تصفیه و حذف ناخالصی‌های آب‌های زیر زمینی با نانو حباب‌ها

به گزارش خبرگزاری صدا وسیما، یکی از شرکت‌های متخصص در حوزه نانوحباب، برای احیای آب‌های زیرزمینی، فناوری نانوحباب را به عنوان راه حلی خلاقانه و موثر پیشنهاد می‌کند. با کمک فناوری نانوحباب این شرکت می‌توان تصفیه آب‌های زیرزمینی و حذف ناخالصی‌های آلی آنها را به سادگی انجام داد.

آلودگی آب‌های زیرزمینی یک مسئله مهم محیط‌زیستی در سراسر جهان است. اکسیداسیون شیمیایی درجا (مستقیم در آب‌های زیرزمینی) یک روش پذیرفته شده برای تصفیه آب‌های زیرزمینی آلوده به مواد آلی است. اکسید کننده‌هایی مانند پرسولفات، پرمنگنات و معرف‌هایی نظیر فنتون معمولاً در سطح جهانی برای این منظور استفاده می‌شوند، اما هر یک از این اکسید کننده‌ها محدودیت‌هایی دارند.

واکنش‌های اکسیداسیون به دلیل عملکرد سریعی که دارند، سودمند هستند، اما با معایب قابل توجهی نیز همراه هستند. به عنوان مثال، واکنش فنتون به pH آب بستگی دارد و مقدار زیادی گاز اکسیژن را به سرعت آزاد می‌کند، که می‌تواند راه‌های آب در منافذ خاک را مسدود کند.

پرسولفات در حالی که نسبتاً پایدار است، نیاز به فعال‌سازی خاصی دارد و متعاقباً مقدار قابل توجهی سولفات را در آب‌های زیرزمینی آزاد می‌کند و باعث آلودگی ثانویه می‌شود.

پرمنگنات برای تصفیه حلال‌های آلی کلردار بسیار موثر است، اما پتانسیل اکسیداسیون پایینی دارد و دامنه اثربخشی آن را محدود می‌کند. نمی‌تواند آلاینده‌هایی مانند سوخت‌ها را اکسید کند؛ برای شکستن پیوند‌های کربن-هیدروژن به ظرفیت اکسیداسیون بالاتری نیاز دارند.

ازن به دلیل خواص اکسید کننده قوی به طور گسترده برای تصفیه آب استفاده می‌شود. با این حال، اثربخشی آن در تصفیه آب‌های زیرزمینی به دلیل حلالیت نسبتا کم (چند قسمت در میلیون) و تجزیه سریع در فاز آبی محدود می‌شود. تلاش برای استفاده از مواد شیمیایی برای طولانی کردن فعالیت ازن در آب نتایج رضایت‌بخشی به همراه نداشته است.

این شرکت از سامانه های پیشرفته خود برای اعمال ازن در نانوحباب‌ها برای کاربرد‌های مختلف تصفیه آب استفاده می‌کند.

ازن برای حذف باقی مانده‌های دارو در تاسیسات آب آشامیدنی و برای رفع سموم در آب‌های سطحی استفاده می‌شود. همچنین به دلیل قابلیت اکسیداسیون قوی، نقش مهمی در تصفیه فاضلاب دارد.

در سال‌های اخیر، روش‌های مبتنی بر ازن در محیط‌های زیرسطحی توجه قابل توجهی را به خود جلب کرده است. نانوحباب‌های ازن، با اندازه‌های مختلف از ده‌ها تا چند صد نانومتر و تعداد صد‌ها میلیون در سانتی‌متر مکعب آب، به دلیل سطح بسیار زیادشان، تبادل سریع جرم با آب را تسهیل می‌کنند. این نانوحباب‌ها می‌توانند برای مدت طولانی (هفته‌ها تا ماه‌ها) در آب باقی بمانند.

 قطر کوچک آنها منجر به فشار داخلی بالا می‌شود و به طور قابل توجهی حلالیت گاز در آب را افزایش می‌دهد. نانوحباب‌ها به دلیل قطر کوچکشان به سطح بالای آب نمی‌آیند و در زیر آب می‌مانند و با جریان آب حرکت می‌کنند. اندازه و بار منفی آنها به نانوحباب اجازه می‌دهد تا از طریق منافذ با مقیاس میکرونی بدون گیر کردن حرکت کنند.

در آزمایشی در سال ۲۰۱۸، ترکیب نانوحباب‌های ازن با پراکسید هیدروژن (پرزون) غلظت TCE در آب را از ۱۰۰ ppm به کمتر از ۱ ppm در کمتر از ده دقیقه کاهش داد. سرعت تجزیه TCE با استفاده از این ترکیب سه برابر موثرتر از استفاده از نانوحباب‌های ازن به تنهایی بود. در آزمایش میدانی بعدی توسط همین محققان، نتایج مشابهی حتی در فاصله ۵ متری از چاه به دست آمد.

این روش با اکسیداسیون آب‌های زیرزمینی، غلظت TCE را به میزان قابل توجهی کاهش داد. همین روش در محل آلوده به روغن هیدرولیک آزمایش شد و با موفقیت غلظت روغن هیدرولیک در آب‌های زیرزمینی را تا ۹۵٪ کاهش داد.
این شرکت اخیراً چندین آزمایش را با استفاده از نانوحباب‌های ازن برای تصفیه آب‌های زیرزمینی آغاز کرده است. آنها آهن و منگنز را با اکسید کردن با ازن و سپس صاف کردن ذرات اکسید شده نامحلول، با موفقیت از آب‌های زیرزمینی آلوده حذف کردند.

 این شرکت در حال شروع آزمایشی با استفاده از نانوحباب‌های ازن برای تصفیه آلاینده‌های سوخت جذب شده در خاک در پمپ بنزینی هستند که سال‌ها از آلودگی رنج می‌برد.

مزایای استفاده از نانوحباب ازن نسبت به پرتو UV در تصفیه فاضلاب

در مواقعی که نیاز به بهبود کیفیت فاضلاب، پساب، آب‌های زیرزمینی، آب کشاورزی و ... باشد، یکی از راه‌های پذیرفته شده ضدعفونی با اشعه ماوراء بنفش است. نانوحباب‌های ازن نسبت به روش معمولی UV مزیت هزینه و فایده قابل توجهی دارند.

نانوحباب‌ها به دلیل اندازه ریزشان بسیار کارآمد هستند که آنها را بدون بالا آمدن و خروج در آب حفظ می‌کند و در نتیجه موجب کارایی کامل حباب و محتویات آن حفظ می‌شود. فناوری UV متکی بر نفوذ پرتو‌های نور به داخل آب است و در مورد آب کدر، کارایی روش کم می‌شود. در مقابل، فرآیند تصفیه آب با نانوحباب‌های ازن در آب‌های کدر نیز مؤثر است، جایی که غلظت نسبتاً بالایی از مواد جامد یا عواملی که انتقال نور را مختل می‌کنند، وجود دارد.

ازن به دلیل خواص اکسید کننده قوی، کاربرد‌های متعددی در تصفیه آلاینده‌ها دارد. این شرکت از نانوحباب‌ها برای احیای آب‌های زیرزمینی استفاده می‌کند و ابزاری نوآورانه و مؤثر برای تصفیه آب‌های زیرزمینی ارائه می‌کند.