منابع مقاله درمورد محیط زیست، فناوری نانو، توسعه یافتگی، منابع محدود

نورمرئی و فرابنفش 74
4-2-3-4- زمان بهینه 75
4-2-3-4-1- زمان بهینه در نور مرئی 75
4-2-3-4-1- زمان بهینه در نور فرابنفش 76

فصل پنجم
نتیجه گیری و پیشنهادات 78
5-1- نتایج 78
5-2-پیشنهادات 79
فصل ششم
6- فهرست منابع 82

فهرست اشکال
عنوان شکل صفحه
شکل1- 1- روش سل- ژل و محصولات آن در مسیر 18
شکل1-2- ساختار مولکولی فنول 23
شکل2- 1-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و 3= pH………………………………………30
شکل2- 2-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و7= pH 31
شکل2- 3-تاثیر فرآیند های مختلف در زمان های مختلف و 11= pH .. 31
شکل3- 1- نمایی از فرآیند فوتوکاتالیستی با تیتانیا و نور فرابنفش………………………………………….41
شکل3- 2- لامپ فرابنفش مورداستفاده در فوتورآکتور 46
شکل3- 3- درپوش مورد استفاده در فوتورآکتور 47
شکل3- 4- فوتورآکتور 48
شکل3- 5- میانگین اندازه ذرات روی اکسید سنتز شده 51
شکل3- 6- میانگین اندازه ذرات مس اکسید 52
شکل3- 7- خط بدست آمده جهت شناسایی مجهول 56
شکل4- 2- بهینه سازی کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان)………………………..61
شکل4- 3- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور مرئی(جذب در مقابل طول موج) 62
شکل4- 4- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان) 63
شکل4- 5- pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش 65
شکل4- 6- pH بهینه برای کاتالیست مکانیکی در نور مرئی 65
شکل4- 7- مقایسه pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش و نور مرئی 66
شکل4- 8- بهینه سازی زمان در نور مرئی 67
شکل4- 9- استفاده از ترکیب نانوکامپوزیت در فرآیند فوتوکاتالیستی 68
شکل4- 10- فعال شدن تیتانیا با کاتالیستی دیگر در نور مرئی. 68
شکل4- 11- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش 69
شکل4- 12- شکل گیری نانوذرات به روش اشباع سازی مرطوب 70
شکل4- 13- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج) 71
شکل4- 14- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(غلظت در مقابل زمان) 71
شکل4- 15- بهینه سازی نوع کاتالیست در نور فرابنفش(جذب در مقابل طول موج) 72
شکل4- 16- بهینه سازی کاتالیست در نور مرئی(غلظت در مقابل زمان) 72
شکل4- 17- pH بهینه برای کاتالیست در نور فرابنفش 73
شکل4- 18- pH بهینه برای کاتالیست در نور مرئی 74
شکل4- 19- مقایسه جداسازی انواع نانوکامپوزیت در نور مرئی و فرابنفش 75
شکل4- 20- بهینه سازی زمان در نور مرئی 76
شکل4- 21- بهینه سازی زمان در نور فرابنفش 76

فهرست جداول
عنوان جدول صفحه
جدول1- 1 – میزان مجاز فنول براساس استاندارد HAL 12
جدول1- 2- فهرست روشهای مهم و ترکیبی AOPs 13
جدول1- 3- انحلال پذیری فنول و برخی از مشتقات کلر و نیتروژن دار آن 22
جدول1- 4- برخی از ویژگیهای فنول 24
جدول3- 1- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت مکانیکی………………………………………………………………53
جدول3- 2- درصد جرمی نانوذرات در نانوکامپوزیت اشباع مرطوب 54
جدول3- 3- شرایط انجام آزمایش 58
جدول4- 1- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش مخلوط کردن مکانیکی…………………………..60
جدول4- 2- نسبت جرمی انواع کاتالیست ساخته شده از روش اشباع سازی مرطوب 69
جدول 5- 2- مشخصات نانو کامپوزیت بهینه در دو روش ساخت………………………………..…78

فصل اول

مقدمه و کلیات

1-1- فناوری ‌نانو

فناوری نانو، توانمندی تولید مواد، ابزارها و سیستمهای جدید با در دست گرفتن کنترل در سطح مولکولی و اتمی و استفاده از خواص آنها در مقیاس نانو میباشد. علم نانو، عبارت است از مطالعه و پژوهش وسایل و ساختار هایی که در کوچکترین واحد دیمانسیون( 100 ) نانومتر یا کوچکتر وجود دارند. از تعاریف فوق بر میآید که فناوری ‌نانو یک رشته نیست بلکه رویکردی جدید در تمامی رشته هاست. برای فناوری ‌نانو کاربردهایی را درحوزههای مختلف ازجمله غذا، دارو، تشخیص پزشکی و فناوریزیستی تا الکترونیک، کامپیوتر، ارتباطات، حمل ونقل، انرژی، محیط زیست، مواد، هوا و فضا و امنیت ملی بر شمردهاند.کاربرد های وسیع این عرصه و پیامد های اجتماعی سیاسی و حقوقی آن، این فناوری را به عنوان زمینه فرارشته ای و فرابخشی مطرح نموده است.
اولین جرقه فناوری نانو درسال 1959زده شد(البته در آن زمان هنوز به این نام شناخته نشده بود). در این سال ریچارد فاینمن طی یک سخنرانی با عنوان «فضای زیادی در سطوح پایین وجود دارد» ایده فناوری نانو را مطرح ساخت. وی این نظریه را ارائه داد که در آینده‌ای نزدیک می‌توانیم مولکول‌ها و اتم‌ها را به صورت مستقیم دستکاری کنیم. واژه فناوری نانو اولین بار توسط نوریوتاینگوچی استاد دانشگاه علوم توکیو درسال 1974 بر زبانها جاری شد. او این واژه را برای توصیف ساخت مواد(وسایل) دقیقی که تلورانس ابعادی آنها در حد نانومتر می‌باشد، به کار برد. در سال 1986 این واژه توسط کیاریک درکسلر1 در کتابی تحت عنوان «موتور آفرینش: آغاز دوران فناوری‌نانو» بازآفرینی و تعریف مجدد شد. وی این واژه را به شکل عمیق‌تری در رساله دکترای خود مورد بررسی قرار
داده و بعدها آن را در کتابی تحت عنوان «نانوسیستم‌ها ماشین‌های مولکولی، چگونگی ساخت و محاسبات آنها» توسعه داد. هدف فناوری نانو تولید مولکولی یا ساخت اتم به اتم و مولکول به مولکول مواد و ماشین‌ها توسط بازوهای روبات برنامه‌ریزی شده در مقیاس نانومتری است]2،1[.

مطلب مشابه :  منابع پایان نامه ارشد دربارهreading، poor، not، text.

1-2- اهمیت تصفیه آب

افزایش جمعیت جهان وکاهش منابع آب آشامیدنی، نگرانیهایی را درباره تأمین آب آشامیدنی مورد نیاز کشورهای مختلف در سراسر جهان به وجود آورده و کمبود آب که در نتیجه افزایش آلودگی های زیست محیطی شدت پیدا می کند، سبب شده تا تأمین آب بهداشتی مورد نیاز مردم به یکی از مشکلات اساسی جهان امروز تبدیل شود. امراض ناشی از آلودگی منابع آب، روزانه سبب کشته شدن هزاران و شاید ده ها هزار نفر از مردم جهان می شود، این در حالی است که امکان بازیافت آب دسترسی به یک منبع مناسب برای مصارف گوناگون را فراهم خواهد آورد . اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده و یا می شوند. استفاده از فیلترهای نانومتری، تحول عظیمی را در بازیافت و استفاده مجدد از منابع آب ایجاد کرده کاربردهای فناورینانو در این خصوص عبارتند از : نانو سنسورها، نانو فیلترها، نانو فتوکاتالیست ها، مواد نانو حفره ای، نانو ذرات، توانایی های این فناوریها در تصفیه آب با توجه به انواع آلودگی های نقاط مختلف ایران مورد ارزیابی قرار گرفته است.
محققان به دنبال توسعه روش منحصر به فردی برای تصفیه فاضلاب هستند که بدون استفاده از مواد شیمیایی گرانقیمت، کیفیت آب را در مقایسه با روش هایی که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند، به میزان قابل توجهی افزایش خواهد داد . آخرین مرحله تصفیه آب، حذف موجودات زنده بسیار ریز است که در حال حاضر از کلر به عنوان ماده ضدعفونی کننده استفاده می شود. اما در این صورت حتی پس از تصفیه نیز ترکیبات آلی زیادی در آب وجود خواهد داشت. کلر موجودات زنده ریز را از آب حذف می کند. اما با آلاینده های آلی واکنش می دهد و محصولات جانبی تجزیه ناپذیر و سمی تولید می کند که نمی توان آنها را از آب حذف کرد. انتقال این مواد به محیط زیست و استفاده از آنها در کشاورزی وصنایع دیگر میتواند مشکلات بهداشتی خطرناکی ایجاد کند.
تصفیه فاضلاب به کمک نانوکاتالیزور نوری می تواند جایگزین سومین مرحله تصفیه یعنی ضدعفونی با کلر شود تا موجودات زنده و ترکیبات آلی را به طور همزمان حذف و فاضلاب را به یک منبع آب مناسب تبدیل کند. به طور طبیعی موجودات زنده ریز، ترکیبات آلی بزرگ را به ذرات کوچک تری تبدیل می کنند. اما از آنجاکه این ترکیبات از نظر زیستی تجزیه ناپذیرند برای تجزیه آنها باید از نوعی انرژی بهره برد. این انرژی از اشعه فرابنفش نور خورشید تأمین شده و به همراه کاتالیزورهای نوری مورد استفاده قرارمیگیرد. انرژی آزاده شده از واکنش سلول کاتالیزور نوری می تواند موجودات زنده ریز را از میان برده و ترکیبات تجزیه ناپذیر را تجزیه کند. این فرآیند به دلیل امکان استفاده مجدد از کاتالیزورهای نوری از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است. ذرات کاتالیزوری یا بصورت همگن در محلول پراکنده میشوند یا به صورت ساختارهای غشایی رسوب داده شده هستندکه تجزیه شیمیایی آلایندهها را امکان پذیر می کنند.
اثر افزودن فلزات مختلف در بهبود فعالیت کاتالیزوری شناخته شده و دانشمندان از آن در حذف تری‌کلرواتیلن2 از آب‌های زیرزمینی استفاده کرده‌اند. تحقیقات مرکز فناوری‌نانوی زیست‌ محیطی3 دانشگاه‌ رایس نشان می‌دهد نانوذرات طلا و پالادیم، کاتالیست‌هایی بسیار مؤثر برای حذف آلودگی‌TCE از آب هستند. مزیت‌های حذف TCE با پالادیم به خوبی مشخص است ولی این روش تا حدودی پرهزینه است.

1-2-1- نانو فناوری و تصفیه آب

با به کارگیری فناوری‌نانو می‌توان تعداد اتم‌های در تماس با مولکول‌های TCEو در نتیجه کارایی این کاتالیست را چندین برابر کاتالیست‌های رایج افزایش داد. محققان دانشگاه رایس روش جدیدی را توسعه داده‌اند که طی آن نانوبلورهای تیتانیوم با سطح ویژه بالا (بیش از m2/g 250) برای حذف آروماتیک‌های آلی تولید می‌شوند. این مواد تحت تابش اشعه فرابنفش، قابلیت اکسیداسیون نوری بسیاری از مولکول‌ها را پیدا می‌کنند. همچنین C60 کاتالیزور نوری بسیار خوبی است که کارایی آن صدها برابر بیش از تیتانیای موجود در بازار است. تولید رادیکال آزاد به وسیله C60 متراکم در آب، امکان تجزیه آلاینده‌ها را فراهم می‌کند.
با توجه به کاربردها و قابلیت های فناورینانو در صنعت آب و فاضلاب بسیاری از شرکتها از این فناوری در تصفیه آب و فاضلاب استفاده می کنند و به همین دلیل امروزه استفاده از محصولات و تولیدات بر پایه فناورینانو افزایش یافته است. این محصولات اغلب شامل نانو فیلترها و انواع حسگرهایی است که به منظور تشخیص مواد و ذرات موجود در آب مورد استفاده قرار می گیرند.
دیر زمانی نیست که یکی از اهداف مهم و اصلی در قانون تأسیس شرکتها و کارخانجات صنعتی در ایران حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن تعیین شده است. به موجب این قانون کارخانجات صنعتی می بایست نظارت و دقت مضاعفی در خصوص جلوگیری از تخریب محیط زیست به هر نحو به عمل آورند. در غیر این صورت با برخوردهای جدی و شدیدی از سوی سازمان حفاظت از محیط زیست روبرو خواهند شد.
در دهه های گذشته تعاریف جدیدی از توسعه
یافتگی و پایداری در فرآیند توسعه در کتب و محافل علمی و سیاسی مشاهده می شود. یکی از نگرش های جدید توسعه یافتگی و یکی از ارکان مهم توسعهً پایدار در کشورهای مدعی، برخورد با آثار سوء مسایل زیست محیطی می باشد که پیگیری جدی در جهت جلوگیری از بروز آن، به فرهنگ و نگرش دولت ها در خصوص ارزش نهادن به فرهنگ والای انسانی بستگی دارد.
در دو دههً گذشته در کشور عزیز ما، ایران نیز به حفظ محیط زیست و جلوگیری از تخریب آن توجه زیادی شده است. ایران نیز مانند دیگر کشورهای جهان متعهد گردیده که درجهت حفظ محیط زیست به طور جدی تلاش و این کره خاکی را برای نسلهای آینده حفظ نماید. از جملهی این تعهدات حفظ منابع آبی و احداث تصفیه خانه فاضلاب برای تصفیه آبهای آلوده می باشد. آلودگی آب علاوه براینکه باعث نشر بسیاری از بیماریهای مختلف می شود، سلامت و کیفیت منابع محدود آب تمیز را نیز تحت تأثیر قرار داده و در بلند مدت صدمات زیادی را بر پیکره توسعهی اقتصادی و اجتماعی جامعه وارد می سازد. از این جهت بازیافت فاضلابها و پسابهای صنعتی، بخصوص در کشورهایی که دچار کم آبی یا بی آبی هستند، اهمیت خاصی پیدا نموده و این روش در حال حاضر در ایران نیز مورد توجه قرار گرفته و بسیاری از صنایع کشور در بازیافت پسابهای صنعتی به منظور افزایش تولید و ایجاد شرایط و فضای توسعه اقدام می نمایند.
آب مهم ترین ماده شیمیایی موجود در جهان می باشد. در مورد اهمیت آن می توان به این جمله بسنده کرد که خداوند در قرآن فرموده- از آب هر چیزی را زنده گردانیده ایم4 – امروزه بعلت رشد فزآینده جمعیت، محدود بودن منابع آب تجدید شونده، کاهش سطح آب سفرههای زیرزمینی و پیشروی آبهای شور دریاها دراین سفرهها، افزایش سرعت فرآیند صنعتی شدن کشورها و تغییر شیمیایی پسابها بر اثر ورود مواد شیمیایی کارخانه ها به داخل آبهای سطحی، گرم شدن کره زمین وخشکسالی، نیاز به آب برای مصارف کشاورزی وتولید انرژی وبسیاری از دلایل دیگر، بهینه سازی مصرف آب، بازیافت وتصفیه پسابها و توسعه فرآیندهای تصفیه فاضلاب اهمیت روز افزونی یافته است.
امروزه سلامتی بشر و محیط زیست در معرض خطر انواع مختلفی از آلاینده ها قرار دارد. با پیشرفت تکنولوژی در زندگی روزمره با مواد سمی ناشی از اگزوز ماشین ها، فرمالدهید، بنزن، انواع قارچ ها و مانند آن روبرو هستیم. آمار و ارقام نشان می دهد که تنها در چین سالانه بالای صدهزار نفر به دلیل آلودگی مکانهای سرپوشیده جان خود را از دست می دهند. بررسی200 اتومبیل جدید نشان داد که90 درصد این محصولات دارای گازهای خروجی بسیار سمی و مرگبار هستند. بنابراین پیدا کردن راهکاری برای پالایش محیط زیست، هدفی است که بسیاری از دانشمندان در سراسر جهان برای رسیدن به آن تلاش می کنند. در این میان، فناوری جدیدی با عنوان فتوکاتالیست5 مورد توجه بسیاری قرار گرفته است. واژه فتوکاتالیست در اصل به معنی شتاب بخشیدن به یک واکنش فوتونی توسط کاتالیست است. به طوردقیق تر، کاتالیست در شرایط تهییج شده یا عادی خود از طریق میانکنش با مواد واکنشگر یا محصولات اولیه، واکنش فوتونی را تسریع خواهد کرد. کاتالیستها انواع مختلف دارند. بهترین راه برای تمیز کردن آبهای آلوده استفاده از کاتالیستی است که برای تعداد زیادی از آلاینده ها کاربرد داشته باشد.

مطلب مشابه :  سوره حجرات، اصل برائت، حقوق بشر

1-3-

دیدگاهتان را بنویسید