آخرین تکنولوژی‌های تصفیه آب
تولیدکنندگان زیرساخت‌های تصفیه آب در حال بررسی تکنولوژی‌های تصفیه مانند نانولوله‌های کربنی و سیستم‌های پیشرفته غشایی برای ارائه خدمات بهتر به مشتریان خود هستند.
در این مقاله 5 تکنولوژی برتری که به عنوان بهترین زیرساخت‌های تصفیه آب در آینده مورد استفاده قرار خواهند گرفت، مورد بررسی قرار می‌گیرد.
نانوتکنولوژي
نانوتکنولوژی شامل رویکردها و کاربردهای مختلف در مقیاس‌های اتمی و مولکولی است. فرآیندهای تصفیه آب مبتنی بر نانوتکنولوژی در مقایسه با سایر روش‌ها بسیار کارآمد و مقرون به صرفه است.
عمده‌ترین کاربردهای نانوتکنولوژی در تصفیه آب شامل موارد زیر است:
- نانوذرات نقره
- نانوذرات مس
- نانوذرات آهن (با ظرفیت صفر)
- فوتوکاتالیست‌های نانوساختار
- غشاهای نانو
- جاذب‌های نانو
نسبت حجم بالای نانوذرات، جذب ذرات شیمیایی و بیولوژیکی را افزایش می‌دهد؛ در حالی‌که جداسازی آلاینده‌ها در غلظت‌های بسیار پایین را ممکن می‌سازد. جاذب‌های نانو دارای خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاصی برای حذف آلاینده‌های فلزی از آب هستند.
نانولوله‌های کربنی (CNT) یکی از مواد نانوی مهم مورد استفاده در تصفیه آب هستند. سیستم‌های تصفیه مبتنی بر CNT می‌توانند ترکیبات آلی، غیرآلی و بیولوژیک را از آب حذف کنند.
شرکت‌های مطرح جهانی در حال توسعه و تولید غشاهایی از نانو هستند که به مرور زمان آلودگی‌ها را تصفیه می‌کند.
تکنولوژی نانولوله‌های صوتی
تکنولوژی نانولوله‌های صوتی در مرکز فضایی ناسا ابداع شد. در این تکنولوژی به جای استفاده از فشار برای هدایت آب، از نانولوله‌های کربنی آکوستیگ با قطر کوچک استفاده می‌شود.
این تکنولوژی بر پایه یک صفحه مولکولی با محور عمودی است که با ادغام نانولوله‌های کربنی، اجازه عبور مولکول‌های آب را می‌دهد درحالی‌که مولکول‌های بزرگ‌تر و آلاینده‌ها را مسدود می‌کند.
این سیستم انرژی کمتری را در مقایسه با سیستم‌های فیلتراسیون سنتی مصرف می‌کند و به‌جای جداکردن آلاینده‌ها از آب، آب را از آلاینده‌ها پاک می‌کند. این فرآیند همچنین نیاز به تخلیه سیستم فیلترا را حذف می‌کند.
کاربردها اصلی تکنولوژی نانولوله‌های آگوستیک عبارتند از:
- تصفیه‌خانه‌های آب شهری
- آزمایشگا‌ه‌ها
- تاسیسات پزشکی
- کارخانه‌های نمک‌زدایی
- تصفیه‌خانه‌های فاضلاب
- بخش مصرف‌کننده
تکنولوژی تصفیه آب فوتوکاتالیستی
در سال‌های اخیر، استفاده از فوتوکاتالیزور‌ها به دلیل کارایی آن‌ها در عملیات تصفیه آب رواج پیدا کرده است. این تکنولوژی با استفاده از اشعه UV و فوتوکاتالیست، به حذف مواد سمی از آب اقدام می‌کند.
فوتوکاتالیست‌ها می‌توانند گستره‌ای از مواد آلی، استروژن‌ها، سموم دفع آفات، رنگ‌ها، روغن خام، میکروب‌ها، ویروس‌ها و عوامل بیماری‌زای مقاوم در برابر کلر و همچنین ترکیبات غیرآلی مانند اکسید‌های نیتروژن را تجزیه کنند.
سیستم‌های تصفیه آب فوتوکاتالیستی برای تصفیه آب و فاضلاب شهری و آب و فاضلاب‌های صنعتی آلوده به بارهای زیاد مواد آلی یا فلزات را تصفیه کنند.
تکنولوژی آکواپورین‌های داخلی
تکنولوژی آکواپورین داخلی (Aquaporin) از شرکت کلین‌تک (Cleantech) دانمارکی، براساس طراحی غشای زیستی تصفیه آب است.
آکواپورین‌ها، غشا یا ترانس ممبران‌هایی هستند که نفوذپذیری انتخابی در برابر آب و سایر ترکیبات دارند.
آکواپورین‌ها (Aquaporin) انتقال سریع و بسیار انتخابی آب از طریق غشای سلول را امکان‌پذیر می‌کنند. آن‌ها به سلول اجازه می‌دهند تا حجم و فشار اسمزی داخلی خود را مطابق با اختلاف فشار هیدرواستاتیک و اسمزی تنظیم کند.
ساختار متفاوت کانال‌های آکواپورین (Aquaporin) اجازه عبور مولکول‌های آب را می‌دهد و تمام ترکیبات دیگر را مسدود می‌کند.
غشا زیستی طبیعی نیز به عنوان پایه‌ای برای توسعه سیستم‌های بیوزیستی مصنوعی عمل می‌کند. این تکنولوژی در تصفیه آب خانگی و صنعتی در حال استفاده است. غشاهای آکواپورین‌ها برای هر دو کاربرد اسمزی (FO) و اسمز معکوس (RO) قابل استفاده هستند.
تکنولوژی فیلتراسیون متغیر خودکار (AVF)
تکنولوژی فیلتراسیون متغیر خودکار (AVF)، شامل یک فرآیند ساده است که در آن جریان رو به بالا از سیال ورودی با جریان رو به پایین محسط فیلتر تمیز می‌شود. با این کار نیاز به فرآیند اضافی یا آب تازه برای تمیز کردن فیلتر نیست.
در روش AVF، به‌طور مداوم از فیلترهای بستر نزولی را که به طور مداوم تمیز شده و در یک آرایه متغیر تعبیه شده است را به کار می‌برد. پیکربندی دو مرحله‌ای سیستم، دو مجموعه از فیلتر رسانه‌ای را که به صورت سری یا موازی عمل کنند، ادغام می‌کند.
این تکنولوژي آب را با کیفیتی معادل تکنولوژی میکروفیلتراسیون و با بخشی از هزینه غشاهای کم فشار ارائه می‌دهد. این دستگاه بدون قطعات متحرک است و انرژی کمتری را مصرف می‌کند؛ در نتیجه در هزینه‌های عملیاتی و نگهداری صرفه‌جویی می‌شود.
از تکنولوژي فیلتراسیون متغیر خودکار (AVF)، برای تصفیه آب‌های آشامیدنی، فاضلاب، بازیافت و استفاده مجدد از فاضلاب، پیش تصفیه برای فرآیندهای غشایی و کاربردهای نمک‌زدایی مناسب هستند.
