تصفیه هوا با کمک فناوری نانو و خود تمیز شونده ها (نانو فوتوکاتالیست ها)

تصفیه هوا با کمک فناوری نانو و خود تمیز شونده ها (نانو فوتوکاتالیست ها)

تهیه و تنظیم: دکتر محسن کارچانی

فرمت: PPT   تعداد صفحات: 34

فناوری نانو چیست؟

نانوتکنولوژی تولید کارآمد مواد و دستگاه ها و سیستم ها با کنترل ماده در مقیاس طولی نانومتر و بهره برداری از خواص و رفتارهای نو ظهوری است که در مقیاس نانو توسعه یافته اند و علت تغییر رفتار مواد در مقیاس نانو نسبت سطح به حجم بالای نانو مواد می باشد.

پاکسازی غبارهای آلاینده هوا با استفاده از المان‌های خود تمیز شونده

این فناوری هم اکنون در پنجره‌های خودتمیزشونده و کاشی‌های حمام به کار می‌رود؛ اما دانشمندان امید دارند بتوانند کل شهر را با موادی از این قبیل رنگ کنند؛ موادی که آلودگی‌ها را در خود حل می‌کنند و در هنگام قرار گرفتن در معرض آفتاب یا باران شسته می‌شوند. رنگ‌ آمیزی‌ کردن با نانوذرات به منظور تصفیه و پاک‌سازی هوا

شای لیی، نایب‌ رئیس مرکز تحقیقات علوم و فناوری نانوی دانشگاه شانگهای در نشست بین‌المللی فناوری‌ نانو اعلام داشت که در آینده از مواد پوششی به طور گسترده‌ای به عنوان تصفیه‌کننده‌های دائمی هوا استفاده خواهد شد. ماده اصلی این پوشش‌ها اکسید تیتانیوم می‌باشد که حاصل فناوری پیشرفته نانو است. قرار گرفتن مواد آلاینده هوا بر روی این پوشش، در معرض نور خورشید، باعث تجزیه مواد اصلی آنها و در نتیجه رفع آلودگی هوا می‌شود. از جمله این آلودگی‌ها می‌توان به فرمالدئید و نیترید اشاره کرد.

طبق گفته محققان، ذرات مواد پوششی جدید، بسیار کوچک‌تر از ذرات مرسوم بوده، لذا فضای بین آنها کم می‌باشد و اگر در رنگ‌آمیزی دیوارها به کار روند موجب تجزیه آلاینده‌های هوا خواهند شد. از این مواد در پوشش سطح جاده‌ها نیز می‌توان استفاده کرد

تولید سیمان های تصفیه کننده هوا

این گونه سیمان ها، در تونل ها و محیط هایی که بسته است و تردد خودروها در آنجا زیاد است استفاده می شود و نقش تصفیه کنندگی هوا را برعهده دارد. این کارکرد، نقش کاتالیزوری سیمان را نمایان می سازد. انقلاب فناوری‌نانو، علمی که به ساخت مواد در سطح مولکولی می‌پردازد، تحقیق در این زمینه را امکان‌پذیر ساخته است. هنگامی که دی اکسید تیتانیوم در لایه‌های بسیار نازک یا ذرات میکروسکوپیک به کار رود، خواص کاتالیزوری آن فعال می‌شود. شیشه‌ها و کاشی‌های سرامیکی از جمله محصولات خود تمیز شونده‌ای هستند که در بازار موجود بوده و با لایه‌هایی از دی اکسید تیتانیوم پوشانده شده‌اند؛ اما تاکنون عمده توجه به آنها به خاطر، ارزش عملی این مواد بوده تا تأثیرات زیست محیطی آنها. در آزمایشی که در سال ۲۰۰۳ ترتیب داده شد این شرکت ۷۵۰۰۰ فوت مربع از جاده‌های خارج شهر میلان را با سیمان فوتوکاتالیزوری پوشاند. نتیجه‌ به دست آمده آن کاهش ۶۰ درصدی سطح اکسید نیتروژن بود که این میزان البته به شرایط آب و هوایی همبستگی داشت.

در آزمایش مشابهی هم که در فرانسه انجام شد سطح اکسید نیتروژن در محدوده دیوارهایی که با سیمان فوتوکاتالیزوری پوشانده شده بود نسبت به دیوارهای پوشیده شده با سیمان معمولی بین ۲۰ تا ۸۰ درصد کاهش نشان داد. شرکت Nanotwin با ساخت دستگاهی با استفاده از نوعی ‌نانو ذره‌های فوتوکاتالیستی به نام NanoBreeze برای پاک‌سازی و تصفیه هوای درون اتاق‌ها فعالیت می ‌کند. بنا بر گزارش EPA هوای داخل خانه‌ها و ساختمان‌ها می ‌تواند بسیار بیشتر از هوای بیرون ساختمان‌ها آلوده ‌باشد و از آنجا که مردم تقریباً ۹۰% زمان خود را درون خانه به سر می‌برند، احتمال به‌ خطر افتادن سلامت افراد در هوای آلوده داخل ساختمان‌ها بیشتر از بیرون است.

تصفیه هوای داخل ساختمان‌ها با کمک فناوری‌نانو

این دستگاه گازهای مضر ناشی از سوخت یا دود توتون، ذرات آلرژی‌زا، بوی کپک‌زدگی یا ماندگی و دود پلاستیک‌ها، رنگ‌ها (روغن‌ها)، عطرها و تمیزکننده‌ها را تجزیه می‌کند. این محصول مواد شیمیایی آلی فرار (VOCs) و آئروسل‌های ‌‌زیستی را اکسید می ‌کند.

بلور‌های اکسید تیتانیوم نیمه‌رسانا که فقط ۴۰ نانومتر اندازه دارند، به وسیله فوتون‌های ماوراءبنفش شارژ و رادیکال‌های آزاد تولید می‌کنند که آلودگی‌های آلی را به دی‌اکسید کربن و آب تبدیل می‌کند. این فرآیند تحت عنوان اکسیداسیون با فوتوکاتالیزورها شناخته شده است. این دستگاه هیچ فیلتری برای جایگزینی یا صفحات جمع‌کننده برای تمیزکردن ندارد و اوزون نیز تولید نمی‌کند. فیلترهای HEPA آلودگی ‌ها را به دام انداخته و نمی ‌توانند آنها را اکسید کنند. فیلترها کلا نیاز به جایگزینی دارند که هزینه زیادی را به‌ بار می ‌آورند. تصفیه‌کننده‌های الکترونیکی هوا نیز شامل یونیزه‌کننده‌ها و تولیدکننده اوزون می ‌باشند. یونیزه‌کننده‌ها غبارها را باردار کرده که در سطح اتاق‌ها یا روی صفحات فلزی جمع‌ می‌شوند و غالباً نیاز به تمیزکردن دارند. این یونیزه‌کننده‌ها نمی‌توانند گازها یا بوها را برطرف کنند و ممکن است اوزون نیز تولید کنند. قدرت اکسید کنندگی اوزون به اندازه قدرت اکسیدکنندگی فوتوکاتالیست‌های اکسید تیتانیم نمی ‌باشد و سمی بوده و می‌تواند تنگی نفس را حادتر کند.

NanoBreeze هیچ ماده مخاطره‌آمیزی برای پوست و چشم تولید نمی‌کند. تصفیه‌کننده‌هایی که از نور ماوراءبنفش استفاده می ‌کنند، از پرتوهای ماوراء‌بنفش نوع C برای کشتن میکروب‌ها با نابود کردن DNA آنها استفاده می‌کنند که این پرتوها برای تمام موجودات زنده خطرناک می ‌باشند. در صورتی که NanoBreeze از لوله‌های نوری ماوراء‌بنفش A استفاده می ‌کند. سطح بیرونی این لوله‌ها از یک لایه نازک فوتوکاتالیستی اکسیدتیتانیم پوشانده شده است، که همه نور ماوراء‌بنفش را جذب می ‌کند.

ادامه مطالب زیر را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

• تصفیه هوای اتاق خودروها
• پوشش‌های فوتوکاتالیستی با خاصیت خودپاک‌کنندگی
• نانوساختارهای پالایش کننده آلوده‌کننده‌های محیط زیست
• و …

حتما بخوانید:

⇐ بررسی سم شناسی مواجهه شغلی با نانو ذرات طلا

⇐ سم شناسی نانو ذرات

⇐ پیشرفت های اخیر در مزایا و خطرات نانوذرات مهندسی شده

⇐ اثرات زیست محیطی نانو ذرات