نقش نانو فناوری در حذف مواد سمی از آب و پساب

یکي از معضلات زيست محيطي صنايع، فاضلاب صنعتي است. فلزات سنگين با توجه به توسعه شهرنشيني و صنايع كه منجر به افزايش ميزان فاضلاب و پساب شده است، عمدتاً از طريق دفع نادرست و غيربهداشتي فاضلاب شهري و پساب صنعتي وارد محيط زيست مي شود.
مرگ و ميرهاي آبزيان در اثر تخليه پسابهاي محتوي فلزات سنگين در دنيا و ايران بي سابقه نيست. مزارع كشاورزي اطراف تهران كه با فاضلاب آبياري مي شود از اين آلودگي ها تأثير گرفته است. فلزات سنگين شامل سرب، جيوه، روي، نيكل، كرم، كادميوم و غيره است كه همگي آنها از جمله مواد سمي به شمار مي آيند.
وجود فلزات سنگين و غلظت بيش از حد استاندارد در آب شرب باعث عوارض مختلف نظير مسموميت، حساسيت شديد، ضايعات كروموزومي، عقب افتادگي ذهني، فراموشي، سنگ كليه، نرمي استخوان و انواع سرطان
مي شود. آرسنيك از آلاينده هاي بسيار سمي رايجي است كه هم به طور طبيعي و هم به شكل پسابهاي انساني باعث آلودگي آب مي شود. در ايالات متحده ميزان استاندارد آرسنيك در آب آشاميدني به ppb 10 (يك در ميليارد) كاهش داده شده و اين رقمي است كه در اغلب سازمان هاي تصفيه آب، رسيدن به آن بسيار دشوار است. بين10 تا20 درصد جمعيت بسياري از كشورهاي در حال توسعه مانند بنگلادش مسموميت با آرسنيك را تجربه كرده اند كه اين امر يك فاجعه بهداشتي تلقي مي شود. به اين ترتيب نياز شديدي به فناوري هاي نوين كه بتواند آلاينده هاي فلزي سنگين را از آب آشاميدني و پساب حذف كند، احساس مي شود.
در اين خصوص، يكي از راهكارهاي پژوهشي محققان، اين بوده كه مواد جديد (INM) را به منظور توليد ذرات كامپوزيت فوق مغناطيسي (SPMC) نانو ذرات اكسيد آهن در يك محيط شيشه اي قرار داده اند. با استفاده از خاصيت مغناطيسي اين ذرات ميكروني و نانو متري، به راحتي مي توان فلزات سنگين را جذب كرد. اين ذرات كه داراي خاصيت فوق مغناطيسي هستند به درون آب فرستاده مي شوند و فلزات سنگيني را كه در آنجا وجود دارند جذب مي كنند. سپس اين آب از يك ميدان مغناطيسي عبور داده مي شود و ذرات فوق مغناطيسي حاوي فلزات سنگين از جريان خارج مي شوند. يكي از مزاياي اين روش آن است كه برخلاف روشهاي قبلي مانند فرآيندهاي ته نشيني يا شيميايي در پايان عمل تصفيه، مي توان به خلوص بالايي رسيد. اين موضوع به خصوص زماني مهم است كه فلزات مورد نظر خيلي سمي باشند.
نانو بلورهاي مغناطيسي به عنوان هسته اصلي سيستمهاي تصفيه جديد استفاده مي شود. سطوح معدني آهني نه تنها تمايل شديدي به جذب فلزات سنگيني مانند آرسنيك دارد، بلكه با انتخاب اندازه مناسب مي توان به راحتي اين ذرات مغناطيسي را به واسطه جداسازي مغناطيسي از آب جدا كرد. محققان راهبردي را براي توليد ذرات مغناطيسي تك پراكنشي به قطر20-15 نانومتر- مناسب ترين اندازه براي جداسازي مغناطيسي- توسعه داده اند. هنگام توليد اين مواد در حلالهاي آلي، استفاده از روشهاي شيميايي كنترل سطح ضروري است. دانشمندان براي اولين بار توانستند از تقسيم اكسايشي گروههاي پوششي آب گريز روي اين نانو ذرات استفاده كنند و تنها طي اين مرحله به موادي قابل حل در آب با بازدهي بالا دست يابند. در نظر گرفتن تمام اين نتايج، نشان مي دهد كه نانو ذرات مغناطيسي، جاذب هاي بسيار كارآمدي براي آرسنيك خصوصاً در PH پايين هستند و خاصيت جذبي غيرقابل برگشت آنها، مخزن مناسبي را براي جمع آوري آلاينده ها فراهم مي كند. در پايان نيز جداسازي مغناطيسي مورد ارزيابي قرار گرفته است. دانشمندان با استفاده از فیلتراسيون مغناطيسي توانسته اند اين ذرات را برحسب اندازه آنها جدا كنند و بازدهي اين عمل و امكان دستكاري مغناطيسي آنها را افزايش دهند. شركت هاي آلماني سالانه حدود15 هزار تن از اين نوع فلزات را توليد مي كنند كه اين رقم در ايالات متحده بالاتر است. يكي از مهمترين اهداف طرفداران محيط زيست، حذف مواد سمي و خطرناك از چرخه طبيعت است كه با بهره گيري از دانش و فناوري نانو
مي توان باعث جدا سازي آنها از محيط طبيعي شد. با توجه به اينكه اغلب آلايندگي هاي ناشي از آرسنيك به كشورهاي جهان سوم اختصاص دارد، لذا بايد نانو تكنولوژي همزمان با پيشرفت ها در اين رشته و اعلام كشفيات جديد در سطح جامعه و افكار عمومي شناسانده شود.