کاربرد نانو در کاهش آلودگی هوا

کاربرد نانو در کاهش آلودگی هوا

فرمت: Pdf   تعداد صفحات: 6

مقدمه:

وجود هر نوع آلاینده اعم از جامد، مایع، گاز و یا تشعشع یونیزان و غیر یونیزان، با توجه به غلظت و زمان تماس آن ها که کیفیت زندگی انسان و دیگر جانداران را به خطر می اندازد؛ را می توان آلودگی هوا نامید. این تعریف بیانگر اهمیت موضوع آلودگی هوا و کنترل آن در محیط زیست می باشد. در ادامه به تشریح کاربردهایی از فناوری نانو در کاهش آلودگی هوا پرداخته شده است.

نانو حسگرها و کنترل آلودگی هوا:

یکی از نیازهای مهم و اساسی در ارتباط با کنترل آلودگی محیط زیست، پایش مستمر آلودگی هواست. با استفاده از نانوحسگرها پیشرفت مؤثری در زمینه ی کنترل آلودگی هوا صورت گرفته است. یکی از این راهکارها اختراع غبارهای هوشمند می باشد. غبارهای هوشمند مجموعه ای از حسگرهای پیشرفته به صورت نانو رایانه های بسیار سبک هستند که به راحتی ساعت ها در هوا معلق باقی می مانند.

این ذرات بسیار ریز از سیلیکون ساخته می شوند و می توانند از طریق بی سیم موجود درخود اطلاعات موجود در خود را به یک پایگاه مرکزی منتقل کنند. سرعت این انتقال حدود یک کیلوبایت در ثانیه است.

هم چنین حسگرهایی از جنس نانولوله های تک لایه ساخته شده اند که می توانند مولکول های گازهای سمی را جذب کنند و همچنین آنها قادر به شناسایی تعداد معدودی از گازهای مهلک موجود در محیط هستند. محققان معتقدند این نانوحسگرها برای شناسایی گازهای بیوشیمیایی جنگی و آلاینده های هوا کاربرد خواهند داشت.

نانو فیلتراسیون

نانو فیلتراسیون در عمل به معنای فیلتر کردن مواد بسیار ریز است. تکنولوژی فیلتر نمودن هوای محیط، روشی بسیار کارآمد برای حذف آلودگی های ناخواسته است. این نانو فیلتر در ساخت نانو – ماسک علیه میکروب ها ویروس ها، جلوگیری از آلودگی آبها و منابع غذایی، پاکسازی و تصفیه آب و هوا، جلوگیری از آلودگی های نفتی و غیره کاربرد دارد. از نانو فیلترها می توان برای جذب و جداسازی گازهای سمی و آلاینده های محیط زیست استفاده کرد به طوری که می توان استفاده از آن در اگزوز را به عنوان یک کاربرد مهم در جهت محافظت هر چه بیشتر از محیط زیست نام برد.

نانوفیلترها

نانو فیلترها ذرات موجود در هوا را روی خود جذب میکنند. بعد از مدتی باکتری ها و ذرات، روی پوشش جمع می شوند و لایه ای از مواد مضر را تشکیل می دهند و چون ماسک با سیستم تنفسی در ارتباط است، استفاده از آن خطرناک است و در نتیجه نیاز به تعویض دارد. این مشکل را پوشش های نانوذرات نقره حل کرده اند. ویژگی این پوشش از بین بردن میکروب هاست. در نتیجه این ماسک ها طول عمر بیشتر و کیفیت بهتری نسبت به ماسک های معمولی دارند.

طراحی و ساخت نانو فیلتر ها و بکار گیری آن در هودهای آزمایشگاهی

در حال حاضر فیلتر های گوناگونی در هودهای آزمایشگاهی مورد استفاده واقع می شوند. این فیلتر ها معمولا بصورت یکبار مصرف و نیز گران قیمت بوده و از طرفی دقت و صحت کارکردگی آن تا حدی به اعتبار کارخانه سازنده آن مربوط می شود. در هر صورت نقش کاربردی نانو تکنولوژی در این زمینه نیز می تواند ارزنده باشد.

نانوساختارهای پالایش کننده آلوده کننده های محیط زیست

کاتالیست هایی که باعث بهبود احتراق در موتورهای دیزلی شده و مصرف سوخت و همچنین خروجی های مضر اگزوز را کاهش میدهند؛ نانوسیلور نام دارند که از نانو ذرات نقره، پلاتین و سایر مواد با خاصیت کاتالیستی تشکیل شده اند.

نانوذراتی مانند دی اکسید تیتانیم و اکسید روی که به وسیله نور فعال می شوند، استفاده های گوناگونی در حذف آلودگی‌های آلی از محیط های مختلف یافتهاند. این گونه مواد بسیار فراوان و ارزانند و سمیت آنها ناچیز است. آلودگی های ناشی از ترکیبات رادیواکتیو را نیز می توان با استفاده از فناوری نانو برطرف کرد.

نانولوله های جاذب گازهای سمی

نانو لوله های کربنی مناسبترین وسیله برای جذب آلاینده های سمی از قبیل دیوکسین ها و دیگر آلاینده های موجود در گاز خروجی از دودکش های کوره های زباله سوز به شمار میروند. مواد سمی از نوع دیوکسین عموماً محصول جانبی بسیاری از فرآیندهای صنعتی اند که ضمن پایداری فراوان، باعث آلودگی بلند مدت هوا، خاک، آب و در نهایت زنجیره غذایی موجودات زنده می شوند. برخی از دیوکسین ها سرطانزا هستند و بسیاری از آنها باعث اختلال در سیستم ایمنی بدن انسانها می شوند.

اگرچه در سالهای اخیر بسیاری از کشورها تولید این ماده را به شدت تحت کنترل قرار دادهاند، لیکن خطرات زیست محیطی آن همچنان تهدیدکننده به شمار میآیند. اگرچه نانولوله های کربنی مناسبترین وسیله برای جذب آلاینده های سمی مانند دیوکسین اند، ولی در حال قیمت بسیار زیادی دارند. تحقیقات دامنهداری برای تولید ارزان نانولوله ها در جریان است.

خاصیت ضد باکتری نانو ذرات نقره (نانوسیلور) نانوذرات نقره یکی از امیدهای موفقیت در حوزه تجاری فناوری نانو است. خواص ضد باکتری این ماده، در تعداد زیادی از محصولات تجاری از قبیل لباس ها و ظروف مورد استفاده قرار می گیرد.

مشخص شده است که باکتریها هیچ مقاومتی در برابر نانوذرات نقره نشان نمی دهند و این نانوذرات می توانند جایگزین مناسبی برای آنتی بیوتیک های مرسوم باشند، همچنین هزینه، تولید و نگهداری نانوذرات نقره احتمالاً خیلی ارزانتر و سادهتر از هر داروی رایج کنونی است.

TiO₂

روش رایج دیگر تصفیه آلاینده های آلی فتواکسیداسیون بوسیله کاتالیزورهای نیمه رسانا مانند TiO₂ است. قابلیت فتوکاتالیست های کوانتومی (اندازه ذره تقریباً ۱۰ nm) مدتهاست که در تجزیه آلاینده ها شناخته شده است. نانو فتوکاتالیست ها، باعث تسریع حذف آلودگی های زیست محیطی می شود. ذرات TiO₂ نیمه هادی هایی هستند که با فتونهای نور فرابنفش باردار شده و باعث واکنش های اکسایش و احیاء در سطح کاتالیزورها می شوند. این واکنش ها آلاینده های آلی را به دی اکسید کربن و آب تبدیل می کنند. این تصفیه کننده قادر به نابود کردن سریع ترکیبات سمی نظیر فرمالدئید، آکرولین، بنزن و دود دخانیات است. نانو فتوکاتالیست های TiO₂ شبیه نانوسیلورها عمل می کنند با این تفاوت که توسط نور فعال می شود.

رنگ آمیزی کردن با نانوذرات به منظور تصفیه و پاکسازی هوا

ماده اصلی این پوشش ها 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 می شود. ازجمله این آلودگی ها می توان به فرمالدئید و نیترید اشاره کرد.

ادامه مطلب را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.

حتما بخوانید:

⇐ کاربرد نانو در ایمنی

⇐ کاربرد نانو حسگرها در بهداشت حرفه ای

⇐ کاربرد نانوسیلورها و نانو فیلتراسیون در کنترل آلودگی هوا

⇐ نانوذرات و کاربرد آن در رفع آلودگی بیولوژیکی