علوم شیمی
علوم شیمی 
قالب وبلاگ
شیمی (به انگلیسی: Chemistry) یکی از دانش‌های بنیادین است که به مطالعه و بررسی ساختار، خواص، ترکیبات، و دگرگونی ماده می‌پردازد. گسترۀ زیاد این دانش باعث شده است تا تعریف‌ یکپارچه‌ برای آن مشکل گردد

واژه‌شناسی

برخلاف پندار عمومی، واژه شیمی برگرفته از زبان پارسی میانه یا باستان نیست. بلکه دارای ریشه‌ای هند و اروپایی است.

 

تاریخچه

نوشتار اصلی: تاریخ شیمی

کوشش های نخستین بشر برای فهمیدن طبیعت مواد و بیان چگونگی دگرگونی آن‌ها ناموفق بود. اندک اندک کوشش ها برای تبدیل مواد کم ارزش، به مواد ارزشمندی چون زر و سیم، منجر به پیدایی دانش کیمیا گردید. هر چند در ظاهر دانش کیمیا به خواست اصلی خود نرسید، اما دستاوردهای کیمیاگران در این راه به اندوخته گرانبهایی تبدیل شد که پایه گذار شیمی مدرن گردید.[۱]

نگاه گذرا

نظریه اتمی پایه و اساس علم شیمی است. این تئوری بیان می‌دارد که تمام مواد از واحدهای بسیار کوچکی به نام اتم تشکیل شده‌اند. یکی از اصول و قوانینی که در مطرح شدن شیمی به عنوان یک علم تأثیر به‌سزایی داشته، اصل بقای جرم است. این قانون بیان می‌کند که در طول انجام یک واکنش شیمیایی معمولی، مقدار ماده تغییر نمی‌کند. (امروزه فیزیک مدرن ثابت کرده که در واقع این انرژی است که بدون تغییر می‌ماند و همچنین انرژی و جرم با یکدیگر رابطه دارند.)

این مطلب به طور ساده به این معنی است که اگر ده‌هزار اتم داشته باشیم و مقدار زیادی واکنش شیمیایی انجام پذیرد، در پایان ما همچنان بطور دقیق ده‌هزار اتم خواهیم داشت. اگر انرژی از دست رفته یا به‌دست‌آمده را مد نظر قرار دهیم، مقدار جرم نیز تغییر نمی‌کند. شیمی کنش و واکنش میان اتم‌ها را به تنهایی یا در بیشتر موارد به‌همراه دیگر اتم‌ها و به‌صورت یون یا مولکول (ترکیب) بررسی می‌کند.

این اتم‌ها اغلب با اتم‌های دیگر واکنش‌هایی را انجام می‌دهند. (برای نمونه زمانی‌که آتش چوب را می‌سوزاند واکنشی است بین اتم‌های اکسیژن موجود در هوا و مواد آلی چوب. که نور بر روی مواد شیمیایی فیلم عکاسی ایجاد می‌کند شکل می‌گیرد.)

یکی از یافته‌های بنیادین و جالب دانش شیمی این بوده‌است که اتم‌ها روی‌هم‌رفته همیشه به نسبت برابر با یکدیگر ترکیب می‌شوند. سیلیس دارای ساختمانی است که نسبت اتم‌های سیلیسیوم به اکسیژن در آن یک به دو است. امروزه ثابت شده‌است که استثناهایی در زمینهٔ قانون نسبت‌های معین وجود دارد(مواد غیر استوکیومتری).

یکی دیگر از یافته‌های کلیدی شیمی این بود که زمانی که یک واکنش شیمیایی مشخص رخ می‌دهد، مقدار انرژی که بدست می‌آید یا از دست می‌رود همواره یکسان است. این امر ما را به مفاهیم مهمی مانند تعادل، ترمودینامیک می‌رساند.

شیمی فیزیک بر پایهٔ فیزیک پیشرفته (مدرن) بنا شده‌است. اصولاً می‌توان تمام سیستم‌های شیمیایی را با استفاده از تئوری مکانیک کوانتوم شرح داد. این تئوری از لحاظ ریاضی پیچیده بوده و عمیقاً شهودی است. به هر حال در عمل و بطور واقعی تنها بررسی سیستم‌های سادهٔ شیمیایی قابل بررسی با مفاهیم مکانیکی کوانتوم امکان‌پذیر است و در اکثر مواقع باید از تقریب استفاده کرد(مانند تئوری کاری دانسیته). بنابراین درک کامل مکانیک کوانتوم برای تمامی مباحث شیمی کاربرد ندارد؛ زیرا نتایج مهم این تئوری (بخصوص اربیتال اتمی) با استفاده از مفاهیم ساده‌تری قابل درک و به‌کارگیری هستند.

با اینکه در بسیاری موارد ممکن است مکانیک کوانتوم نادیده گرفته شود، اما از مفهوم اساسی آن، یعنی کوانتومی کردن انرژی، نمی‌توان صرف نظر کرد. شیمی‌دان‌ها برای بکارگیری کلیه روش‌های طیف نمایی به آثار و نتایج کوانتوم وابسته‌اند. علم فیزیک هم ممکن است مورد بی توجهی واقع شود، اما به هر حال برآیند نهایی آن (مانند رزونانس مغناطیسی هسته‌ای) پژوهیده و مطالعه می‌شود.

یکی دیگر از تئوری‌های اصلی فیزیک مدرن که نباید نادیده گرفته شود نظریه نسبیت است. این نظریه که از دیدگاه ریاضی پیچیده‌است، شرح کامل فیزیکی علم شیمی است. مفاهیم نسبیتی تنها در برخی از محاسبات خیلی دقیق ساختمان هسته، به‌ویژه در عناصر سنگین‌تر، کاربرد دارند و در عمل تقریباً با شیمی پیوند ندارند.

بخش‌های اصلی دانش شیمی عبارت‌اند از:

  • شیمی تجزیه، که به تعیین ترکیبات مواد و اجزای تشکیل دهنده آن‌ها می‌پردازد.
  • شیمی آلی، که به مطالعهٔ ترکیبات کربن‌دار، غیر از ترکیباتی چون دو اکسید کربن (دی اکسید کربن) می‌پردازد.
  • شیمی معدنی، که به اکثریت عناصری که در شیمی آلی روی آنها تاکید نشده و برخی خواص مولکولها می‌پردازد.
  • شیمی فیزیک، که پایه و اساس کلیهٔ شاخه‌های دیگر را تشکیل می‌دهد، و شامل ویژگی‌های فیزیکی مواد و ابزار تئوری بررسی آنهاست.

دیگر رشته‌های مطالعاتی و شاخه‌های تخصصی که با شیمی پیوند دارند عبارت‌اند از: علم مواد، مهندسی شیمی، شیمی بسپار، شیمی محیط زیست و داروسازی.


برچسب‌ها: شیمی چیست
[ پنجشنبه بیست و پنجم اردیبهشت 1393 ] [ 3:44 ] [ zaritala ]
فناوری نانو در تصفیه آب

مقدار تصفیه آب

شدت جریان فیلترهای نانوسرام بدون استفاده از فشار حدود یک تا 5/1 لیتر بر ساعت، به ازای هر سانتی‌متر مربع از فیلتر است. حداکثر فشار چهار bar می‌تواند به فیلتر اعمال شود که منجر به شدت جریان 9 تا ده لیتر بر ساعت به ازای هر سانتی‌متر مربع از فیلتر خواهد شد. کارتریج فیلترهای نانوسرام دارای یک طراحی تاخورده است که سطح آنها را افزایش می‌دهد. همچنین طبق گزارش فیلتر به طور متوسط مقاومت عملکردی بالایی نسبت به غشاهای بسیار متخلخل دارد.
هزینه
شرکت آرگوناید (Argonide) هزینه تولید فیلترهای نانوسرام را ارزان اعلام کرده است؛ چرا که آنها می‌توانند با استفاده از فناوری کاغذسازی تولید شوند. در حال حاضر هر متر مربع فیلتر ده دلار هزینه برمی‌دارد، که ممکن است این مقدار به سه دلار برسد. کار تریج فیلترها به ازای 20-200 فیلتر، وابسته به قطر آنها در حدود 37 دلار هزینه دارند. صفحات فیلتر می‌توانند با قرار گرفتن در اطراف لوله‌های فلزی، بین دو فیلتر متداول و یا در یک نگهدارنده مجزا، هزینه نهایی فیلتر را کاهش دهند. فیلترهای نانوسرام به جای جمع‌آوری ذرات بسیار ریز بر روی سطح، آنها را جذب می‌کنند؛ بنابراین نسبتاً عمر مفید و طولانی‌تری دارند.
روش مصرف
مطابق با توصیه‌های شرکت آرگوناید، فیلترهای نانوسرام به تصفیه‌های پیشین و یا پسین، تمیز کردن، شارژ مجدد فیلتر و یا از بین بردن مواد زاید خطرناک نیاز ندارند. این فیلترها به طور همزمان ترکیبات شیمیایی و بیولوژیکی را بدون استفاده از مواد گندزدای شیمیایی و یا مواد منعقدکننده، حتی در آب‌های شور بسیار کدر حذف می‌کنند.
توضیحات تکمیلی
به گفته شرکت آرگوناید، فیلترهای نانوسرام می‌توانند پودرهای بسیار ریز فلزی حذف شده را برای کاربردهای صنعتی بازیافت کنند.
2-3. نانوالیاف جاذب جریان
شرکت KX طرحی از فیلترهای جاذب جریان شامل نانوالیاف را با هدف استفاده در کشورهای در حال توسعه بهره‌برداری کرده است. فیلتر شامل یک لایه پیش فیلتراسیون برای حذف چرک‌ها، یک لایه جاذب برای حذف آلودگی‌های شیمیایی و یک لایه نانوالیاف برای حذف آلودگی‌ها و ذرات کلوئیدی است. نانوالیاف از چندین پلیمر آب‌دوست، رزین‌ها، سرامیک‌ها، سلولز، آلومینا و دیگر مواد ساخته می‌شوند. این فناوری در مقیاس‌های خانگی و شهری قابل دسترسی است.
حذف آلودگی‌ها
طبق گزارش‌ها، فیلترهای سطح فعال بیش از 99 درصد از باکتری‌ها، ‌ویروس‌ها، انگل‌ها، آلودگی‌های آلی و دیگر آلودگی‌های شیمیایی را حذف می‌کنند.
مقدار تصفیه آب
طبق اعلام شرکت‌ سازنده، مقیاس خانگی فیلترهای سطح فعال می‌تواند به ازای هر فیلتر375 لیتر آب را با سرعت چهار تا شش لیتر بر ساعت تولید کند. در مقیاس روستایی بیش از 7500 لیتر بر روز با سرعت 6/5 لیتر بر دقیقه تولید می‌کند. در مقیاس روستایی هر فیلتر برای بیش از 95 هزار لیتر آب مؤثر است.
هزینه
انتظار می‌رود فیلترهای خانگی شش تا11 دلار فروخته شوند و فیلترهای جایگزین برای آنها 8/0تا9/0 دلار هزینه دربر خواهد داشت؛ یعنی 002/0 دلار به ازای هر لیتر آب. همچنین فیلترهای روستایی بین 100 تا 150 دلار هزینه خواهند داشت که تقریباً 0003/0 دلار به ازای هر لیتر است.
روش مصرف
طراحی فیلترهای سطح فعال به گونه‌ای است که بدون استفاده از تجهیزات وسیع، یا نگهدارنده به‌آسانی قابل استفاده باشند.
3. سرامیک‌های نانو‌حفره‌ای، کِلِی‌ها و دیگر جاذب‌ها
3-1. غشای سرامیکی نانوحفره‌ای
شرکت آلمانی AG Nanovation، طرحی از فیلترهای سرامیکی نانوحفره‌ای را تحت عنوان Nano pore و سیستم‌های فیلتراسیون غشایی را با مقیاس‌های متنوعی عرضه نموده است. فیلترهای غشایی Nano pore از نانوپودرهای سرامیکی روی مواد پایه از قبیل آلومینا تشکیل شده‌اند و در اندازه‌های متفاوت و در دو شکل لوله‌ای و مسطح موجود هستند. این محصولات با استفاده از نانوپودرهای سرامیکی شرکت و تحت فرایندهای پیوسته تولید می‌شوند.
حذف آلودگی‌ها
طبق ادعای شرکت سازنده، فیلترهای غشایی Nanopore باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها به طور مؤثر از آب حذف می‌کنند. علاوه بر این آزمایش‌های کیفی آب، Coliformها، fecal coliformها، Salmonella یا streptococci را در آب تصفیه شده نشان نمی‌دهند.
مقدار تصفیه آب
مقدار آب تولیدی وابسته به اندازه و شکل فیلتر و کیفیت آب تصفیه شده است. یک واحد فیلتراسیون با ابعاد cm 15× 60×120 سطحی معادل با 2 m 11 ایجاد کرده، می‌تواند 8 هزار لیتر آب آلوده را در روز تصفیه کند.
هزینه
‌تولید سیستم‌های فیلتراسیون غشایی بر مبنای pore Nano با فرایندهای پیوسته که همزمان تمامی لایه‌های فیلتر مونتاژ می‌شوند، ارزان است؛ هنگامی که تمامی هزینه‌های فیلتراسیون که شامل حفظ، ‌جایگزینی فیلترها، تمیز کردن عوامل و هزینه‌های عملیاتی است، با مواردی از قبیل عمر طولانی‌تر فیلتر، پایداری بیشتر و تمیز کردن کمتر همراه شوند، هزینه این فیلترها با فیلترهای پلیمری قابل رقابت می‌گردد.
روش مصرف
فیلترهای غشایی Nano pore با توجه به خواص ضدرسوبی بسیار شدید خود نیاز به تمیزسازی مکرر ندارند. همچنین می‌تواند به جای پاکسازی شیمیایی با بخار استرلیزه شود. غشاهای Nano pore نسبت به آلودگی‌های قارچی و باکتریایی، اصطکاک، اسید و بازهای غلیظ شده، دمای بالا و اکسیداسیون مقاوم هستند.
3-2. تک‌لایه‌های خودآرا روی پایه‌های مزوپروس (SAMMS)
آزمایشگاه ملی پاسیفیک نورث وست (PNNL) تک‌لایه‌های خود آرا روی پایه‌های مزوپروس را توسعه داده است. این فناوری از مواد سرامیکی یا شیشه‌ای با تخلخل نانومتری شکل گرفته است؛ به طوری که تک‌لایه‌ای از مولکول‌ها می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. تک‌لایه و لایه مزوپروس، قابلیت برنامه‌ریزی شدن برای حذف آلودگی‌های خاصی را دارند. SAMMS نسبت به بسیاری از غشاها و فناوری‌های جاذب دیگر، جذب سریع‌تر، ظرفیت بالاتر و انتخاب‌پذیری بهتری را از خود نشان داده است. SAMMS برای حذف آلودگی‌های فلزی از آب آشامیدنی، آب‌های زیرزمینی و فاضلاب‌های صنعتی طراحی شده است.
حذف آلودگی‌ها
PNNL مدعی است که SAMMS 9/99 درصد از جیوه، سرب، ‌کروم، آرسنیک، ‌کادمیم، فلزات پرتوزا و دیگر سموم فلزی را جذب می‌کند. همچنین طبق گزارش‌ها، SAMMS می‌تواند برای حذف فلزات خاصی برنامه‌ریزی شود؛ ولی برخی فلزات از قبیل کلسیم، منیزیم و روی را حذف نمی‌کند. SAMMS برای حذف آلودگی‌های زیستی، یا آلی مؤثر نیست.
مقدار تصفیه آب
از SAMMS می‌توان در گستره وسیعی از کاربردها از تصفیه آب مصرفی گرفته تا تصفیه فاضلاب‌های صنعتی، استفاده کرد. این فیلترها سطح ویژه‌ای در حدود 600 تا هزار متر مربع به ازای هر گرم دارند. تولید هر کیلوگرم SAMMS، 150 دلار هزینه دارد که با نمونه‌ای از رزین تعویض یونی با هزینه 42 دلار و کربن فعال با هزینه 78/1 دلار به ازای هر کیلوگرم قابل مقایسه است. همچنین برای حذف یک کیلوگرم جیوه، 13 کیلوگرم SAMMS مورد نیاز است و در مقابل، 154 کیلوگرم رزین تعویض یونی و 40 هزار کیلوگرم کربن فعال مورد نیاز خواهد بود.
روش مصرف
SAMMS به پودری شکل و اکسترود شده است که می‌تواند برای فیلترهای تعویض یونی مناسب باشد. این فیلترها گاهی اوقات به منظور حذف آلودگی‌های جذب شده با یک محلول اسیدی احیا می‌شوند. آلودگی‌های ایجاد شده از احیای SAMMS طبق استانداردهای سازمان حفظ محیط زیست آمریکا غیرسمی بوده، می‌توانند به عنوان یک آلودگی متداول تصفیه شوند.
3-4. Arsenx
Arsenx، یک رزین جاذب متشکل از نانوذرات اکسید آهن آب دار روی یک زیرلایه پلیمری است و برای حذف آرسنیک و دیگر آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌رود. نانوذرات، سطح ویژه بالا، ظرفیت بیشتر و سینتیک جذب سریع‌تری فراهم می‌نماید. Arsenx می‌تواند برای کاربردهای مصرفی کوچک و یا استفاده‌های صنعتی و شهری بزرگ طراحی شود، همچنین در و نیز در ابزارهای طراحی شده برای رزین‌های تعویض یونی مورد استفاده قرار گیرد.
حذف آلودگی‌ها
Arsenx موادی از قبیل آرسینک، وانادیم، اورانیوم، کروم، آنتیموان و مولیبدن را حذف و سولفات‌ها، کربنات‌ها، فلوریدها، کلریدها، سدیم، منیزیم و یا آلودگی‌های زیستی را حذف نمی‌کند.
مقدار تصفیه آب
شدت جریان عبوری آن بسیار وابسته به نوع ابزاری است که Arsenx استفاده می‌کند. بدون در نظر گرفتن طراحی سیستم، برای تماس بین Arsenx و آب 5/2 تا سه دقیقه زمان نیاز است. هر گرم Arsenx حدوداً 38 میلی‌گرم آرسنیک را نگه می‌دارد.
هزینه
شرکت Solmetex اشاره می‌کند که با توجه به کم شدن ظرفیت Arsenx در طول احیاء، می‌تواند نسبت به جاذب‌های دیگر در طی حیاتش هزینه کمتری داشته باشد. هزینه اولیه سیستم وابسته به طراحی‌های متفاوت آن است، اما به طور متداول از 07/0 تا 2/0دلار به ازای هر هزار لیتر گزارش شده است که شامل هزینه‌های استهلاک و هزینه‌های عملیاتی و حفظ و نگهداری است.
روش مصرف
Arsenx به گفته شرکت Sometex می‌تواند به عنوان رزین‌های تعویض یونی در زمینه‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد. این فیلتر نیاز به پیش یا پس تصفیه نداشته و گاهی اوقات با محلول سود سوزآور احیا می‌شود و متناسب با سطح آلودگی، بعد از سه ماه تا یک سال خاصیت خود را از دست خواهد داد. گزارش‌ها حاکی از آن است که زیرلایه پلیمری Arsenx بادوام بوده و می‌تواند در گسترده دمایی یک تا 80 درجه سانتی‌گراد عمل کند.
3-5. پلیمر حفره‌ای سیکلودکسترین
سیلکودکسترین یک ترکیب پلیمری است که از ذراتی با حفره‌های استوانه‌ای تشکیل شده است؛ این ذرات می‌توانند آلودگی‌های آلی را جدا کنند.
پلیمر سیکلودکسترین را می‌توان به صورت پودر، دانه‌ای و یا لایه نازک برای استفاده در ابزارها و کاربردهای متفاوت تولید کرد. به هر حال پلیمر سیکلودکسترین برای تصفیه آب مصرفی استفاده شده و همچنین می‌تواند برای تصفیه در جای آب‌های زیرزمینی یا پاکسازی فاضلاب‌های شیمیایی آلی و نفتی نیز مورد استفاده قرار گیرد.
حذف آلودگی‌ها
سیکلودکسترین گستره وسیعی از آلودگی‌های آلی شامل بنزن، هیدروکربن‌های پلی‌آروماتیک، فلورین‌ها، و آلودگی‌های حاوی نیتروژن، استن، کودها، ‌Pesticidها و بسیاری دیگر را حذف می‌کند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که پلیمرسیکلودکسترین این آلودگی‌ها را تا حد ppt کاهش می‌دهد، در حالی که کربن فعال و زئولیت این آلودگی‌ها را تا حد ppm کاهش می‌دهد. همچنین پلیمر صدهزار مرتبه بیشتر از کربن فعال، ترکیبات آلی پیوند می‌دهد و بازدهی حذف یکسانی برای آب با غلظت آلودگی پایین را نشان داده است. پلیمرسیکلودکسترین تحت تأثیر رطوبت هوا قرار نگرفته، می‌تواند در نواحی مرطوب بدون اشباع یا غیرفعال شدن، مورد استفاده قرار گیرد. همچنین آلودگی‌های جذب شده را از خود عبور نمی‌دهد.
مقدار تصفیه آب
پلیمرسیکلودکسترین ظرفیت بارگذاری 22 میلی‌گرم از آلودگی‌های آلی به ازای هر گرم از پلیمر را دارد، که با 58 میلی‌گرم به ازاری هر گرم کربن فعال قابل مقایسه است. این پلیمر برای تماس با آب آلوده حدوداً به پنج ثانیه زمان نیاز دارد. و در حین احیا ظرفیت خود را از دست نداده، می‌تواند به طور نامحدودی استفاده شود.
هزینه
تولید پلیمرسیکلودکسترین، ارزان بوده است و می‌توان آن را مستقیماً از نشاسته، با تبدیل 100 درصد تولید شود. انتظار می‌رود که تولید انبوه، هزینه آن را پایین‌تر از قیمت کربن فعال و زئولیت آورد. شرکت پژوهشی محصولات پلیمری اشاره می‌کند که روشی را جهت افزایش مقیاس‌ این فرایند برای تولید مواد توسعه داده است. اخیراً شرکت پژوهشی Manhattan یک فناوری را برای کاربردهای مصرفی توسعه داده و اظهار می‌دارد که تولید انبوه موجب ارزان‌تر شدن پلیمر نسبت به سایر روش‌های حذف آلودگی‌های آلی خواهد شد.
روش مصرف
پودر سیکلودکسترین می‌تواند در ستون، کارتریج و یا فیلترهای بستری به گونه‌ای متراک شود که آب از آن بگذرد. سیکلودکسترین دانه‌ای می‌تواند مستقیماً در منبع یا لوله‌های آب به‌کار رود و لایه نازک آن می‌تواند روی زیر‌لایه‌ای از شیشه برای تشکیل غشاء قرار گیرد.
از همه اشکال متفاوت سیکلودکسترین می‌توان در ابزارهای طراحی شده برای فیلترها، غشاها و یا جاذب‌ها استفاده کرد.
پلیمرسیلکودکسترین هم آب‌دوست و هم آب‌گریز است؛ لذا می‌تواند بدون استفاده از فشار برای جذب آب از میان تخلخل‌ها مورد استفاده قرار گیرد. پلیمر گاهی اوقات به احیا با استفاده از یک الکل ساده از قبیل اتانول یا متانول نیاز خواهد داشت و ممکن است به خاطر به ظرفیت بارگذاری پائین آن نسبت به کربن فعال و جاذب‌های دیگر به عملیات بیشتری نیاز داشته باشد.
توضیحات تکمیلی
آلودگی‌هایی که پلیمر سلیکودکسترین جذب می‌کند، می‌تواند بعد از احیا، برای کودها، Pesticideها و محصولات صنعتی دیگر بازیافت شود.
3-6. نانوکامپوزیت‌های پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی
آزمایشگاه‌ ملی پاسیفیک نورث وست یک غشای نانوکامپوزیتی شامل لایه نازکی از یک پلیمر جاذب موسوم به پلی‌پیرون را روی ماتریسی از نانولوله‌های کربنی که سطح مخصوص و پایداری غشا را افزایش می‌دهند، توسعه داده است. برخلاف جاذب‌های دیگر که به احیای شیمیایی نیاز دارند این غشاها می‌توانند به طور الکتریکی احیا می‌شوند.
حذف آلودگی‌ها
غشاهای پلی‌پیرون دارای نانولوله‌ کربنی با بار مثبت است و می‌توان پرکلرات‌ها، سزیم، کروم و دیگر آلودگی‌های باردار منفی را حذف کند. همچنین غشاهای نانوکامپوزیتی می‌توانند برای حذف نمک طراحی شوند. از آنجا که پلی‌پیرون می‌تواند به طور منفی باردار شود، بنابراین این غشاء ذرات باردار مثبت از قبیل کلسیم و منیزیم را حذف می‌کند.
مقدار تصفیه آب
غشاهای نانوکامپوزیتی پلی‌پیرون- نانولوله‌کربنی قابل استفاهه مجدد هستند آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این غشاها بعد از صد دوره استفاده بسیار کم بازدهی خود را از دست می‌دهند. همچنین به خاطر خواص انتقال جرم سریع نانولوله‌های کربنی شدت جریان بالایی دارند.
هزینه
انتظار می‌رود که غشاهای پلی‌پیرون- نانولوله کربنی در استفاده طولانی مدت، نسبتاً کم هزینه باشند؛ چرا که آنها می‌توانند بدون از دست دادن قابل توجه ظرفیت جذب، احیا شده، استفاده شوند. این غشاها هزینه‌های مرتبط با خرید و ذخیره‌سازی مواد شیمیایی احیاکننده و تعلیم کاربران را ندارند. علاوه بر این، انتظار می‌رود که هزینه نانولوله‌های کربنی در پنج سال آینده بین ده تا صد برابر کاهش یابد.
روش مصرف
این غشاها آلودگی‌های ثانویه خطرناک تولید نمی‌کنند. با بکارگیری جریان الکتریکی، بار پلیمر خنثی شده و آلودگی‌های جذب شده، از غشا آزاد می‌شوند. با حذف آلودگی‌ها، پلیمر می‌تواند دوباره باردار شده و مجدداً استفاده شود.
4. زئولیت
4-1. زئولیت‌های طبیعی، مصنوعی، زغال‌سنگ و ترکیبی
زئولیت‌ها مواد جاذب با ساختار شبکه‌ای جهت تشکیل تخلخل‌ها هستند. آنها می‌توانند از منابع طبیعی به دست آمده و یا سنتز شوند. زئولیت‌های مصنوعی معمولاً از محلول‌های سیلیکون-آلومینیوم یا زغال‌سنگ ساخته شده و به عنوان جاذب یا ابزار تعویض یونی در کارتریج یا فیلترهای ستونی به‌کار می‌روند. شرکت فناوری‌های AgION ترکیبی از زئولیت‌ها و یون‌های نقره طبیعی با خواص ضدباکتری تولید می‌کند.
حذف آلودگی‌ها
زئولیت‌ها به طور متداول برای حذف آلودگی‌های فلزی به‌کار می‌روند. زئولیت‌های طبیعی مکزیک و مجارستان، آرسنیک را از منابع آب آشامیدنی تا حد مورد پذیرش سازمان بهداشت جهانی کاهش می‌دهند. زئولیت‌های ساخته شده از زغال‌سنگ می‌توانند گستره‌ای از فلزات سنگین شامل سرب، مس، روی، کادمیم، نیکل و نقره را از آب آلوده جذب کنند. همچنین می‌توانند تحت شرایط خاصی کروم، آرسنیک و جیوه را جذب کنند. ظرفیت جذب زئولیت‌ها متأثیر از چند عامل؛ ترکیبشان، PH آب و غلظت انواع آلودگی‌هاست. به عنوان مثال تأثیرات PH آب بر روی سطح باردار شده منفی و یا مثبت زئولیت قابل ذکر است. همچنین با توجه جذب آسان سرب و مس در زغال‌سنگ، غلظت بالای این مواد، مقدار کادمیم و نیکل حذف شده را کاهش می‌دهد. ترکیبات زئولیت- نقره AgIoN، بازدهی را در مقابل میکروارگانیسم‌ها که شامل باکتری‌ها و کپک‌هاست، ارتقا می‌دهند. زئولیت نمی‌تواند آلودگی‌های آلی را به قدر کافی حذف کند، همچنین رطوبت هوا در اشباع زئولیت‌ها دخالت داشته، موجب کاهش بازدهی آنها می‌شود.
مقدار تصفیه آب
مقدار آبی که زئولیت‌ها می‌توانند تصفیه کنند، وابسته به منبع زئولیت و ابزاری است که آنها استفاده می‌کنند. در مورد زئولیت‌های زغال‌سنگ، محتوای کربن این ماده به طور قابل توجهی سطح مخصوص و در نتیجه ظرفیت جذب زئولیت را تحت تأثیر قرار می‌دهند.
هزینه
زئولیت‌ها را می‌توان به طور ارزان تولید کرد زیرا منبع آنها به طور طبیعی و فراوان در دسترس است. در امریکا زئولیت‌های دانه‌ای برای کاربردهای صنعتی و کشاورزی بین 30 تا 70 دلار به ازاری هر تن و برای محصولات مصرفی بین 5/0 تا 5/4 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند.
روش مصرف
چگونگی مصرف زئولیت‌ها بسیار وابسته به نوع ابزاری است که در آن استفاده می‌شوند. این ابزار می‌تواند شامل رزین‌های تعویض یونی، کارتریج و ابزارهای ستونی و غیره باشند. علاوه بر این زئولیت‌ها گاهی اوقات به احیا با یک محلول اسیدی نیاز دارند. مصرف زئولیت‌های زغال‌سنگ ممکن است مشکل‌ساز باشد، چرا که مطالعات نشان می‌دهند مقادیری از آلودگی‌های سرب، کادمیم، کروم، مس، جیوه، روی و دیگر آلودگی‌ها می‌توانند از زغال‌سنگ گذشته و موجب آلودگی خاک، آب‌های زیرزمینی و آب شوند. همچنین مشخص شده است که مقادیر آرسنیک و منیزیم عبور کرده از Fly ash بسیار بیشتر از مقادیر توصیه شده سازمان بهداشت جهانی است. ترکیبات زئولیت نقره AgION نیاز به پاک‌سازی مکرر دارند، زیرا پوشش ضدباکتری نقره از تشکیل آلودگی‌های بیولوژیکی روی فیلتر جلوگیری می‌کند و در این صورت نیاز به ذخیره‌سازی و مصرف احیاء‌کننده‌های شیمیایی مرتفع می‌شود.
5. فناوری‌های مبتنی بر نانوکاتالیست‌ها
5-1. نانوذرات آهن خنثی
نانوذرات آهن خنثی (NZVI) برای تصفیه درجا و غیردرجای آب‌های زیرزمینی استفاده می‌شوند. این ماده همزمان یک جاذب و یک عامل احیاکننده است، همچنین موجب می‌شود که آلودگی‌های آلی به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری شکسته شوند و فلزات سنگین کلوخه شده، به سطح خاک بچسبند. NZVI را می‌توان برای تصفیه درحا مستقیماً به منابع آب‌های زیرزمینی تزریق کرد، یا می‌توان از آن در غشاها برای کاربردهای خارجی استفاده کرد. همچنین NZVI دو فلزی که در آن نانوذرات آهن با یک فلز ثانویه از قبیل پالادیم برای افزایش فعالیت آهن پوشیده می‌شوند، موجود است. NZVI بسیار فعال بوده و سطح مخصوص بالایی نسبت به ZVI دانه‌ای دارد.
حذف آلودگی‌ها
NZVI می‌تواند برای فرآوری گستره وسیعی از آلودگی‌های متداول زیست‌محیطی، مثل متان کلردار، بنزن کلردار، Pesticideها، رنگ‌های آلی، تری‌هالومتان‌ها، PCBها، آرسنیک، نیترات و فلزات سنگین از قبیل جیوه، نیکل و نقره استفاده شود. همچنین ممکن است توانایی کاهش پرتوهای رادیویی را داشته باشد. پالادیم پوشیده‌شده با NZVI نشان داده است که همه ترکیبات کلردار را در مدت هشت ساعت تا زیر مقادیر قابل رؤیت کاهش می‌دهد. این در حالی است که NZVI معمولی برای حذف بیش از 99 درصد از این ترکیبات به 24 ساعت نیاز دارد. نانوذرات نسبت به آلودگی‌ها، برای یک دوره شش الی هشت هفته‌ای، فعال باقی می‌مانند. NZVI نشان داده است که در گستره وسیعی از PHها و دماهای خاک و مقادیر Nutrient مؤثر است.
مقدار تصفیه آب
مقدار آب زیرزمینی که NZVI می‌تواند فرآوری کند، وابسته به کیفیت آهن، شامل تعداد دفعاتی که استفاده مجدد شده است؛ نوع زیرلایه مورد استفاده، کیفیت آب معدنی برای تولید محلول قابل تزریق، شامل مقدار اکسیژن، مقدار و نوع ذرات ریز در محلول، است. دریک مطالعه موردی، سطحی با مساحت صد مترمربع را 057/6 لیتراز محلول شامل kg 2/11 از NZVI تحت تأثیر قرار می‌دهد. مطالعه دیگری نشان می‌دهد که در یک منطقه، مقدار 136 کیلوگرم NZVI برای فراوردی 6/11میلیون کیلوگرم از خاک کافی است؛ اما در منطقه دیگر همین مقدار از NZVI تنها برای فرآوری 102 میلیون کیلوگرم از خاک به‌کار می‌رود. دلایل ذکر شده برای این مطابقت نداشتن شامل حجم متفاوت آب مصرف شده در تهیه محلول، مقادیر متفاوت کنش‌پذیری آهن به‌دلیل تفاوت در مقدار اکسیژن آب و مقدار متفاوت فشار کاربردی در حین تزریق است.
هزینه
NZVI حدوداً 40 تا 50 دلار به ازای هر کیلوگرم و پلادیم پوشش‌یافته با NZVI بین 68 تا 146 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارد. اگر چه NZVI به طور قابل توجهی نسبت به ZVI دانه‌ای و میکرومقیاس که هر کدام به ترتیب 2/2 و 75/3 دلار به ازای هر کیلوگرم هزینه دارند، گران است، اما از آن جا که مقادیر کمی از NZVI به دلیل سطح ویژه و واکنش‌پذیری بسیار بالای آن مورد نیاز است، از نظر اقتصادی به‌صرفه است. در مقابلِ هر گرم پودر تجاری ZVI که سطحی کمتر از یک متر مربع دارد، NZVI به ازای هر گرم 5/33 مترمربع سطح واکنش‌پذیر داشته و سرعت تصفیه آن ده تا صد مرتبه سریع‌تر است.
روش مصرف
استفاده درجا و غیردرجای از NZVI نسبتاً آسان است. برای کاربردهای درجا، پودر NZVI را برای تشکیل محلول آهن با آب در یک منبع مخلوط کرده، سپس با یک پمپ و چاه تزریق مستقیماً به خاک‌آلوده تزریق می‌کنیم. از آنجا که تجهیزات مشابه مورد استفاده برای دیگر موارد تزریقی موجود است، تجهیزات چاهی خاص مورد نیاز نیست. NZVI به دلیل داشتن ذرات کوچک‌تر نسبت به ZVI دانه‌ای، راحت‌تر تزریق شده، می‌تواند تا اعماق بیشتری نفوذ کند. همچنین نانوذرات NZVI می‌توانند در یک ماتریس جامد از قبیل کربن فعال، زئولیت، نانولوله‌های کربنی و دیگر مواد برای تولید غشاهایی با کاربرد غیردرجا ایمن شوند.
5-2. فتوکاتالیست‌های نانومقیاس دی‌اکسید تیتانیوم
دی‌اکسید تیتانیوم هم به عنوان عامل احیای فتوکاتالیستی و هم به صورت یک جاذب عمل می‌کند و به صورت درجا و غیردرجا در تصفیه آب استفاده می‌شود. دی‌اکسید تیتانیوم در حضور آب، اکسیژن و تابش UV، رادیکال‌های آزاد تولید می‌کند که این رادیکال‌ها آلودگی‌های متفاوت را به ترکیبات کربنی با درجه سمیت کمتری تجزیه می‌کنند. دی‌اکسید تیتانیوم نانومقیاس، سطح بیشتر و فرایند فتوکاتالیستی سریع‌تری را نسبت به ذرات بزرگ‌تر فراهم می‌نماید. دی‌اکسید تیتانیوم یا به صورت نانوپودر، برای استفاده در سوسپانیون‌ها و یا به شکل فیلترهای دانه‌ای موجود است و در چندین شکل دیگر به عنوان پوشش برای غشاهای ثابت، میکروکره‌های نانوکریستالی و غشاهای ترکیبی با سیلیکا به‌کار می‌رود.
حذف آلودگی‌ها
دی‌اکسید تیتانیوم تقریباً همه آلودگی‌های آلی را تجزیه می‌کند. این ماده بسیار آب‌دوست است؛ و بنابراین توانایی جذب آلودگی‌های زیستی و فلزات سنگین از قبل آرسنیک را دارد. راندمان آن تابع کیفیت دی‌اکسید تیتانیوم، شدت پرتو فرابنفش، PH آب، موجودی اکسیژن و غلظت آلودگی‌ها است.
مقدار تصفیه آب
سیستم‌های متفاوت دی‌اکسید تیتانیوم، شدت جریان و سرعت‌های حذف متنوعی را فراهم می‌کنند و ازهمه آنها می‌توان محدوده استفاده کرد. نانوپودرهای سوسپانسیون شده دی‌اکسید تیتانیوم فرایند فتوکاتالیستی پُربازدهی را از خود نشان می‌دهند؛ چرا که سطح داخلی آنها در معرض تابش اشعه فرابنفش و آلودگی‌ها قرار می‌گیرد. به دلیل ترکیب سطوح کنش‌پذیر با مواد پایه و در نتیجه، کاهش سطح فعال، بازده نانوذرات دی‌اکسید تیتانیوم که به عنوان پوشش استفاده شده یا روی زیرلایه‌هایی از قبیل شیشه و سرامیک ثابت شده‌اند، پنج برابر درصد بازده فتوکاتالیستی نانوذرات سوسپانسیون شده است. همچنین تخلخل غشا یا زیرلایه، بر شدت جریان و عمر مفید این سیستم‌ها مؤثر است. میکروکره‌های نانوکریستالی دی‌اکسید تیتانیوم، سطحی قابل مقایسه با نانوپودرها دارند، اما فرایندهای فتوکاتالیستی آهسته‌تری انجام می‌دهند.
هزینه
هزینه نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم برحسب کیفیت آن چند صد دلار بر کیلوگرم است. به عنوان مثال اخیراً شرکت Altair یک سیستم تولیدی‌ به ثبت رسانده است، که می‌تواند نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم را در مقیاس انبوه و بسیار ارزان تولید کند. همچنین این شرکت فروش محصولات کوچک مبتنی بر این فناوری را طراحی می‌کند. این محصولات در دو اندازه 40 کیلوگرم بر ساعت و یک تا دو کیلوگرم بر ساعت موجود خواهند بود. این واحد، دی‌اکسید تیتانیوم را از تتراکلرید تیتانیوم تولید می‌کند که می‌تواند حدوداً هزاروصد دلار به ازای هر تن یا صد و ده دلار به ازای هر کیلوگرم فروخته شود.
روش مصرف
به دلیل سختی بازیافت و جداسازی ذرات بعد از تصفیه، استفاده از نانوپودرهای دی‌اکسید تیتانیوم سوسپانسیون شده مشکل است. ذرات سوسپانسیون معمولاً به وسیله اولترافیلتراسیون یا میکروفیلتراسیون جدا می‌شوند اما در حین این فرایند مقدار قابل توجهی از ذرات از بین می‌روند. استفاده از میکروکره‌های نانوکریستالی آسانتر است. آنها در آب از طریق حباب‌سازی هوا سوسپانسیون شده و به طور طبیعی در ظرف آب برای بازیافت آسان‌تر ته‌نشین می‌شوند.
5-4. اکسیدآهن نانوساختار جاذب
شرکت فناوری‌های Adedge آمریکا، اکسیدآهن نانوساختار دانه‌ای و خشکی به نام AD33، برای حذف آرسنیک عرضه نموده است. AD33 با ترکیبی خواص کاتالیستی و جذبی اکسیدآهن با هم، ضمن تبدیل آرسنیک به موادی با سمیت کمتر، به طور همزمان آن را از آب جدا می‌نماید، این شرکت همچنین طرحی از لوازم مصرفی شامل فیلترهای AD33 را ارائه نموده است.
حذف آلودگی‌ها
AD33 می‌تواند بیش از 99 درصد آرسنیک را حذف کند، همچنین می‌تواند مقادیر سرب، روی‌، کروم، مس و دیگر فلزات سنگین را کاهش دهد و آلودگی‌های جذب شده را از خود عبور نمی‌دهد.
مقدار تصفیه آب
عمر مفید فیلترهای AD33 معمولاً دو تا چهار سال است. سیستم‌های تصفیه خانگی سری مدالیون شرکت Adedge با سه دبی19، 26 و 38 لیتر بر دقیقه موجود است، همچنین شرکت Adedge کارتریج‌های حاوی AD33 با دبی متوسط دو لیتر بر دقیقه را عرضه نموده است. عمر مفید این کارتریج‌ها بین سه هزار و 800 تا 11 هزار و 400 لیتر است و به طوری که تخمین زده می‌شود چهار تا شش برابر بزرگ‌تر از دیگر جاذب‌های تجاری موجود است.
هزینه
هزینه کارتریج‌های AD33 برای هر مورد حدوداً 50 دلار است و هزینه هر فیلتر مجزا وابسته به مقدار خریداری شده است؛ اما به طور نمونه بین هشت تا 13 دلار به ازای هر لیتر تغییر می‌کند.
روش مصرف
طبق توصیه‌های شرکت Adedge، فیلترها و محصولات AD33 نیاز به جایگزینی مکرر داشته و مواد شیمیایی یا احیاءکننده‌ها برای آنها استفاده نمی‌شود. با توجه به خشکی ابزارهای AD33، نسبت به سایر ابزارهای فیلتراسیون مبتنی بر آهن مرطوب، راحت‌تر استفاده می‌شوند؛ به طوری که در گسترده وسیعی از سیستم‌ها استفاده می‌شوند. علاوه بر این، ابزارهای AD33 مصرف‌شده خطرناک نیست می‌توان آنها را طبق استانداردهای سازمان حفاظت از محیط‌زیست آمریکا در زمین دفع کرد.
6. نانوذرات مغناطیسی
6-1. Magneto ferritin
نانوذرات مغناطیسی معمولاً به عنوان جاذب و نانوکاتالیست برای تصفیه آب بررسی شده‌اند. شرکت انگلیسی Nano Magnetics، نانوذرات مغناطیسی را تحت عنوان Magneto ferritin ارائه کرده و مشغول بررسی توانایی آن برای انجام اسمز پیش‌رونده (forward osmosis) به عنوان گزینه‌ای با بازدهی انرژی برای اسمز معکوس است. در چنین سیستمی از نانوذرات مغناطیسی برای تولید فشار اسمزی مورد نیاز برای راندن آب از میان یک غشای فیلتراسیون استفاده شده‌اند. برخلاف اسمز معکوس که برای تولید فشار اسمزی نیازمند انرژی ورودی است.
حذف آلودگی‌ها
Magneto ferritin با توانایی اسمز پیش‌رونده، برای نمک‌زدایی در نظر گرفته شده است؛ اگر چه با توجه به به نوع غشای مصرفی قادر به حذف آلودگی‌های دیگر نیز هست.
مقدار تصفیه آب شرکت Nano Magnetics اشاره می‌کند که Magneto ferritin را می‌توان از آب، بازیافت و بدون هیچ محدودیت ویژه‌ای دوباره استفاده کرد.
هزینه
اطلاعات خاصی نسبت به هزینه‌های Magneto ferritin در دسترس نیست؛ اما به گفته شرکت Nano Magnetics عمر طولانی و استفاده مجدد این مواد آنها را نسبت به اسمز معکوس از لحاظ هزینه بسیار مناسب‌تر نموده است. همچنین اسمز پیش‌رونده هزینه‌های مرتبط با انرژی را تا 40 درصد هزینه‌های اسمز معکوس کاهش می‌دهد.
روش مصرف
هنوز برای Magneto ferritin هیچ سیستم قطعی‌ای طراحی نشده است؛ اما برخی منابع اشاره می‌کنند که نانوذرات مغناطیسی در یک طرف غشاء برای ایجاد غلظت، به صورت غیرتعادلی به منبع آب اضافه شده‌اند. این اختلاف غلظت فشار اسمزی مورد نیار برای راندن آب منبع از میان غشاء را ایجاد خواهد کرد. سپس نانوذرات می‌توانند با استفاده از میدان مغناطیسی از آب خالص‌سازی شده، بازیافت شوند.


برچسب‌ها: فناوری نانو در تصفیه آب
[ یکشنبه دوازدهم آبان 1392 ] [ 23:56 ] [ zaritala ]
شرکت سامیکا تولیدکننده ماشین آلات فراوری و تصفیه پساب های معادن

جهیزات فرآوری مواد معدنی شن و ماسه
با افتخار اعلام می دارد در راستای صرفه‎جویی درمصرف آب، برق و هزینه های ناشی از پسآب ایجاد شده در معادن شن و ماسه و حل این معضل دیرینه ی تولیدکنندگان محترم ،اقدام به طراحی و ساخت ماشین آلات معدن و تصفیه پساب از قبیل انواع سرند شستشو , دستگاه شستشو و آبگیری شن و ماسه (Evo wash) و تیکنر نموده است. در شرایط فعلی بازار و با توجه به افزایش روز افزون هزینه های مرتبط با انرژی و به تبع آن افزایش هزینه های تولید محصول، استفاده از ماشین آلات فوق به منظور افزایش توان رقابتی معادن شن و ماسه، یک ضرورت تلقی می شود.
از شما عزیزان دعوت به عمل می آورد تا به منظور بازدید از کارکرد این دستگاه و کسب اطلاعات بیشتر در مورد مجموعه ی محصولات با شماره تماس های زیر با ما در ارتباط باشید.
در ادامه با توضیحات بیشتر دستگاهEvo wash آشنا خواهید شد:
o سرند شستشو وآبگیری باظرفیت70الی 150 تن درساعت
o شستشوی بهینه مصالح
o برگشت کامل ریزدانه‎های 0 تا 3 میلی‎متر
o جدایش کامل ذرات میکرونی خاک از محصول
o آبگیری کامل مصالح
o افزایش فیلر ماسه
o کارایی بیشتر از ماشه شوی های فعلی در مدار فرآوری
1 سال گارانتی کلیه تجهیزات و 15 سال خدمات پس از فروش
• دیگر محصولات شرکت:
• پمپ های اسلاری
o ضدسایش

• تیکنر Thickener
o صرفه جویی در مصرف آب به میزان 90 درصد
o توانایی تصفیه آب با ظرفیت 600 مترمکعب در ساعت
o دارای سیستم عیب یابی خودکار
o تخلیه اتوماتیک گل از قسمت پایین دستگاه
o سیستم تزریق فلوکولانت به صورت اتوماتیک
o کاهش هزینه نگهداری و سرویس چاه های عمیق
o دارای سیستمPLC و سیستم کنترل تمام اتوماتیک
o نصب و راه اندازی سریع ومنطبق با شرایط محیط
o دارای سیستم هدایت جریان سیال در مخزن دستگاه
o منوی فارسی سیستم کنترل جهت سهولت در کارکرد
o افزایش تولید ماسه بادی و جلوگیری از هدر رفتن آن
o صرفه جویی در میزان مصرف برق پمپ چاه‎های عمیق
o تامین آب کافی جهت تولید بهینه و محصول با کیفیت‎تر
1 سال گارانتی کلیه تجهیزات و 15 سال خدمات پس از فروش

پروژه های انجام شده ما:
شرکت شن و ماسه رضا- شهریار (Evo wash و Thickener)
شرکت شن و ماسه صابران- شهریار (Evo wash و Thickener)
شرکت پارساشن- شهریار (Evo wash و Thickener)
شرکت شن و ماسه نمونه- شهریار (Evo wash)
شرکت شن و ماسه زرنام -شهریار (Evo wash)
شرکت شن و ماسه کوهریز قزوین (Evo wash) و (Thickener)
شرکت شن و ماسه پارس - عسلویه (Evo wash)
شرکت شن و ماسه دشت بهشت- شهریار (Evo wash و Thickener)
شرکت شن و ماسه باباسلمان- شهریار (Evo wash)
شرکت شن و ماسه پارچین- پاکدشت(Evo wash و Thickener)
شرکت شن و ماسه نگین شن غرب- کردان(Evo wash و Thickener)
شرکت شن و ماسه مرمر آب روان- مشهد(Evo wash و Thickener)
شرکت شن و ماسه پارس شن مسعود - تهراندشت( Thickener)

http://www.samicagroup.com/
تجهیزات فرآوری مواد معدنی شن و ماسه


 تیکنر, سرند, سرند شستشو , شن و ماسه, تصفیه پساب, ماشین آلات معدنی


برچسب‌ها: سرند, سرند شستشو, شن و ماسه, تصفیه پساب, ماشین آلات معدنی
[ یکشنبه دوازدهم آبان 1392 ] [ 23:48 ] [ zaritala ]
قادر خانبابايي رييس پژوهشكده علوم و فناوري پليمر، با اشاره به اینکه محققان پژوهشكده علوم وفناوری پليمر پژوهشگاه صنعت نفت موفق به بومي‌سازي فرآيند فيلتراسيون غشايي در تصفيه پساب واحد نمك‌زدايي با قابليت تزريق در چاه  نفت دست یافتند گفت: قابلیت جداسازی طیف گسترده‌ای از مواد همراه پساب نمکی، عدم نیاز به مواد شیمیایی جهت کمک به جداسازی، سیستم کاربردی و کنترلی ساده، قابلیت طراحی ساده از مقیاس پایلوتی به صنعتی از جمله مزایای سیستم‌های غشایی در جداسازی پسابهای نفتی است.

رييس پژوهشكده علوم و فناوري پليمر، اظهار داشت: در يك فرآيند غشايي عموماً دو فاز وجود دارد كه به وسيله غشا به طور فيزيكي از هم جدا مي‌شوند. يعني غشا نسبت به يكي از اجزاء انتخاب‌گر مي‌باشد.

وی تصریح کرد: در حال حاضر چهار روش عمده جداسازي با استفاده از غشا وجود دارد كه روش‌هاي ميكروفيلتراسيون، اولترافيلتراسيون، نانوفيلتراسيون و اسمز معكوس است که جهت جداسازي نفت و ذرات جامد معلق از پساب‌هاي همراه نفت در واحدهاي نمك‌زدايي، روش  Vibratory Shear Enhanced Processing (VSEP) كه يک فرايند ارتقاء يافته از نوع الترافيلتراسيون است، استفاده مي‌شود.

رييس پژوهشكده علوم و فناوري پليمر، ادامه داد: در اين روش به واسطه ارتعاش ديناميكي ايجاد شده در سطح غشا، زمان گرفتگي غشا به تأخير افتاده و ميزان جريان تصفيه شده توسط غشا ثابت باقي مي‌ماند. علاوه بر آن در اين روش، ميزان كارآيي و عمر مفيد غشاهاي پليمري نيز افزايش مي‌يابد. تكنولوژي اين فرآيند در حال حاضر به طور انحصاري در اختيار شركت نيولاجيك آمريكا مي‌باشد كه خوشبختانه این دانش با توان متخصصان داخلي در اين پروژه پژوهشي ـ توسعه‌اي بومي‌سازي شده است.

 خانبابایی اظهار داشت: فاز پژوهشي اين پروژه در پژوهشگاه صنعت نفت با همكاري همكاران صنعتي و ناظرين پروژه از شركت ملي مناطق نفت‌خيز جنوب انجام گرديده و شركت مهسار به عنوان توسعه دهنده فرايند در اين پروژه حضور داشته است. اين پروژه با حمايت و نظارت پژوهش و فناوري شركت ملي مناطق نفت‌خيز جنوب (كارفرما) در شركت بهره‌برداري نفت و گاز كارون ـ واحد نمك‌زدايي اهواز 2 اجرايي شده است و پس از انجام آزمون‌هاي ميداني، عملكرد اين فرآيند مورد تأييد كارفرما قرار گرفته است. عملكرد اين پايلوت در شش ماهه اول سال 92، مورد ارزيابي قرار گرفته و با توجه به جداسازی 99 درصدي مواد هيدروكربني، حذف 99 درصدي ذرات جامد معلق بزرگتر از ده ميكرون و كاهش 98 درصدي كدورت از پساب واحد نمك‌زدايي، پساب خروجي قابليت تزريق در چاه هاي دفعي را پيدا كرده است.

وی اضافه کرد: از ساير مزاياي كاربرد اين فرآيند در واحدهاي نمك‌زدايي، امكان حذف سيستم API و فيلترهاي بستر شني و جايگزيني آنها با فرايند غشايي است كه با توجه به حجم بسيار كم فرايند غشايي و همچنين كيفيت بالاتر خروجي پساب تصفيه شده، كل هزينه سرمايه گذاري و هزينه عملياتي واحد ميتواند كمتر گردد.

رييس پژوهشكده علوم و فناوري پليمر، تاکید کرد: در حال حاضر پژوهشگاه صنعت نفت، مراحل اجرايي صنعتي اين فرايند را در واحد هاي نمك زدايي مناطق نفت خيز جنوب در دستور كار خود داده و پيش بيني مي شود طي مدت زمان 18 ماه اجراي صنعتي اين فرايند در يك واحد نمك زدايي تكميل گردد. با توجه به نتايج مورد تاييد تست ميداني پايلوت در مناطق نفت خيز جنوب، مراحل تكميلي تصفيه پساب واحد نمك زدايي با هدف قابليت مصرف صنعتي و كشاورزي از طرف پژوهش و فناوري مناطق نفت خيز جنوب به فراخوان عمومي گذاشته شده است.

خانبابایی افزود: دستيابي به فناوري هاي فيلتراسيون غشايي مورد استفاده در صنايع نفت يكي از محورهاي پژوهشي جاري در پژوهشكده علوم و فناوري پليمر پژوهشگاه صنعت نفت است. محورهاي پژوهشي ديگر شامل تصفيه گاز طبيعي و گاز هاي همراه نفت با فناوري غشايي، بكار گيري كامپوزيت ها و نانوكامپوزيت هاي پليمري به منظور كاهش هزينه هاي خوردگي و سبك سازي سازه ها، طراحي و ساخت قطعات ويژه پليمري مانند قطعات لاستيكي مورد نياز صنايع بالادستي نفت و همچنين توليد افزودني هاي پليمري مورد استفاده در صنايع بالادستي نفت است.

وی در پایان به عملکرد اجرایی بومي‌سازي فرآيند فيلتراسيون غشايي ديناميكي در تصفيه پساب واحدهاي نمك‌زدايي نفت خام گفت: مقدار آب همراه كه در هنگام استخراج نفت از مخزن خارج مي‌شود، با بالا رفتن برداشت از مخازن نفتي افزايش مي‌يابد. بنابراين لازم است نفت خروجي چاه‌ها پس از گاززدايي در واحدهاي بهره‌برداري جهت جداسازي پساب‌هاي نمكي به واحدهاي نمك‌زدايي فرستاده شوند. پساب‌هاي نفتي در واحدهاي نمك‌زدايي توسط دستگاه‌هاي موجود كه به روش ته‌نشيني كار مي‌كنند نظير API Separator و Skimmer Tank جداسازي مي‌شوند.

خانبابایی تصریح کرد: پساب‌هاي جدا شده در واحدهاي نمك‌زدايي به دليل عدم جداسازي كامل نفت از آن و نيز وجود نمک های فلزات سنگين نمك‌هاي گوناگون و ماندگاري اين موارد در طبيعت، يكي از آلاينده‌هاي عمده محيطي به شمار مي‌رود كه بايد در چاه‌هايي كه به همين منظور حفر مي شود تزريق گردد تا از آلودگي محيط زيست جلوگيري شود و فشار مخازن توليد نفت ابقاء گردد.

 وی یادآور شد: جهت تزريق پذيري پساب، مشخصه هاي اصلي پساب مانند مواد جامد معلق (TSS)، مواد هيدروكربني نفتی و گریس (Oil &Grease)  و كدورت، بايد در در حد ناچيز (Nil) بوده و اندازه ذرات جامد معلق نيز كمتر از 10 ميكرون باشد. با توجه به اينكه دست يابي به اين مشخصات توسط فرايند هاي موجود با صرف هزينه و انرژي بالا انجام مي گيرد لذا از تكنولوژي هاي نوين نظير فرايندهاي غشايي به عنوان جايگزين يا به صورت سيستم هاي تركيبي در كنار ساير فرايندهاي تصفيه استفاده مي گردد.



برچسب‌ها: پژوهشكده علوم و فناوري پليمر, چهار روش عمده جداسازي, فيلتراسيون غشايي ديناميكي
[ یکشنبه دوازدهم آبان 1392 ] [ 23:47 ] [ zaritala ]
تصفیه پساب در پالایشگاه نفت پارس تصفیه پساب در پالایشگاه نفت پارس در تصفیه فاضلاب برای تبدیل مواد آلی محلول و کلوئیدی به موادی که به آسانی از آب جدا می شود و نیز تبدیل آنها به عناصر ساده تر، از میکروارگانیزمها استفاده می شود. انواع روشهای تصفیه ای که بر این مبنا استوار هستند بطور کلی تصفیه بیولوژیکی نامیده می شوند. اگر چه استفاده از تصفیه بیولوژیکی می تواند در حدود۸۵ درصد از مواد BOD۲ و مواد معلق را حذف کند، اما در این روش حذف مقادیر زیاد نیتروژن، فسفر، فلزات سنگین، مواد آلی غیرقابل تجزیه، باکتریها و ویروسها میسر نیست. برای این منظور از تصفیه پیشرفته استفاده می شود. در تصفیه بیولوژیکی شرایط به گونه ای ایجاد می شود که میکروارگانیزم ها بتوانند در آن شرایط بخوبی رشد داشته، با تغذیه از مواد موجود در فاضلاب این مواد را تجزیه، قسمتی را در متابولیسم حیاتی خود مصرف و بقیه را بصورت عناصر ساده تر نظیر آب و دی اکسید کربن در آورند. در این قسمت شرح مختصری از انواع روشهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب ارایه می شود. بطور کلی می توان در دو حالت هوازی و بی هوازی فاضلاب را تصفیه کرد. در تصفیه بیولوژیکی هوازی مواد آلی فاضلاب به گاز متان و هیدروژن سولفوره تبدیل می شوند. تنها حسن این روش بهینه بودن رشد میکروارگانیزم ها و در نهایت کم بودن حجم لجن است. بدلیل مشکلات ناشی از بوی نامطبوع و نیز کم بودن راندمان حذفBOD در تصفیه فاضلاب شهری بندرت از این روش استفاده می شود. ● تصفیه با استفاده از روش رشد معلق در این حالت میکروارگانیزمها در تمام حجم مایع(فاضلاب) بصورت معلق قرار دارند. مهمترین روش های این نوع فرایند شامل لجن فعال، لاگون هوادهی و استخرهای تثبیت با سرعت به این شرح است: ● فرآیند لجن فعال این فرآیند که اولین بار توسط آردرن و لاکت، در سال۱۹۱۴ در انگلستان بکار گرفته شد، یکی از فرآیندهای مهم در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب است. در این فرآیند، میکروارگانیزمها با مواد آلی مخلوط شده، در اثر این عمل میکروارگانیزمها رشد کرده باعث تثبیت مواد آلی می شوند. هنگامی که میکروارگانیزمها در اثر وجود هوای کافی رشد کنند بهم چسبیده و تشکیل لخته هایی از جرم فعال را می دهند که به آن لجن فعال گفته می شود. فاضلاب خروجی از حوض هوادهی به حوضچه نهایی هدایت می شود تا بخشی از میکروارگانیزمها (سلولهای زنده و مرده) و مواد غیرقابل تجزیه در آن بصورت لجن ته نشین شود. بدین ترتیب مقداری از مواد آلی موجود در فاضلاب که در ساخت سلولهای میکروارگانیزم مصرف شده، از فاضلاب جدا می شود. مقداری از آن نیز تبدیل به گاز شده و متصاعد می شود و بقیه چه بصورت آب و چه بصورت موادی که تجزیه نشده و یا ته نشین نشده اند، همراه با فاضلاب خروجی، خارج می شود. برای تسریع در تکثیر میکروارگانیزمها در نتیجه تسریع در تجزیه مواد آلی، مقداری از لجن حوضچه ته نشینی نهایی که حاوی مقدار قابل توجهی میکروارگانیزمهای زنده و فعال است دوباره به حوضهای هوادهی برگشت داده می شود تا با فاضلاب ورودی به آن حوضها مخلوط شود. اصلی ترین راکتورهایی که در این روش بکار برده می شود، جریان پیستونی، اختلاط کامل و جریان اختیاری(بین جریان پیستونی و اختلاط کامل) است که در این مورد شرح کاملتری داده خواهد شد. روشهای لجن فعال، برحسب بار هیدرولیکی و بار آلودگی بر واحد حجم حوضهای هوادهی، زمان ماند هیدرولیکی، زمان اقامت میکروارگانیزمها در سیستم و نحوه هوادهی به انواع مختلفی تقسیم می شود که هر یک دارای کاربردهای خاصی است. مهمترین و معروفترین روشهای لجن فعال که کاربرد گسترده ای در تصفیه فاضلاب دارند عبارتند از: ▪ روش معمولی و متعارف در روش معمولی و متعارف، لجن فعال جریانی از نوع پیستونی بوده و زمان ماند حوض هوادهی معمولاً۴ تا۸ ساعت است. در این روش از هوادهی با افشانک (Diffused Aeration) و یا هواده های سطح مکانیکی استفاده شود. ▪ روش هوادهی تدریجی(Tapered Aeration) جریان در این روش از نوع پیستونی بوده و زمان ماند حوض مانند روش معمولی است. در این روش هوادهی با استفاده از افشانک صورت می گیرد. افشانکها طوری تنظیم می شود که مقدار هوادهی در ابتدای حوض هوادهی، متناسب با بار آلودگی ورودی، حداکثر بوده و در طول حوض با کاهش بار آلودگی کاهش یافته و در انتهای حوض به حداقل مقدار خود می رسد. ▪ هوادهی اختلاط کامل در این جریان هوا به سرعت با فاضلاب مخلوط می شود و این عمل با جریان مداوم توأم با بهم زدن انجام می گیرد. زمان ماند حوض هوادهی۳ تا۵ ساعت بوده و هوادهی با استفاده از افشانک و یا هوادهی سطحی انجام می پذیرد. ▪ هوادهی پله ای جریان در این نوع هوادهی، بصورت پیستونی بوده و زمان ماند در حدود۵-۳ ساعت است. هوادهی با استفاده از افشانک انجام می شود. در این روش مقدار هوادهی در حوض ثابت است ولی فاضلاب ورودی از چند نقطه در طول حوض توزیع می شود. ▪ تثبیت تماسی در این روش لجن برگشتی از حوضهای ته نشینی نهایی، ابتدا در یک حوض هوادهی در حدود۳ تا۶ ساعت هوادهی می شود و سپس به حوض هوادهی اصلی که فاضلاب در آن قرار دارد منتقل می شود. در این روش از خاصیت جذب لجن هوادهی شده برای جداسازی آلودگیهای فاضلاب استفاده می شود. جریان در این سیستم از نوع پیستونی بوده و هوادهی با استفاده از افشانک و هوادهی سطحی انجام می پذیرد. ▪ هوادهی ممتد (Extended Aeration) جریان در این سیستم از نوع اختلاط کامل بوده و زمان ماند حوض هوادهی بین۳۰-۲۴ ساعت است. در این روش می توان از افشانک و هواده های سطحی استفاده کرد. ▪ فرایند کراس در این روش جریان بصورت پیستونی بوده و زمان ماند حوض در حدود۴ تا۸ ساعت است. از افشانکها برای هوادهی استفاده می شود. در این روش مقداری از لجن برگشتی قبل از ورود به حوض های هوادهی مورد هوادهی قرار می گیرد. ▪ اکسیژن خالص در این روش بجای هوا از اکسیژن خالص استفاده می شود. جریان از نوع اختلاط کامل بوده و از تجهیزات اکسیژن دهی که بطور سری نسبت به هم قرار گرفته اند استفاده می شود. انتخاب هر یک از روشهای بالا به شرایط آب و هوای منطقه، مسئله اقتصادی (یعنی هزینه احداث اولیه و نیز هزینه های بهره برداری)، سهولت عملکرد، بازدهی انتقال اکسیژن در فاضلاب و مسائلی از این دست بستگی خواهد داشت. ▪ لاگون هوادهی شونده در این روش، میکروارگانیزمها در محفظه ای که در زمین قرار گرفته، بدون هیچگونه برگشت لجن، رشد می کنند. برای تأمین اکسیژن مورد نیاز در این سیستم از هواده های مکانیکی استفاده می شود. از آنجایی که زمان ماند دراین لاگونها بالا است،(۶-۲ روز) ممکن است در آن عمل نیتریفیکاسیون نیز انجام پذیرد. بالا بودن دما و کم بودن بار آلی فاضلاب باعث بیشتر شدن عمل نیتریفیکاسیون در این لاگونها می شود. در صورت نبود ته نشین کننده، غلظت مواد جامد معلق در جریان خروجی از این لاگونها بالا می رود. اگر چه سیستم راکتور این روش کاملاً در مخلوط طراحی می شود اما عموماً رسوب در نقاط مختلف این لاگونها جمع شده و در حالت استاندارد لازم است که از یک ته نشینی ثانویه استفاده شود. ▪ استخرهای تثبیت استخر تثبیت بطور کلی به استخر یا مجموعه استخرهایی اطلاق می شود که به عنوان مرحله یا مراحلی از تصفیه بیولوژیکی فاضلاب بکار برده می شود. استخرهای تثبیت از لحاظ فعل و انفعالات بیولوژیکی به سه دسته استخرهای فاکولتاتیو(اختیاری)، استخرهای هوازی و استخرهای بی هوازی تقسیم می شوند. ▪ تصفیه با استفاده از روش فیلم چسبنده در این روش توده میکروارگانیزمها بصورت فیلمی روی سطح عامل واسطه(از جنس سنگ یا پلاستیک) تشکیل و در اثر عبور فاضلاب از این سطوح مواد آلی با این میکروارگانیزمها تماس پیدا کرده و تثبیت می شوند. ▪ فیلتر چکنده فیلتر چکنده از بستری مناسب(نظیر قلوه سنگ، سربار کوره های ذوب فلز و یا قطعات پلاستیکی) تشکیل شده است. فاضلاب توسط دستگاه توزیع کننده طوری روی سطح آن توزیع می شود که با تمام قسمتهای بستر تماس حاصل کند. فاضلاب در مسیر خود سطح جانبی بستر را خیس کرده و به تدریج فیلم نازکی از میکروارگانیزم ها روی سطح بستر تشکیل می شود که بطور منقطع یا متناوب با فاضلاب و هوا در تماس است. نظر به اینکه با هر بار عبور فاضلاب از بستر فیلتر چکنده فقط قسمتی از آلودگی آن جدا می شود، لذا کارشناسان برای تأمین راندمان بیشتر مقداری از فاضلاب خروجی از بستر را برگشت داده و با فاضلاب ورودی به بستر مخلوط می کنند. ▪ صفحات بیولوژیکی دوار صفحات بیولوژیکی دوار از چند صفحه دایره ای شکل نازک که به فاصله کمی از هم قرار دارند و برروی یک محور افقی قرار گرفته اند تشکیل شده و مجموعاً در حوضچه مخصوصی که فاضلاب در آن جریان دارد نصب می شوند. در این سیستم۴۰ درصد سطح صفحات در داخل فاضلاب و۶۰ درصد دیگر در بیرون فاضلاب قرار دارند و با حرکت موازی و ملایم این صفحات حول محور هر قسمت از صفحات به تناوب داخل فاضلاب شده و از آن خارج می شود. بدین ترتیب شریطی نظیر فیلتر چکنده برای رشد میکروارگانیزمها ایجاد می شود. ▪ سیستم ترکیبی رشد معلق و فیلم چسبنده در این سیستم از یک فیلتر چکنده با عمق۱۲-۹ متر استفاده می شود. این فیلترها می توانند بصورت مکعبی یا استوانه ای ساخته شوند، معمولاً بستر آنها پلاستیکی است و در انتهای بستر عمل هوادهی نیز انجام می گیرد. در این سیستم جریان خروجی از فیلتر صاف شده و قسمتی از لجن به سیستم برگردانده می شود. این سیستم با نوع معمولی فیلتر چکنده تفاوت دارد چرا که اغلب میکروارگانیزمها مانند سیستم لجن فعال به صورت معلق رشد می کنند.
برچسب‌ها: پالایشگاه نفت پارس, تصفیه پساب پالایشگاه, تصفیه بیولوژیکی
[ یکشنبه دوازدهم آبان 1392 ] [ 23:44 ] [ zaritala ]
ساخت دستگاه پکیج تصفیه پساب

دکتر سعید بازگیر، مدیرگروه مهندسی پلیمر و سرپرست تیم تحقیقاتی نانوپلیمر واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد، پکیج تصفیه پساب‌های صنعتی را به عنوان یکی از دستاوردهای مهم این واحد دانشگاهی در زمینه فناوری نانو دانست و اظهار کرد: این پکیج از اجزای مختلفی تشکیل شده و در ساختار آن نانورس (nanoclay)، ارگانوکلی (organoclay) و نانو فایبر (به عنوان میکرو فیلتر) استفاده شده است.

وی با بیان اینکه تمایز مهم و کلیدی این پکیج تصفیه نسبت به سایر روش‌ها، مدت زمانی است که در تصفیه پساب‌های صنعتی نیاز دارد، گفت: زمان لازم برای تصفیه با استفاده از این پکیج، چهار تا پنج دقیقه است، این در حالی است که در روش‌های شیمیایی و بیولوژیکی زمانی بین شش تا 12 ساعت برای تصفیه پساب‌های صنعتی مورد نیاز است.

بازگیر، کم حجم بودن و حمل ونقل آسان این پکیج تصفیه را از دیگر مزایای آن دانست و تصریح کرد: پکیج تصفیه پساب‌های صنعتی در بسیاری از صنایع از جمله صنایع نفت، روغن، معدن، رنگ و ... کاربرد دارد، که البته بیشترین فعالیت صورت گرفته از سوی واحد علوم و تحقیقات به کمک این دستگاه در زمینه تصفیه پساب‌های نفتی بوده است.

 بر اساس این گزارش، دستگاه پکیج تصفیه پساب‌های صنعتی به عنوان یکی از دستاوردهای مهم واحد علوم و تحقیقات دانشگاه آزاد در نمایشگاه بین‌المللی فناوری نانو در زمینه فناوری نانو رونمایی شده است.

همچنین تیم تحقیقاتی نانو پلیمر واحد علوم و تحقیقات در این دوره از نمایشگاه بین‌المللی فناوری نانو از دیگر دستاوردهای علمی این واحد دانشگاهی همچون نانورس، نانوپیگمنت، نانوجاذب‌ها، نانوالیاف، نانو الیاف و فیلتراسیون، فیلتراسیون آب و پساب رونمایی کرده است.




برچسب‌ها: ساخت دستگاه پکیج تصفیه پساب
[ یکشنبه دوازدهم آبان 1392 ] [ 23:41 ] [ zaritala ]
.: Weblog Themes By WeblogSkin :.
درباره وبلاگ

علوم صنعتی و بیولوژیکی و شیمی
آرشيو مطالب
امکانات وب