برترین کاربران هفتگی این مقاله

از ۱۳۹۷/۰۷/۲۸ تا ۱۳۹۷/۰۸/۰۴

هیچ کاربری در این بازه زمانی وجود ندارد

آمار مقاله
  • بازدید کل ۵۵
  • بازدید این ماه ۲۴
  • بازدید امروز ۰
آمار آزمون مقاله
  • کل شرکت کنندگان ۰
  • قبول شدگان ۰
  • شرکت کنندگان یکتا ۰
  • میانگین درصد شرکت کنندگان ۰
واژه نامه فناوری نانو

نانو

nano

پيشوندي به معناي يک بيليونم يا (000،000،000،1/1). در متون فناوري‌نانو، معمولا براي مشخص کردن يک واحد اندازه‌گيري برابر با 10 به توان منفي 9 متر استفاده مي‌شود.

سطح مقاله

گزارش‌های بانک محصولات فناوری نانو

نویسندگان
کلمات کلیدی
امتیاز کاربران

نقش فناوری نانو در محصولات تجاری موجود در بازار صنعت محیط‌زیست

تا ابتدای مردادماه 1396، تعداد 487 محصول صنعت محیط‌زیست موجود در بازارهای جهانی، که طبق تعریف استاندارد ISO TS 18110 محصول فناوری نانو به حساب می‌آیند، توسط بانک محصولات فناوری نانو رصد شده‌اند. محصولات 148 شرکت از 28 کشور بررسی و در این بانک اطلاعاتی به ثبت رسیده‌اند (http://product.statnano.com). محصولات شناسایی شده از حوزه‌های صنعتی کنترل آلودگی هوا، کنترل آلودگی خاک و کنترل آلودگی آب هستند. نانوذرات نقره، دی‌اکسید‌ تیتانیم، اکسید ‌منگنز، دی‌اکسید ‌سیلیسیم، اکسید‌ روی و مواد نانومتخلخل بیشترین استفاده را جهت ایجاد یا بهبود خواص نانویی دارند. حذف آلودگی‌ها، باکتری‌ها و ذرات معلق موجود در هوا و آب، کاهش سختی آب از طریق حذف یون‌ها، خواص آنتی‌باکتریال و خودتمیزشوندگی، کاهش مصرف انرژی، رطوبت‌زدایی و محافظت در برابر اشعه فرابنفش از جمله ویژگی‌هایی هستند که فناوری نانو در این محصولات فراهم کرده است.

 1- مقدمه

محیط‌زیست شامل مجموعه‌ای از عوامل زیستی و محیطی است که بر زندگی یک فرد یا گونه تأثیر می‌گذارد یا از آن تأثیر می‌پذیرد. حفاظت از محیط‌زیست عبارت است از فعالیت‌هایی که به منظور حفظ سلامتی محیط طبیعی شامل آب، خاک و هوا انجام می‌شود. امروزه این تعریف غالباً به انسان و فعالیت‌های او مرتبط می‌شود و می‌توان محیط‌زیست را مجموعه‌ای از عوامل طبیعی کره زمین همچون هوا، آب، اتمسفر، صخره و گیاهان که انسان را احاطه می‌کنند، خلاصه کرد [1و2]. برای کنترل دقیق آلاینده‌ها ابتدا باید به سراغ منابع آن‌ها برویم. لذا شناسایی منشأ آلودگی بسیار مهم است. فناوری نانو این امکان را ایجاد کرده است که مواد به گونه‌ای مصرف شوند که به طور مؤثری ورود آلاینده‌های ناشی از فعالیت‌های انسانی به محیط‌زیست را کم کنند. حرکت با برنامه به سمت برخی صنایع منجر به کاهش آسیب به طبیعت می‌شود. این کار به کمک فناوری نانو امکان‌پذیر است [3و4].

با هدف تبدیل شدن به یک مرجع معتبر، قابل استناد و به روز، بانک محصولات فناوری نانو (NPD) به آدرس http://product.statnano.com/ در اسفند 1394 آغاز به کار کرد تا اطلاعات مربوط به محصولات نانویی موجود در بازارهای جهانی را جمع‌آوری و تحلیل کند. تا ابتدای مرداد 1396، تعداد 487 محصول نانویی صنعت محیط‌زیست موجود در بازارهای جهانی توسط این بانک اطلاعاتی رصد شده‌اند که از میان آن‌ها محصولات 148 شرکت از 28 کشور بررسی و به ثبت رسیده‌اند. محل دفتر مرکزی شرکت‌های تولید‌کننده محصولات نانویی به عنوان کشور اصلی آن شرکت‌ها در نظر گرفته شده است. بالغ بر 27 نوع محصول متمایز نانویی در این صنعت شناسایی شده است. هر محصول صنعتی که در راستای حفاظت از محیط‌زیست باشد، محصول صنعت محیط‌زیست می‌نامند. طبق تعریف استاندارد ISO TS 18110، هر نوع محصول محیط‌زیست حاوی نانوماده که کارکرد یا خاصیت آن با فناوری نانو بهبودیافته یا مبتنی بر فناوری نانو باشد، محصول محیط‌زیست فناوری نانو به حساب می‌آید. محصول محیط‌زیست فناوری نانو می‌تواند محصول میانی بهبودیافته با نانو یا محصول نهایی بهبودیافته باشد. صنعت محیط‌زیست به سه حوزه صنعتی کنترل آلودگی هوا، کنترل آلودگی خاک و کنترل آلودگی آب تقسیم‌بندی می‌شود. در جدول 1 انواع مختلف محصولات هر حوزه صنعتی آورده شده است.

 

جدول 1- لیست حوزه‌های صنعتی محیط‌زیست و انواع محصولات هر حوزه

حوزه صنعتی نوع محصول
کنترل آلودگی آب

اسمز معکوس (Reverse osmosis)

سیستم یون‌زدایی خازنی (Capacitive deionization system)

دستگاه‌های تصفیه آب

دستگاه‌های یونیزه‌کننده

سیستم‌های متحرک هیدروژنی (Mobile hydration systems)

فیلتر

غشای نانوالیاف

غشای سرامیکی

غشای نانولوله کربنی

دستگاه‌های اداری تهیه آب سرد

دستگاه‌های اداری تهیه آب جوش

منعقدکننده‌ها

سورفکتنت‌ها

کنترل آلودگی هوا

تصفیه‌کننده هوا

تهویه مطبوع هوا

سنسور اخطاردهنده نشت گاز

سنسور تعیین سطح آلودگی هوا

کاتالیست‌ها

رطوبت‌سازها

رطوبت‌گیرها

کارتریج حذف‌کننده گرد و غبار

کنترل آلودگی خاک اصلاح‌کننده خاک

 

2- نانومواد مورد استفاده در محصولات تجاری

طبق تحلیل بانک محصولات فناوری نانو، عمده محصولات تجاری موجود در بازارهای جهانی محیط‌زیست حاوی یکی از نانوذرات نقره، دی‌اکسید‌ تیتانیم، اکسید‌ منگنز، دی‌اکسید‌ سیلیسیم، اکسید ‌روی و مواد نانومتخلخل هستند که در ادامه به تفکیک مورد بررسی قرار می‌گیرند.

 

1-2- نانوذرات نقره

نانوذرات نقره به‌عنوان پرکاربردترین نانوماده، در حدود 35 درصد از محصولات صنعت محیط‌زیست مرتبط با کنترل آلودگی هوا و خاک مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این نانوماده در انواع مختلف تصفیه‌کننده‌ها و تهویه مطبوع‌های هوا گزارش شده است. شرکت‌های تولیدی مختلفی در سراسر دنیا از نانوذرات نقره در محصولات خود استفاده کرده‌اند که فعال‌ترین آن‌ها Caware Int'l Co، KACECO، Tatung Company، Samsung Electronics و LG Electronics هستند. ویژگی اصلی این نانوماده آن است که به مرور زمان یون‌های +Ag را از خود ساطع می‌کنند. این یون‌ها طی واکنش جانشینی باندهای -HS را در جداره میکروارگانیسم به باندهای -AgS تبدیل می‌کنند که نتیجه این واکنش تاتوره شدن و تلف شدن میکروارگانیسم‌هایی نظیر Escherichia coli، Pseudomonas aeruginosa و Staphylococcus aureus است و به این ترتیب خاصیت آنتی‌باکتریال و ضدبوی قوی از خود نشان می‌دهد [5]. به طور معمول از نانوذرات نقره به صورت پوشش‌های لایه‌نازک نانوکریستالی بر روی شن، زئولیت، فایبرگلس و انواع مختلف رزین استفاده می‌شود که می‌تواند طیف وسیعی از باکتری‌ها مانند Escherichia coli، Vibrio cholerae، Shigella dysenterae و Salmonella typhimurium را از آب‌های آلوده حذف کند [6]. امروزه به فیلترهای سرامیکی مرسوم (CWF) مورد استفاده در تصفیه آب، بین 32 تا 96 میلی گرم به ازای هر فیلتر استاندارد نانوذرات نقره اضافه می‌شود تا پاتوژن‌های غیرفعال نیز حذف شوند [7]. این نانوماده در انواع محصولاتی چون فیلترها، غشاها، سیستم‌های فیلتراسیون و آب‌سردکن‌ها گزارش شده است. بیشترین خواص محصولات حاوی نانوذرات نقره به ترتیب خاصیت آنتی‌باکتریال، حذف نیترات‌ها، بوی بد، یون‌های فلزی سنگین، کلرایدها، فلورایدها، سولفات‌ها و غیره هستند که در محصولات کشورهایی چون آمریکا، کانادا، کره جنوبی، مالزی و آلمان به چشم می‌خورند. شرکت‌های Bionomic Technologies، Bluline، Ecochem International، Bielmeier Hausgeräte GmbH، Nano Silver Manufacturing، Katadyn Asia، Globaltech Ventures Sdn Bhd، Saywood، Wigen Water Technologies، ProMinent و Dime Water محصولات حاوی نانوذرات نقره خود را برای کاربردهایی نظیر حذف شوری آب، شیرین‌سازی آب دریا، تهیه آب آشامیدنی از آب‌های سطحی و زیرزمینی مناسب می‌دانند.

 

2-2- نانوذرات اکسید‌ منگنز

نانوذرات اکسید ‌منگنز عموماً به صورت R-MnO2-HS سنتز می‌شوند که قابلیت خوبی در حذف آلودگی‌های محیطی مانند بنزن، تحت تابش نور خورشید دارند. قابلیت فوتوکاتالیستی این ماده در حدود 200 برابر نانوذرات دی‌اکسید ‌تیتانیم است. این نانوذرات دارای سطح ویژه بالایی بوده و به همین دلیل خاصیت کاتالیستی بالاتری نسبت به ذرات بالک اکسید ‌منگنز از خود نشان می‌دهند و به همین دلیل به‌عنوان کاتالیست‌های مورد استفاده در حذف آلودگی‌های محیط‌زیست مورد استفاده قرار می‌گیرند [8]. سه شرکت American Elements، US Research Nanomaterials و Zhengzhou Dongyao Nano از کشورهای ایالات متحده و چین پیشتازان تولید محصولات فناوری نانو با به کارگیری این نانوذرات هستند.

 

3-2- نانوذرات دی‌اکسید‌ تیتانیم

نانوذرات دی‌اکسید ‌تیتانیم به‌عنوان دومین نانوساختار پرکاربرد در محصولات ثبت شده در NPD شناخته می‌شوند. دو شرکت PBA air quality solution و Sensigent از ایالات متحده فعال‌ترین تولیدکنندگان محصولات فناوری نانو در حوزه کنترل آلودگی هوا با کمک این نانوماده هستند. سیستم‌های تصفیه‌کننده هوا و سنسورهای هشداردهنده نشت گاز از مهم‌ترین انواع محصولاتی هستند که با استفاده از این نانوماده تولید و عرضه شده‌اند. این نانوماده دارای خاصیت فوتوکاتالیستی قوی است که در نتیجه آن می‌تواند در محصولات مرتبط با محیط‌زیست به حذف بهتر باکتری‌ها، ویروس‌ها، قارچ‌ها و آلودگی‌ها کمک کند [9]. این ماده در کاربردهایی نظیر تصفیه آب نیز مورد توجه قرار گرفته است زیرا خاصیت فوتوکاتالیستی را در دمای اتاق به خوبی نشان می‌دهد بدون آن که آلودگی ثانویه‌ای ایجاد کند و به‌علاوه دارای چرخه فوتوکاتالیستی تکراری و کم هزینه است. به‌علاوه در هنگام تصفیه آب و حذف نمک‌ها و مواد ارگانیک، بوی آب تغییر نمی‌کند. جهت تصفیه آب به کمک دی‌اکسید تیتانیم دو روش مرسوم وجود دارد. در روش اول پودر نانوذرات TiO2 به فاضلاب اضافه می‌شود. در روش دوم پوششی لایه‌نازک از کریستال‌های نانویی روی سطح ایجاد شده و فاضلاب در معرض آن قرار می‌گیرد. بعد از مدت زمان مشخص با فرآیند اکسیداسیونی که در اثر فعال شدن اکسید تیتانیم در برابر پرتوی فرابنفش روی داده است، آلاینده‌ها به آب و دی‌اکسید‌کربن تجزیه می‌شوند. در هر دو روش با برخورد فوتون در سطح ذرات، جدایش الکترون-حفره رخ  می‌دهد و الکترون‌های ایجاد شده در نوار هدایت TiO2 در فرایند احیای اکسیژن مشارکت می‌کنند و در نتیجه حفراتی ایجاد می‌شود که قابلیت اکسیدکنندگی بالایی دارند. در عین حال، الکترون‌ها نیز که خاصیت احیاکنندگی قوی دارند، پس از تماس با آب، رادیکال‌های آزاد اکسیژنی و هیدروکسییلی ایجاد می‌کنند. این رادیکال‌ها خاصیت اکسیدکنندگی بالایی داشته و قادر خواهند بود مواد آلاینده و باکتری‌ها را به مواد بی‌خطر مانند آب و دی‌اکسید کربن تجزیه کنند و به این ترتیب گونه‌های میکروبیال مختلف را غیرفعال کنند [10]. فیلترها، غشاها و سیستم‌های فیلتراسیون ساخته شده توسط شرکت‌های Purely RO، Ecochem International، Purifiner، Lifestream Watersystems، AES Arabia، Wigen Water Technologies، ProMinent و Dime Water از نانوذرات تیتانیا در محصولات خود استفاده کرده‌اند. کاربرد این دسته از محصولات تهیه آب آشامیدنی از آب‌های سطحی و زیرزمینی، شیرین‌سازی آب دریاها، تصفیه فاضلاب‌های شهری، دارویی و غذایی و تهیه آب ورودی به بویلرها است.

 

4-2- مواد نانومتخلخل

مواد نانومتخلخل دسته‌ای از مواد هستند که حفره‌هایی در ابعاد نانو دارند. حجم زیادی از ساختار مواد نانومتخلخل را فضای خالی تشکیل می‌دهد. از جمله ویژگی‌های مهم مواد نانومتخلخل، نسبت سطح به حجم (سطح ویژه) بسیار بالا، نفوذپذیری یا تراوایی زیاد، گزینش‌پذیری خوب و مقاومت گرمایی و صوتی مناسب است. از این‌رو قابلیت مناسبی در کاربردهای محیط‌زیست به‌عنوان غشا دارند. در ساخت مواد نانومتخلخل از پلیمرها، سرامیک‌ها، چهارچوب‌های فلزی-آلی، کربن فعال، نانولوله‌های کربنی و فیبرهای کربنی استفاده می‌شود [11]. غشاهای برپایه مواد نانومتخلخل عموماً دارای استحکام مکانیکی و حرارتی مناسبی بوده و در شرایط کاری قابل اعتماد هستند. مواد نانومتخلخل بار اصلی در محصولات تصفیه آب و فاضلاب را بر دوش دارند به طوری که با تقریب خوبی می‌توان تمام محصولات ثبت شده در این صنعت را حاوی این دسته از نانومواد دانست. ویژگی مهم دیگر این مواد آن است که بو و طعم آب را تغییر نمی‌دهند و در pHهای مختلف اسیدی و قلیایی کارایی دارند [12]. زئولیت‌ها مهمترین ترکیبات متخلخل با ساختار منظم بلوری و بار ذاتی منفی هستند. زئولیت‌ها مواد جاذب با ساختار شبکه‌ای متخلخل‌ هستند که عمدتاً از سیلیکات‌ها یا آلومینوسیلیکات‌ها تشکیل شده‌اند. هدف اصلی به کارگیری این نانومواد در محصولات محیط‌زیست، حذف آلودگی‌ها با مکانیزم جذب سطحی است. نانوزئولیت‌ها موادی مناسب برای جذب آلاینده‌های نیتروفنلی با ظرفیت بین mg/g 122 تا 157 هستند و بازدهی عملکرد آن‌ها در حذف مواد سمی حدود 70 درصد است [13]. زئولیت‌ها عموماً در شرایط هیدروترمال داخل اتوکلاو و به کمک یک قالب آلی تهیه می‌شوند که در دمای بالا این قالب حذف می‌شود و جای آن را تخلخل می‌گیرد [14]. سطح ویژه بالا، چگالی زیاد نقاط جاذب فعال و قابلیت بالای انتقال جرم از مهمترین خواصی هستند که این مواد را در کاربردهای کاتالیستی محیط‌زیست مانند حذف آلایندگی‌های خودروها مطرح کرده است [15]. مهم‌ترین ویژگی این نانومواد در حوزه تصفیه آب آن است که قابلیت مناسبی در حذف آلاینده‌هایی نظیر سولفات‌ها، کلرایدها، نیترات‌ها، مواد ارگانیک، یون‌های فلزی سنگین، نمک‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و حشرات داشته و به خوبی سختی آب را کاهش می‌دهند. به خاطر سطح ویژه بالای این مواد، شار عبوری از آن‌ها قابل توجه است و درنتیجه با انرژی کمتر، مقدار آب بیشتری آماده خواهد شد که به لحاظ اقتصادی قابل قبول است. زئولیت‌ها محیط‌های مناسبی برای واکنش‌های تعویض یونی فراهم می‌کنند. به‌عنوان مثال، زئولیت‌های NaP1 دارای چگالی بالایی از یون‌های سدیم هستند که با روش هیدروترمال سنتز می‌شوند. این زئولیت‌ها کارایی خوبی در حذف عناصر سنگین مانند Cr+3، Ni+2، Zn+2، Cu+2 و Cd+2 از فاضلاب‌های اسیدی دارند [16]. زئولیت‌ها علاوه بر ساختار نانومتخلخل می‌توانند به صورت نانوذرات نیز سنتز شوند. به این صورت که با استفاده از لیزر به ذرات نانومقیاس شکسته می‌شوند که افزایش سطح ویژه آن‌ها و در نتیجه افزایش میزان واکنش تعویض یونی را به همراه دارند [17]. مهمترین شرکت‌هایی که از نانومواد متخلخل در محصولات مرتبط با حوزه آب و فاضلاب خود استفاده کرده‌اند، شرکت‌های TriSep Corporation، Dow Chemical Company، Nanostone Water، Hunan Keensen Technology Co و Applied Membranes هستند. در 10 درصد از محصولات کنترل آلودگی خاک ثبت شده در بانک محصولات فناوری نانو، که از کشورهایی مانند ایالات‌متحده، کانادا، استرالیا و هلند هستند، از نانوساختارهای زئولیت استفاده شده است. از میان شرکت‌های رصد شده فعال در این حوزه می‌توان به Bear river zeolite، Zeotech Corporation، Zeolite Australia، IDA-ORE، KMI Zeolite، Greenmaker، Grigg Brothers، Enviro Veritas و Richgro اشاره کرد.

 

5-2- نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم

نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم (SiO2) سومین نانوماده پرکابرد میان تمام محصولات ثبت شده در بانک NPD هستند. نانوذرات SiO2 در فیلترها، غشاها، سیستم‌های فیلتراسیون و اسمز معکوس تولید شده در کشورهایی نظیر آمریکا، کانادا، ایران و عربستان دیده شده‌اند. حذف سختی آب از طریق کاهش نمک‌ها، نیترات‌ها، سولفات‌ها، یون‌های فلزی سنگین، مواد ارگانیک و حشرات از مهم‌ترین ویژگی‌هایی است که این دسته از نانومواد در اختیار محصولات صنعت آب و فاضلاب قرار می‌دهند. ویژگی‌های دیگری چون قابلیت کار در شرایط پرفشار، pHهای مختلف اسیدی و بازی و محیط‌های خورنده نتیجه استفاده از نانوذرات SiO2 است. شرکت‌های Purely RO، Ecochem International، Purifiner، Pacific Water Technology، Lifestream Watersystems، Separation Technology، AES Arabia، Wigen Water Technologies، ProMinent و Dime Water عمده مصرف‌کنندگان این نانوماده در محصولات خود هستند.

 

6-2- نانوذرات اکسید ‌روی

نانوذرات اکسید‌ روی (ZnO) با جذب نور مرئی و ایجاد زوج الکترون و حفره، خاصیت فوتوکاتالیستی قوی از خود نشان می‌دهند. بازدهی نانوذرات اکسید ‌روی در حذف آلاینده‌های فاضلاب، روزانه حدود 95 درصد گزارش شده است [18]. نانوذرات اکسید ‌روی در بخش کمی از محصولات ثبت شده در بانک به کار رفته‌اند (تنها در حدود 1 درصد از کل محصولات). ویژگی اصلی محصولات حاوی نانوذرات اکسید‌ روی استفاده بهینه از انرژی و مقاومت در برابر خوردگی است و کاربردهای آن‌ها تهیه آب آشامیدنی از آب‌های سطحی، تهیه آب ورودی به بویلر و جداسازی‌های صنعتی است. شرکت‌های Ecochem International، Wigen Water Technologies، ProMinent و Dime Water تولیدکنندگانی هستند که از مزایای این نانوذرات در محصولات خود استفاده کرده‌اند.

 

3- خواص ایجاد شده توسط نانومواد در محصولات صنعت محیط‌زیست

در جدول 2 انواع محصولات حوزه صنعتی کنترل آلودگی هوا و خاک و در جدول 3 انواع محصولات حوزه صنعتی کنترل آلودگی آب به تفکیک ویژگی‌ها و نانومواد موجود در آن‌ها آورده شده است. خواص ذکر شده برای این محصولات بسته به حوزه صنعتی آن‌ها متفاوت است. مهم‌ترین خاصیت مورد نیاز در محصولات محیط‌زیست مرتبط با حوزه صنعتی، کنترل هوا و خاک آن است که آلودگی‌ها، باکتری‌ها و ذرات معلق موجود حذف شوند. طبق تحلیل NPD، خواص آنتی‌باکتریال، حذف آلاینده‌ها و قارچ‌ها، ضد بو، مقاومت در برابر خوردگی سیستم مورد استفاده برای حفاظت محیط‌زیست، کاهش مصرف انرژی، رطوبت‌زدایی و خودتمیزشوندگی بیشترین فراوانی را میان محصولات رصد شده داشته‌اند. در خصوص محصولات حوزه صنعتی کنترل آلودگی آب، پرکاربردترین ویژگی‌های ذکر شده کاهش مصرف انرژی حین فرایند تصفیه آب، قابلیت کاهش سختی آب از طریق حذف یون‌ها، مواد ارگانیک، نیترات‌ها، سولفات‌ها، کلرایدها، شار عبوری بالا ناشی از سطح ویژه مناسب نانومواد، فشار کاری پایین، پایداری حرارتی، خاصیت آنتی‌باکتریال، حذف بوی بد آب و محافظت در برابر اشعه فرابنفش هستند.

 

جدول 2- مقایسه انواع محصولات حوزه صنعتی کنترل آلودگی هوا و خاک به تفکیک ویژگی موجود در آن‌ها

ویژگی فناوری نانو انواع محصولات
آنتی‌باکتریال نانوذرات نقره، دی‌اکسید تیتانیم و نانوفیبرهای کربنی تهویه مطبوع هوا، تصفیه‌کننده هوا، تنظیم‌کننده رطوبت هوا
حذف آلودگی‌ها نانوذرات نقره، دی‌اکسید تیتانیم زئولیت و غشاهای نانومتخلخل کارتریج کاهش گرد و غبار، محصولات کنترل آلودگی خاک، تهویه مطبوع هوا، تصفیه‌کننده هوا، تنظیم‌کننده رطوبت هوا
ضد بو زئولیت، نانوذرات نقره تهویه مطبوع هوا، تصفیه‌کننده هوا، تنظیم‌کننده رطوبت هوا، کارتریج کاهش گرد و غبار، محصولات کنترل آلودگی خاک
مقاومت به خوردگی نانوذرات طلا و نقره سیستم‌های تصفیه هوا
کاهش مصرف انرژی نانوذرات طلا و نقره سیستم‌های تهویه مطبوع هوا
کاهش رطوبت نانوذرات نقره سیستم‌های تصفیه هوا و تنظیم رطوبت
خودتمیزشوندگی نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم و نقره سیستم‌های تصفیه هوا
ضد آلرژی/ حذف آلاینده‌های آلرژی‌زا نانوذرات نقره سیستم‌های تصفیه هوا
ضد قارچ نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم سیستم‌های تهویه مطبوع هوا
محافظت در برابر اشعه فرابنفش نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم سیستم‌های تهویه مطبوع هوا

 

جدول 3- مقایسه انواع محصولات حوزه صنعتی کنترل آلودگی آب به تفکیک ویژگی موجود در آن‌ها

ویژگی نانومواد انواع محصولات
صرفه‌جویی در مصرف انرژی نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره، نانوذرات دی‌اکسید‌ سیلیسیم، نانوذرات دی‌اکسید ‌تیتانیم، نانوذرات اکسید ‌روی غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون، سیستم یون‌زدای خازنی
حذف یون‌های فلزی و غیرفلزی نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره، نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم، نانولوله کربنی، نانوذرات کربن سیاه غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون، سیستم یون‌زدای خازنی، اسمز معکوس
کاهش سختی آب نانومتخلخل‌ها، نانوذرات دی‌اکسید‌ سیلیسیم، نانوذرات دی‌اکسید‌ تیتانیم غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون، اسمز معکوس
حذف مواد ارگانیک نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره، نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم، نانوذرات دی‌اکسید ‌تیتانیم غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون، سیستم یون‌زدای خازنی
فشار پایین مورد نیاز برای تصفیه نانومتخلخل‌ها غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون
شار بالای آب تصفیه شده نانومتخلخل‌ها، نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم غشا، اسمز معکوس
آنتی‌باکتریال نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره، نانوذرات دی‌اکسید‌ سیلیسیم، نانولوله کربنی، نانوذرات کربن سیاه غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون
مقاومت در برابر فشار بالا نانولوله کربنی غشا، سیستم فیلتراسیون
پایداری حرارتی نانومتخلخل‌ها غشا
حذف نیترات‌ها نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره، نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم، نانولوله کربنی، نانوذرات کربن سیاه غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون، سیستم یون‌زدای خازنی
حذف ویروس‌ها نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره، نانولوله کربنی غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون
حذف کلراین‌ها نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون
حذف نمک‌ها نانومتخلخل‌ها، نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم، نانوذرات دی‌اکسید‌ تیتانیم غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون
حذف سولفات‌ها نانومتخلخل‌ها، نانوذرات نقره، نانوذرات دی‌اکسید ‌سیلیسیم، نانولوله کربنی، نانوذرات کربن سیاه غشا، فیلتر، سیستم فیلتراسیون، سیستم یون‌زدای خازنی

 

5- بحث و نتیجه‌گیری

فناوری نانو ابزار قدرتمندی در دستان بشر در راستای حفاظت از محیط‌زیست و کاهش آلودگی‌های مرتبط با آن است. امروزه بسیاری از شرکت‌های پیشرو در این حوزه به سمت استفاده از فناوری نانو رفته‌اند تا بتوانند با محصولات با کیفیت بالاتری در این صنعت فعالیت کنند. هر چند که هنوز بسیاری از تولیدکنندگان محصولات محیط‌زیست تمایلی به استفاده از این فناوری نوین نشان نداده‌اند. از جمله مزایای فناوری نانو در محصولات محیط‌زیست می‌توان به ایجاد خواص آنتی‌باکتریال و ضد بو توسط نانوذرات نقره، حذف آلودگی‌های محیطی مانند بنزن تحت تابش نور خورشید به کمک نانوذرات اکسید ‌منگنز، خاصیت خودتمیزشوندگی نانوذرات دی‌اکسید ‌تیتانیم و اکسید ‌روی ناشی از فعالیت فوتوکاتالیستی قوی آن‌ها، کاهش سختی آب از طریق حذف یون‌ها با کمک غشاهای دارای حفرات نانویی و حذف آلودگی‌ها، باکتری‌ها و ذرات معلق موجود در هوا از طریق مواد نانومتخلخل اشاره کرد.

 

منابـــع و مراجــــع

مهدی روانشادنیا، کتاب مرجع مدیریت ایمنی در پروزه‌های عمرانی، (1392)

کلیه واژه‌های گروه مهندسی محیط‌زیست، شرکت ملی صنایع پتروشیمی، (۱۳۸۸)

محصولات فناوری نانو در حوزه محیط‌زیست، ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، (1394)

Wickson, F., Nielsen, K.N., Quist, D. “Nano and the Environment: Potential Risks, Real Uncertainties & Urgent Issues”, Biosafety Brief 2011/01

Birla, S.S., Tiwari, V.V., Gade, A.K., Ingle, A.P, Yadav, A.P., Rai, M.K. “Fabrication of silver nanoparticles by Phoma glomerata and its combined effect against Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa and Staphylococcus aureus”, Lett. Appl. Microbiol., Vol. 48, pp. 173–179, (2009)

Mpenyana-Monyatsi, L., Mthombeni, N., Onyango, M.S., Momba, M.N.B. “Cost-Effective Filter Materials Coated with Silver Nanoparticles for the Removal of Pathogenic Bacteria in Groundwater”, Int. J. Environ. Res. Public Health, Vol. 9, pp. 244-271, (2012)

CMWG, Best Practice Recommendations for Local Manufacturing of Ceramic Pot Filters for Household Water Treatment. Atlanta, GA, USA, (2011)

Yang, Y., Li, Y., Mao, M., Zeng, M., Zhao, X. “UV-Visible-Infrared Light Driven Thermocatalysis for Environmental Purification on Ramsdellite MnO2 Hollow Spheres Considerably Promoted by a Novel Photoactivation”, ACS Appl Mater Interfaces, Vol. 25;9(3), pp. 2350-2357 (2017)

Xing, Y., Li, X., Zhang, L., Xu, Q., Che, Z., Li, W., Bai, W., Li, K. “Effect of TiO2 nanoparticles on the antibacterial and physical properties of polyethylene-based film”, Progress in Organic Coatings, Vol. 73, pp. 219–224, (2012)

Yu, J.G., Yu, H.G., Cheng, B., Zhao, B.X.J., Yu, J.C., Ho, W.K. “The Effect of Calcination Temperature on the Surface Microstructure and Photocatalytic Activity of TiO2 Thin Films Prepared by Liquid Phase Deposition”, Journal of Physical Chemistry, Vol. B107, pp. 13871- 13879, (2003)

Margeta, K., Vojnović, B., Zabukovec Logar, N., “Development of natural zeolites for their use in water-treatment systems”, Recent Pat Nanotechnol.,Vol. 5(2), pp. 89-99, (2011)

Chmielewská, E. “Natural zeolite—a versatile commodity—some retrospectives in water cleanup processes, Journal Desalination and Water Treatment”, Vol. 41, pp. 335-341, (2012)

Pham, T.H., Lee, B.K., Kim, J. “Improved adsorption properties of a nano zeolite adsorbent toward toxic nitrophenols”, Process Safety and Environmental Protection, Vol. 104, pp. 314–322, (2016)

Lehman, S.E., Larsen, S.C. “Zeolite and mesoporous silica nanomaterials: greener syntheses, environmental applications and biological toxicity”, Environ. Sci.: Nano, Vol. 1, pp. 200-213, (2014)

Larsen, S.C., Grassian, V.H. “Development of Nanocrystalline Zeolite Materials as Environmental Catalysts: From Environmentally Benign Synthesis to Emission Abatement”, EPA Grant Number: R829600, 2002-2004

Alvarez, A.E., Sanchez, A.G., Querol, X. “Purification of metal electroplating waste waters using zeolites”, Water Res., Vol. 37, pp. 4855-4862, (2003)

Nichols, W.T., Kodaira, T., Sasaki, Y., Shimizu, Y., Sasaki, T., Koshizaki, N. “Zeolite LTA Nanoparticles Prepared by Laser-Induced Fracture of Zeolite Microcrystals”, J. Phys. Chem., Vol. 110, pp. 83-89, (2006)

Yen, T.S., MAGDALENE, Long-Term Effects of Zinc Oxide Nanoparticles on Wastewater Treatment in a Membrane Bioreactor (Mbr) Process, National University of Singapore, (2015)