده به سلامت انسان و محیط زیست استفاده می‌شوند.

بنابراین تصفیه، بازیابی و تولید آب سالم از محورهای اصلی فناوری نانو سبز است.

• پساب نساجی و ضرورت تصفیه آن

صنعت نساجی با توجه به نوع مواد خام مورد استفاده از آن به سه بخش عمده پنبه، پشم و الیاف مصنوعی تقسیم می‌شود. در بين صنايع داراي فرايند تر[1]، صنعت نساجي بيشترين حجم آب را در بخش رنگرزی و تکمیل مصرف کرده و در نتیجه بيشترين حجم پساب را توليد مي‌كند. پساب حاصل از صنعت نساجی عموما حاوی رنگزا و ترکیبات آلی، مواد جامد معلق[2] و فلزات سنگین با قابلیت تجزیه زیست‌محیطی کم[3] بوده، pH پساب آن دارای نوسانات بسیاری است و شاخص COD [4] (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) و BOD [5] (اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی) آن نیز بسیار بالا می‌باشد. در جدول 1 میانگین حجم پساب تولید شده در فرایندهای مختلف نساجی به همراه میانگین شاخص‌های  BOD و TSS [6] (کل ذرات جامد معلق) به تفکیک برای تولید پنبه، پشم و الیاف مصنوعی گزارش شده‌است.

 

 

جدول 1. مشخصات پساب خروجی فرایندهای نساجی [1]

فرایند نساجی	نام مرحله	حجم پساب (m3/ton)	BOD (kg/ton)	TSS (kg/ton)	سایر آلاینده‌ها
پشم (به ازای هر تن)	میانگین پشم خام شسته نشده	544	314	196	روغن‌ها   آمونیاک   انواع سطح فعال: صابون، یکنواخت کننده، ریتاردر و …   فنل   رزین‌ها   نرم‌کن‌ها   ترکیبات کلردار   حلال‌ها   انواع فلزات سنگین: کروم، روی، نیکل، مس، آهن، کادمیوم و …
	میانگین پشم خام شسته شده	537	87	43
	فرایندهای خاص
	شست و شوی اولیه	17	227	153
	رنگرزی	25	27	—
	شست و شو	362	63	—
	کربونیزه کردن	138	2	44
	سفیدگری	5/12	4/1	—
پنبه (به ازای هر تن)	میانگین	265	115	70
	فرایندهای خاص
	آهارزنی نخ	2/4	8/2	—
	آهارگیری	22	58	30
	پخت	100	53	22
	سفیدگری	100	8	5
	مرسریزه کردن	35	8	5/2
	رنگرزی	50	60	25
	چاپ	14	54	12
سایر الیاف مصنوعی (به ازای هر تن)	ریون	42	30	55
	استات	75	45	40
	نایلون	125	45	30
	اکریلیک	210	125	87
	پلی استر	100	185	95

 

با توجه به جدول 1، مشهود است که تمامی فرایندهای نساجی به ازای هر تن محصول حجم قابل توجهی پساب با بار آلایندگی بالا ایجاد می‌کنند. هر متر مکعب پساب تصفیه نشده می‌تواند حدود 50 متر مکعب آب را آلوده سازد. رها شدن این حجم بالای پساب با بار آلودگی بسیار بالا پیش از تصفیه، در محیط زیست علاوه بر آثار منفی بر زیبایی طبیعت، باعث ایجاد ترکیبات جانبی خطرناک از طریق واکنش‌های شیمیایی خود‌به‌خودی شده و به‌علت جلوگیری از نفوذ نور خورشید به داخل آب، سبب ایجاد اختلال درعمل فتوسنتز می‌‌‌گردد. ایجاد انواع بیماری‌ها در موجودات زنده از دیگر عواقب ناشی از ورود آلاینده‌های خطرناک موجود در پساب به چرخه آبی می‌باشد.

 

شکل 1. تصویری از پساب خروجی صنایع نساجی (تصویر جهت استفاده گرافیست)

بنابراین در چند سال گذشته قوانين زيست محيطي شديدي به همراه افزايش محدوديت در تخليه پساب در اکثر کشورها وضع شده است. سازمان محيط زيست براي تخليه پساب‌ها بعد از انجام فرايندهاي صنعتي استانداردهايي را وضع کرده است. در شکل 2 میانگینی از شاخص‌های پساب خروجی چند کارخانه نساجی به همراه استاندارد تخلیه سازمان حفاظت از محیط زیست ایران نشان داده شده‌است. با توجه به این نمودارها، تمامی شاخص‌ها خارج از محدوده استاندارد تعریف شده هستند و تصفیه پساب نساجی پیش از تخلیه به محیط زیست کاملا ضروری و حیاتی است.

 

شکل 2. مقایسه شاخص‌های پساب خروجی چند کارخانه و استاندارد تخلیه در ایران [2, 3]

از آنجایی که ایران و خاورمیانه از لحاظ جغرافیایی در کمربند خشک جهان قرار دارند و ایران در ده سال گذشته با خشکسالی روبه‌رو بوده است. بنابراین با توجه به کاهش 75 درصدی میزان بارش‌ها و محدود بودن منابع آبی، تصفیه مناسب پساب پیش از ورود به محیط زیست امری اجتناب ناپذیر است [2, 4-7].

 

• روش‌های تصفیه پساب نساجی

2-1- روش‌های متداول

تصفیه پساب به فرایندهایی اطلاق می‌شود که برای حذف آلاینده‌های موجود در پساب مورد استفاده قرار می‌گیرد. روش‌هاي گوناگوني براي تصفيه پساب نساجی وجود دارد که مي توان آنها را به سه بخش فيزيكي، شيميايي و زیستی تقسيم نمود که از نظر بازده، هزینه‌های اقتصادی و آثار زیست محیطی با یکدیگر تفاوت دارند (شکل 3). انتخاب روش مناسب برای تصفیه به خصوصیات پساب‌، صرفه اقتصادی، سهولت عملیات، استاندارد تخلیه و … بستگی دارد:

شکل 3. روش­های متداول تصفیه پساب [8-10]

2-2- روش‌های پیشرفته

امروزه با توجه به نیازهای رو به رشد بشر و حضور ترکیبات پیچیده‌ و سمی‌ در پساب، روش‌های متداول نام برده پاسخگوی دستیابی به استانداردهای تخلیه پساب در محیط زیست نبوده و از این‌رو معرفی روش‌های کارا و موثر در تصفیه پساب در راس کار پژوهشگران و صنعتگران قرار گرفته‌است و روش‌های پیشرفته تصفیه پساب برای حل این مشکل مطرح شده‌اند.

روش‌هاي اكسيداسيون پيشرفته^[7] (AOPs)، فرايندهايي بر پایه تولید رادیکال‌های بسیار فعال هستند كه مي‌توانند اكثر ترکیبات پيچيده موجود در پساب را تخریب كرده و آنها را به دی‌اکسید کربن و آب تبديل نمايد. از جمله این روش‌ها می‌توان به فرایندهای فتوکاتالیستی بر پایه پرتوفرابنفش (UV) و یا نور مرئی، اکسیداسیون الکتروشیمیایی (الکترودهایی نظیر پلاتین، اکسیدهای فلزی و …)، اُزُن‌دهی، روش فراصوت، فنتون[8] و …. اشاره نمود.

تمام روش‌های ذکر شده اعم از متداول و پیشرفته داراي مزایا و معایبی هستند و بسياري از آنها به دلايل اقتصادی، مشكلات دفع، زمان طولانی فرایند، بازده نامناسب، پیچیدگی فرایند و یا نیاز به فضای زیاد براي  تجهیزات تصفيه پساب در مقياس صنعتی قابل قبول نمی‌باشند. به همین دلیل معمولاً از تركيبي از فرايندهاي مختلف، براي دستیابی به بازده مناسب و كيفيت مطلوب استفاده مي‌شود و تا کنون فرآيند واحدي براي تصفيه مناسب و كارای پساب ارائه نشده است.

• فناوری­نانو در تصفیه پساب

امروزه با معرفی فناوری‌ نانو به انواع فرایندهای تصفیه پساب مانند استفاده از نانو جاذب‌ها و یا اصلاح جاذب‌ها با نانو ساختارها، پوشش‌دهی سطح الکترودها با نانو مواد، نانو فیلترها[9]، نانو فتوکاتالیست‌ها[10]، نانو ذرات مغناطیسی[11] و غیره، به دلیل تغییر در خواص فیزیکی، شیمیایی و زیستی مواد، بهبود چشمگیری در کارایی روش­های مذکور حاصل شده‌است. به‌نظر می‌رسد که با به­کارگیری فناوری نانو در تصفیه پساب نه تنها بتوان با بسیاری از مشکلات پیش روی فناوری­های فعلی مقابله کرد، بلکه با افزایش توانایی تصفیه، امکان تصفیه منابع آبی غیر متداول و در نتیجه وسیع‌تر شدن ذخایر آبی نیز وجود خواهد داشت.

3-1- فرایند جذب

به دلیل سطح جانبی و مکان‌های فعال جذب کم و سرعت پایین، فرایند جذب با استفاده از جاذب‌های متداول محدودیت زیادی دارد. استفاده از مواد نانو جاذب‌ با دارا بودن سطح جانبی بیشتر، مکان‌های جذب بسیار زیاد، سرعت بالای نفوذ آلاینده در آنها و قابلیت تنظیم اندازه حفره‌های ساختاری، سبب افزایش کارایی فرایند جذب شده است. انواع مختلفی از نانو مواد جاذب‌ برای حذف آلاینده‌ها از پساب مورد استفاده قرار گرفته­اند که از پرکاربردترین آنها می‌توان نانو لوله‌های کربنی تک دیواره و چند دیواره، اکسید گرافن و گرافن را نام برد. به‌عنوان مثال هر گرم پودر گرافیت سطحی با مساحت 6/0 متر مربع را می‌پوشاند، در حالی‌که هر گرم پودر نانو لوله کربنی و گرافن به‌ترتیب سطوحی با مساحت 254 و 2630 متر مربع را پوشش می‌دهند، بنابراین میزان مصرف این مواد برای حذف آلاینده‌ها بسیار کاهش می‌یابد. دلیل دیگر توجه به این مواد، امکان بازیابی و استفاده مجدد از آنها بدون کاهش چشمگیر بازده است.

از دیگر جاذب‌های نانو می‌توان به پلیمرهای درخت‌سان[12] و پرشاخه[13] اشاره کرد که مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته‌اند. حضور گروه‌های فعال انتهایی و همچنین حفره‌های میانی در ساختار این مواد، آنها را به ابر جاذب‌هایی برای حذف ترکیبات آلی و فلزات سنگین تبدیل کرده‌است. از پرکاربردترین پلیمرهای درخت‌سان در حوزه تصفیه پساب می‌توان به پلی آمیدو آمین[14] (PAMAM) و پلی پروپیلن ایمین[15] (PPI) اشاره کرد.

یکی دیگر از روش‌ها برای استفاده از فناوری نانو در فرایند جذب، اصلاح مواد جاذب‌ با نانوساختارها و یا تهیه نانو کامپوزیت‌ها برای حذف آلاینده‌ها می‌باشد.

 

شکل 4. حذف رنگزا با استفاده از جاذب، قبل و بعد از فرایند جذب [14]

3-2- فرایند فیلتراسیون

در فرایند فیلتراسیون با قرار دادن مانعی بر سر راه جریان پساب، می‌توان آلاینده‌ها را بر اساس اندازه آنها جدا نمود. مصرف بالای انرژی، انسداد[16] غشاها و پیچیدگی طراحی فرایند از جمله معایب این روش به‌شمار می‌رود. استفاده از فرایند الکتروریسی برای تولید نانو الیاف روشی ساده، ارزان و موثر برای تولید فیلتر می‌باشد و نانو الیاف تولید شده دارای سطح مخصوص و خلل و فرج بسیار بالا هستند که می‌توان قطر، ساختار، ترکیب درصد و آرایش یافتگی آنها را با تنظیمات دستگاه الکتروریسی تغییر داد. این غشاها معمولا به عنوان فیلتراسیون اولیه پیش از اولترافیلتراسیون[17] و یا اسمز معکوس[18] بکار می‌روند. غشاهای نانو الیاف بدون آنکه از فشار آب بکاهند، می‌توانند ذرات درشت و یا باکتری‌ها را از پساب جدا کنند تا طول عمر غشا‌هایی مانند اسمز معکوس افزایش یابد.

امروزه تهیه غشاهای نانو کامپوزیتی نیز مورد توجه بسیاری از محققان است، بدین صورت که با استفاده از نانو ذرات اکسید فلزی[19] (Al₂O₃، TiO₂) یا نانو کلی‌ها[20] می‌توان آبدوستی غشاها را افزایش داد و در نتیجه باعث انسداد کمتر آنها شد. نانو نقره و نانو لوله‌های کربنی برای ایجاد خواص ضد میکروبی در غشاها مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نانو ذرات فتوکاتالیستی نیز برای تهیه غشاهای کامپوزیتی و تخریب آلاینده‌ها مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. همچنین می‌توان با تهیه لایه نازک از ترکیبات نامبرده، سطح غشاها را اصلاح نمود.

شکل 5. حذف رنگزا با استفاده از فرایند فیلتراسیون [15]

 

3-3- فرایند فتوکاتالیستی

به فرايندهايي كه در آنها از تاثير نور فرابنفش بر عملكرد كاتاليست‌ها در شرايط واكنش استفاده مي‌شود، فرایند فتوكاتاليستي می‌گویند که در آن با تابش پرتوی فرابنفش امکان تخریب آلاینده‌ها به‌وجود می‌آید. این فرایند جزء روش‌های اکسیداسیون پیشرفته محسوب شده و رادیکال‌های اکسید کننده تولید شده در آن می‌تواند به‌سرعت به گروه‌های بسیاری از مواد شیمیایی آلی حمله کرده و آنها را به طورکامل تخریب و یا به ترکیبات ساده‌تر تبدیل کند.

از جمله کاتالیست‌های نیمه‌هادی[21] می‌توان به نانو ذرات TiO₂، ZnO، Fe₂O₃ و … اشاره کرد که TiO₂ شاخص‌ترين و پرکاربردترین آنها به شمار مي‌رود. نانو فتوکاتالیست‌ها را می‌توان روی سطوح شفاف (شیشه، سیلیکای ذوب شده و …) و یا غیر شفاف (فلزات، کربن فعال و …) به‌منظور جلوگیری از ورود آنها به عنوان آلاینده ثانویه به پساب تثبیت کرد. همچنین روش‌های مختلفی برای اصلاح TiO₂ با استفاده از فلزاتی مانند نیکل، روی، مس، کروم و آهن پیشنهاد شده‌است که امکان استفاده از نور مرئی را به‌جای فرا بنفش فراهم می‌کند.

شکل 6. راکتور تصفیه فتوکاتالیستی با لامپ نور فرابنفش [16]

3-4- فرایند الکتروشیمیایی

فرایندهای اکسیداسیون الکتروشیمیایی پیشرفته^[22]­ (EAOPs) که براساس واکنش فنتون[23] عمل می‌کنند، روش‌های دوستدار محیط زیست هستند که اخیرا توجه بسیاری از محققین را در زمینه­ تصفیه­ پساب به خود جلب نموده‌اند. مزیت فرایند الکتروفنتون[24] در مقایسه با روش معمول فنتون، کنترل بهتر فرایند و جلوگیری از ذخیره و نقل و انتقال پراکسید هیدروژن می‌باشد. همچنین از آنجا که جریان الکتریسیته یک منبع سالم انرژی محسوب می‌شود، طی واکنش آلاینده­ ثانویه‌ای تولید نمی‌شود. از سویی عدم استفاده ازمواد مضر در این فرایند، آن را به روشی دوستدار محيط زيست براي آب و تصفيه پساب تبدیل کرده‌است .

ورقه­های پلاتین، فولاد ضد زنگ، تیتانیوم و کاتدها از جنس مواد کربنی مانند ورقه کربن، گرافیت، الیاف کربن فعال^[25] (ACF) و غیره از جمله کاتدهایی هستند که اخیرا در تصفیه‌­ پساب استفاده شده­اند. اخیرا استفاده‌ از الکترودهای نانو کامپوزیتی در روش فنتون نیز روند رو به رشدی دارد. به عنوان مثال ابعاد نانو، سطح مخصوص بسیار بالا و بویژه خواص الکتریکی فوق‌العاده نانو لوله‌های کربنی، آنها را برای اصلاح سطح الکترودها به‌منظور استفاده در فرایندهای الکتروشیمیایی جهت کاربردهای متنوع مورد توجه بسیاری از محققین قرار داده‌است. روش‌های بکار گرفته شده جهت تهیه فیلم‌های CNTs بر روی سطوح مختلف عبارتند از: روش­های تبخیر حلال^[26]، ته‌نشینی الکتریکی^[27] (شکل 7)، رسوب‌دهی لایه لایه^[28] و غیره.

 

شکل 7. طرح‌واره‌ای از اصلاح سطح الکترود با نانو لوله‌های کربنی و سطح فعال در فرایند ته‌نشینی الکتریکی [17]

3-5- نانو ذرات مغناطیس

اخیرا بکارگیری ذرات اکسید آهن مغناطیسی به عنوان نانو موادی مهم با کاربردهای بسیار گسترده در زمینه‌های مختلف مشاهده می­شود. از این‌رو تولید نانو ذرات اکسید آهن با خواص دلخواه و پتانسیل بالای کاربرد به طور عمده مدنظر می­باشد.

اکسید آهن ماده‌ایست که به دلیل زیست سازگاری مناسب، مورد توجه و بررسی قرار گرفته­است. نانو ذرات مغناطیس آهن می­توانند جهت حذف آلاینده‌ها از پساب سمی به کار گرفته شوند. اکسید آهن می‌تواند به عنوان عامل احیا کننده و تخریب ترکیبات شیمیایی سمی و متنوع در محیط­های آبی عمل کند. این نانو ذرات می­توانند به عنوان جاذب، یون­های سرب و کروم را از محلول­های آبی جدا کنند. سهولت کاربرد، زیست سازگاری، غیرسمی بودن، امکان بازیابی آسان با میدان مغناطیسی و فعالیت کاتالیستی بالا در تخریب مواد آلی مختلف، از مزایای قابل توجه کاربرد اکسید آهن در زمینه تصفیه پساب به شمار می‌روند. نانو ذرات مغناطیس آهن، برای ایجاد خاصیت مغناطیسی در نانو ساختارها جهت جدا شدن آسان‌تر آنها از پساب تصفیه شده نیز کاربرد دارند.

شکل 8. حذف رنگزا با استفاده از اکسید گرافن مغناطیس شده [18]

4- فعالیت‌های صورت گرفته در ایران

 

با توجه به رشد بسیار زیاد استفاده از غشاهای نانوفیلتراسیون در دنیا، در سال های اخیر در کشور ما هم استفاده از این غشاها برای تصفیه آب و پساب در حال گسترش است. طراحی تجهیزات مورد نیاز تولید نانو غشاء سرامیکی لوله‌ای شکل با حمایت ستاد ویژه فناوری نانو در مرکز تحقیقات مواد نانو ساختار دانشگاه صنعتی سهند به اجرا درآمده است. از جمله دستاورد‌های اصلی این طرح می‌توان به طراحی تجهیزات موردنیاز تولید غشا سرامیکی؛ ساخت سامانه‌های شکل‌دهی، قالب، سینترینگ، ماشین‌کاری و آماده‌سازی خط تولید؛ طراحی سامانه پالایشگاهی بر اساس غشا سرامیکی به سفارش پالایشگاه تبریز؛ تولید غشا سرامیکی لوله‌ای شکل با قابلیت استفاده در تصفیه آب در مقیاس آزمایشگاهی اشاره کرد [19].

از دیگر شرکت‌های موفق را می‌توان شرکت مهندسی و ساخت آب روبش رسوب مهسار نام برد که دستگاه تصفیه پساب صنعتی نانو غشایی هارمودینامیکی وارد بازار کرده است (شکل 9). این دستگاه، با به وجود آوردن تنش در سطح سیال مانع از رسوب آلودگی بر سطح غشایی نانویی گردیده و طول عمر غشاء افزایش می‌یابد [20].

 

شکل 9: دستگاه تصفیه پساب با استفاده از سیستم فیلتراسیون غشایی به روش هارمودینامیکی

 

در ایران، فناوری نانو کویتاسیون[29] با موفقیت در پایلوت‌های متعددی به اجرا درآمده است. یکی از شرکت‌های فعال در ایران را شرکت پیام‌آوران نانو فناوری فردانگر است [21]. این شرکت موفق به معرفی یک فناوری نوین جهت توزیع نانو ذرات جامد در مایعات شده است ( شکل 10). این شرکت این قابلیت را دارا است که با توجه به شرایط هر منطقه و یا نوع آلودگی آب، فناوری نانو کویتاسیون مورد نیاز را راه اندازی نماید.

شکل 10 : دستگاه تولید کننده نانو/ میکروب حباب ساخت شرکت پیام‌آوران نانو فناوری فردانگر

 

5- تجاری‌سازی فناوری نانو

بازار جهانی برای محصولات فناوری نانو که در تصفیه آب مورد استفاده قرار گرفت، 4/1 میلیون دلار در سال 2010 ارزیابی شد. بخش عمده این بازار مربوط به فرایندهای فیلتراسیون غشایی مورد استفاده در اسمز معکوس، نانو فیلتراسیون و اولترا فیلتراسیون بوده که با رشد سالانه %7/9 به 5/2 میلیون دلار در سال 2015 رسیده‌است. نمونه‌های پرکاربرد بسیاری، نظیر نانو لوله‌های کربنی، نانو الیاف و نانو ذرات بسیاری دیگری هنوز به‌طور کامل تجاری‌سازی نشده‌اند [22].

 

یکی از شرکت‌های موفق در زمینه تصفیه پساب‌های نساجی با استفاده از فناوری نانو، شرکت Fraunhofer آلمان می باشد که غشاهای سرامیکی نانوفیلتراسیونی به مرحله تولید رسانده که انواع آلاینده‌های رنگی حاصل از پساب نساجی را تصفیه می کند (شکل 11) [23].

 

شکل 11 : ساخت غشاء تصفیه کننده پساب نساجی توسط شرکت Fraunhofer

 

از نمونه‌های تجاری‌سازی شده برای تصفیه غشایی با فناوری نانو می‌توان به نانو فیلترهای غشایی تولید شده توسط شرکت‌ها inopor اشاره کرد که برای حذف آلاینده‌های  کاملا متفاوت مورد استفاده قرار می‌گیرد. یک نمونه از این غشاها در شکل 12 مشاهده می‌شود [24].

شکل 12. نانو غشای سرامیکی ساخت شرکت Inopor

یک نمونه تجاری‌سازی شده برای تصفیه فتوکاتالیستی با بکارگیری فناوری نانو، سامانه Purifics Photo-Cat^TM (شکل 13) می‌باشد که توسط شرکت Purifics در کشور کانادا ساخته شده و ظرفیت تصفیه آن 6/7 میلیون لیتر در روز است. این سامانه تنها 207 متر مربع فضا اشغال کرده و kWh/m³ 4 انرژی مصرف می‌کند، به‌علاوه هیچگونه آلاینده ثانویه‌ای تولید نمی‌کند [25].

 

شکل 13. سامانه Purifics Photo-Cat^TM تجاری‌سازی شده برای تصفیه فتوکاتالیستی با استفاده از فناوری نانو

 

شرکت puroxi با استفاده از فناوری نورتابی توسط لامپ LED و همچنین استفاده از نانو مواد فتوکاتالیست، سیستمی را طراحی نموده که می‌تواند مقادیر بسیار زیادی از آلاینده‌های رنگی را در محیط آبی از بین ببرد ( شکل 14) [26].

شکل 14: دستگاه نانوفتوکاتالیست جهت حذف آلاینده‌های آلی ساخت شرکت شرکت puroxi

 

 

محققان سنگاپوری با همکاری شرکت چینی  CCIEC  پروژه 3 میلیون دلاری جهت تولید انبوه غشاء نانوالیاف با لایه‌های اکسید تیتانیوم به اجرا رسانده‌اند که قابلیت خود تمیزشوندگی دارد. با استفاده از این فناوری، می‌توان پساب‌های صنعتی به‌خصوص پساب نساجی را، در ابعاد گسترده تصفیه کرد (شکل 15) [27 و 28].

 

شکل 15 : سیستم غشاء نانوفیبر تصفیه کننده پساب ساخت شرکت CCIEC

 

از جمله نانو جاذب‌های تجاری‌سازی شده برای حذف فلز آرسنیک، می‌توان ArsenX^np ساخت شرکت Systematix در ایالات متحده را نام برد، که از ترکیبی از نانو ذرات اکسید آهن و یک نوع پلیمر ساخته شده‌است (شکل 16). هزینه فرایند تصفیه با این نانو جاذب در حدود 09/0-07/0 دلار در هر 1000 لیتر پساب برآورد شده‌است [29].

 

شکل 16. نانو جاذب ArsenX^np تجاری‌سازی شده برای تصفیه پساب حاوی آرسنیک [29]

6- جمع‌بندی

به نظر می‌رسد که یکی از بزرگترین مشکلات صنایع نساجی، ازبین بردن آلودگی‌های ناشی از پساب خروجی از این صنایع می‌باشد. به دلیل تنوع زیاد آلاینده‌های این نوع صنایع، رفع این آلودگی‌ها بسیار دشوار و هزینه‌بر خواهد بود. فناوری نانو می‌تواند جهت افزایش بازدهی و طول عمر تجهیزات تصفیه‌خانه‌های شهرک‌های صنعتی نقش قابل توجهی ایفا کند. استفاده از فناوری نانو جهت حذف آلاینده‌های آلی و فلزات سنگین مثل کروم، بسیار کارآمد خواهد بود و می تواند از آلودگی‌های زیست محیطی ناشی از صنایع نساجی جلوگیری نماید.

 

7– منابع

[1]        Environmental Technology Series – World Health Organization (Economopoulos 1993).

[2]        http://www.doe.ir.

[3]        W. Zongping, X. Miaomiao, H. Kai, L. Zizheng, Textile Dyeing Wastewater Treatment, Advances in Treating Textile Effluent, Prof. Peter Hauser (Ed.), 2011

[4]        A.R. Khataee, V. Vatanpour, A.R. Amani Ghadim, Decolorization of C.I. Acid Blue 9 solution by UV/Nano-TiO₂, Fenton, Fenton-like, electro-Fenton and electrocoagulation processes: A comparative study, Journal of Hazardous Materials, 161(2-3) (2009) 1225-1233.

[5]        D. Valero, J.M. Ortiz, V. García, E. Expósito, V. Montiel, A. Aldaz, Electrocoagulation of wastewater from almond industry, Chemosphere, 84(9) (2011) 1290-1295.

[6]        Y.G. Adewuyi, Sonochemistry:  Environmental Science and Engineering Applications, Industrial & Engineering Chemistry Research, 40(22) (2001) 4681-4715.

[7]        X. Qu, P.J.J. Alvarez, Q. Li, Applications of nanotechnology in water and wastewater treatment, Water Research, 47(12) (2013) 3931-3946.

[8]        C. Moreno-Castilla, Adsorption of organic molecules from aqueous solutions on carbon materials, Carbon, 42(1) (2004) 83-94.

[9]        Z. Aksu, Application of biosorption for the removal of organic pollutants: a review, Process Biochemistry, 40(3–4) (2005) 997-1026.

[10]      M.J.H.J. Mark J. Hammer Sr. , ed. Water and Wastewater Technology. 2002: New Delhi.

[11]      P.R. Gogate, A.B. Pandit, A review of imperative technologies for wastewater treatment I: oxidation technologies at ambient conditions, Advances in Environmental Research, 8(3-4) (2004) 501-551.

[12]      A.A. Yawalkar, D.S. Bhatkhande, V.G. Pangarkar, A.A.C.M. Beenackers, Solar-assisted photochemical and photocatalytic degradation of phenol, Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 76(4) (2001) 363-370.

[13]      B. Pan, B. Xing, Adsorption Mechanisms of Organic Chemicals on Carbon Nanotubes, Environmental Science & Technology, 42(24) (2008) 9005-9013.

[14]      W. Wei, R. Lu, H. Xie, Y. Zhang, X. Bai, L. Gu, R. Da, X. Liu, Selective adsorption and separation of dyes from an aqueous solution on organic-inorganic hybrid cyclomatrix polyphosphazene submicro-spheres, Journal of Materials Chemistry A, 3(8) (2015) 4314-4322.

[15]      نگار تخت کوسه، حذف رنگزا اسیدی از پساب‌هاي نساجي توسط غشاهاي نانوليفي نایلون/کیتوسان، اسفند 1390، مختار آرامی، علی اکبر قره آقاجی، دانشکده مهندسی نساجی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر.

[16]      http://www.borgenmagazine.com/panasonics-photocatalytic-water-purification.

[17]      E. Pajootan, M. Arami, Structural and electrochemical characterization of carbon electrode modified by multi-walled carbon nanotubes and surfactant, Electrochimica Acta, 112(0) (2013) 505-514.

[18]      Y. Hao, Z. Wang, J. Gou, S. Dong, Highly efficient adsorption and removal of Chrysoidine Y from aqueous solution by magnetic graphene oxide nanocomposite, Arabian Journal of Chemistry.

[19]     http://www.sut.ac.ir/main/

[20]    http://tmsc.ir/index.php?ctrl=company&actn=company_view&lang=1&id=146

[21]     http://www.pnf-co.com/index.php?nanoe=allias&hl=fa_IR

[22]     E.A. Hashem, Nanotechnology in Water Treatment, Case Study : Egypt, Journal of Economics and Development Studies, 2(3) (2015) 243-259.

[23]    http://www.ikts.fraunhofer.de/en/research_fields/Environmental_EngineeringandBioenergy/nanoporous_membranes.html

 

[24]      http://www.inopor.com/en/products/modules.html

[25]      M.J. Benotti, B.D. Stanford, E.C. Wert, S.A. Snyder, Evaluation of a photocatalytic reactor membrane pilot system for the removal of pharmaceuticals and endocrine disrupting compounds from water, Water Research, 43(6) (2009) 1513-1522.

[26]    http://www.puroxi.com/products/shield/

[27]     http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359612814703441

[28]  http://3dprint.com/58094/3d-printing-nanotechnology-company-nanosun-to-be-acquired-by-raffles-capital/

[29]   http://www.systematixusa.com/products/media/active_media/arsenx.htm

 

[1] Wet Process

[2] Suspended Solid

[3] Biodegradability

[4] Chemical Oxygen Demand

[5] Biological Oxygen Demand

[6]‌ Total Suspended Solids

[7] Advanced Oxidation Processes

2  Fenton

[9] Nano Filters

[10] Nano Photocatalysts

[11] Magnetic Nanoparticles

[12] Dendrimers

[13] Hyper-branched Polymers

[14] Poly(amidoamine)

[15] Poly(propyleneimine)

[16] Fouling

[17] Ultrafiltration

[18] Reverse Osmosis

[19] Metal Oxide Nanoparticles

[20] NanoClay

[21] Semi-conductor

[22]Electrochemical Advanced Oxidation Processes

[23] Fenton

[24] Electro-Fenton

[25]Activated Carbon Fibre

3Solvent Evaporation

[27]Electrodeposition

[28] Layer by Layer Assembly

[29] Nano Cavitation

———————————————————————

تهیه و تنظیم:

• کارگروه ترویج و صنعت و بازارنانو – نساجی – آب

بخش ترویج صنعتی ستاد توسعه 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 دانلود 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]

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