يتوقع من المتدرب بعد نهاية الدوره التدريبيه ان يكتسب المعرفه التامه لموضوع الدوره وان يكون ملما بالتعريف بمبدأ النانو تكنولوجي ومجالات استخداماته و تطبيقاته المختلفة في مجال تنقية المياه وان يكون قادرا على توظيف المهارات العلميه والعمليه التي قدمت اثناء الدوره في مجال بحثه وتخصصه.
"المياه هي أحد مظاهر الحياة على وجه الأرض وهي أيضًا أحد العوامل الرئيسية لاستمرار الحياة ، ومن هنا كان لا بُد من توفير مصادر مياه نظيفة ونقية لا تؤدي إلى الإصابة بالأمراض ، ولذلك ؛ عكف العلماء على تطوير بعض الطرق الحديثة التي يُمكن الاعتماد عليها من أجل تنقية المياه ومنها الاعتماد على تقنية النانوتنكولوجي
النانو تكنولوجي
تُعرف تقنية النانو تكنولوجي على أنها علم يهتم بدراسة عملية معالجة المواد بالاستعمال الجزيئي والذري، وتقاس هذه التقنية بالنانوميتر، والذي يعتبر جزءاً من أجزاء المليون المتواجدة في المليمتر. كما و تشير تقنية النانو تكنولوجي إلى مجموعة واسعة من الأدوات والتقنيات والتطبيقات التي تتكون من جسيمات مصغرة الحجم تصل في قطرها تقريبًا لبضع مئات من النانوميتر.
كما لهذه الجزئيات المتناهية في الصغر ” في حجمها” مجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية وخصائص متعلقة بسطحها والتي تصلح لاستخدامات عديدة وفي مجالاتٍ مختلفة. ستعمل هذه التقنية على معالجة وايجاد حلول فعلية للقضايا المتعلقة بالطب، الطاقة، الزراعة، وحتى القضايا البيئية والعسكرية على حٍد سواء. والتي ستعمل على إحداث ثورة تكنولوجية
يشير العلماء المهتمين في تقنية النانو تكنولوجي أن هذه التقنية العظيمة سوف تساهم في ايجاد حلول لبعض المشاكل الرئيسية العالمية مثل تزويد مياه الشرب النقية لجميع السكان والذين يزداد أعدادهم بشكل سنوي.
عملية معالجة الذرات على مقياس النانو
. حيث تُستخدم أغشية النانو بغرض تلطيف المياه وإزالة الملوثات مثل الملوثات الفيزيائية والبيولوجية والكيميائية.وتوجد هناك مجموعة متنوعة من التقنيات في تكنولوجيا النانو تستخدم جزيئات النانو لتوفير مياه الشرب الآمنة مع مستوى عالٍ من الفعالية. و لتحسين تنقية المياه أو عمليات المعالجة، يُفضل استخدام تقنية النانو. تُستخدم أنواع مختلفة من المواد النانوية أو الجسيمات النانوية في عمليات معالجة المياه. تقنية النانو مفيدة في ما يتعلق بالمعالجة وتحلية المياه والترشيح والتنقية
المواد النانية المستخدمة في تنقيه المياه
يستخدم في تنقية المياه مجموعة من المواد النانوية (Nanoscopic Materials) وأنابيب نانوية من الكربون وألياف الألومينا (أكسيد الألومنيوم) والتي بدورها تعمل عملية ترشيح وفلترة نانوية دقيقة. علاوة على ذلك يتم استخدام المسام النانوية في عملية الترشيح كتلك الموجود في الزيوليت- نوع من أحجار سيليكات الألومنيوم- (Zeolite Filtration Membranes) و محفزات نانوية (Nanocatalysts) و جسيمات نانونة الممغنطة (Magnetic Nanoparticles). وأيضًا تستخدم أجهزة الاستشعار النانوية والتي تكون مصنوعة من أسلاك نانوية من أكسيد التيتانيوم Titanium Oxide Nanowires أو جسميات البلاديوم النانوية (Palladium Nanoparticles) في الكشف عن الملوثات الموجود في عينات المياه.
الملامح الرئيسية التي تجعل الجسيمات النانوية فعالة لمعالجة المياه هي :
• مساحة سطحية أكبر-1
• حجم صغيرللغاية -2
• كلما زادت مساحة السطح وحجمه، أصبحت الجسيمات أقوى وأكثر ثباتًا ومتانةً -3
• قد تغير الموادالنانوية الخصائص الكهربائية او البصرية او الفيزيائية او الكيميائية او البايلوجية - 4
• تسهيل التفاعلات الكيميائية والبيولوجية -5
ستخدام النانو تكنولوجي في تنقية المياه
استخدام النانو تكنولوجي في تنقية المياه
عرف تقنية النانو تكنولوجي على أنها علم يهتم بدراسة عملية معالجة المواد بالاستعمال الجزيئي والذري، وتقاس هذه التقنية بالنانوميتر، والذي يعتبر جزءاً من أجزاء المليون المتواجدة في المليمتر. كما و تشير تقنية النانو تكنولوجي إلى مجموعة واسعة من الأدوات والتقنيات والتطبيقات التي تتكون من جسيمات مصغرة الحجم تصل في قطرها تقريبًا لبضع مئات من النانوميتر.
كما لهذه الجزئيات المتناهية في الصغر ” في حجمها” مجموعة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية وخصائص متعلقة بسطحها والتي تصلح لاستخدامات عديدة وفي مجالاتٍ مختلفة. ستعمل هذه التقنية على معالجة وايجاد حلول فعلية للقضايا المتعلقة بالطب، الطاقة، الزراعة، وحتى القضايا البيئية والعسكرية على حٍد سواء. والتي ستعمل على إحداث ثورة تكنولوجية!
يشير العلماء المهتمين في تقنية النانو تكنولوجي أن هذه التقنية العظيمة سوف تساهم في ايجاد حلول لبعض المشاكل الرئيسية العالمية مثل تزويد مياه الشرب النقية لجميع السكان والذين يزداد أعدادهم بشكل سنوي.
حيث يستخدم في تنقية المياه
مجموعة من المواد النانوية (Nanoscopic Materials)
وأنابيب نانوية من الكربون يمكن لأغشية الأنابيب والألواح النانوية ازالة جميع أنواع الملوثات الموجود في المياه تقريبًا والتي تشمل عكارة المياه (Turbidity) والزيوت والبكتيريا والفيروسات والملوثات العضوية.
وعلى الرغم من كون مسامها صغيرة جدًا فإن للأنابيب النانوية الكربونية معدل تدفق أعلى من الأنابيب ذات المسامات الكبيرة. ويرجع ذلك بسبب أن هذه الأنابيب ناعمة السطح من الداخل. (The Smooth Interior Of the Nanotubes)
وألياف الألومينا (أكسيد الألومنيوم) والتي بدورها تعمل عملية ترشيح وفلترة نانوية دقيقة. تعمل ألياف الألومينا النانوية (Nanofibrous Alumina) والألياف النانوية من أنواع أخرى على التخلص من الملوثات سالبة الشحنة مثل الفيروسات والبكتيريا والمواد الغروية العضوية والغير عضوية بأسرع بكثير من أنظمة التنقية والترشيح التقليدية.
يتم استخدام المسام النانوية في عملية الترشيح كتلك الموجود في الزيوليت- نوع من أحجار سيليكات الألومنيوم- (Zeolite Filtration Membranes) و
محفزات نانوية (Nanocatalysts)
و جسيمات نانونة الممغنطة (Magnetic Nanoparticles).
وأيضًا تستخدم أجهزة الاستشعار النانوية
والتي تكون مصنوعة من أسلاك نانوية من أكسيد التيتانيوم Titanium Oxide Nanowires
أو جسميات البلاديوم النانوية (Palladium Nanoparticles) في الكشف عن الملوثات الموجود في عينات المياه.
تنقية المياه بالاعتماد على السيللوز النانوي
تشمل المواد المتجددة المعتمدة على السيللوز النانوي مزيجًا من مساحة سطح كبيرة مع متانة مواد عالية. السيللوز النانوي خامل كيميائيًا، وله تركيب كيميائي سطحي محب للماء متعدد الاستخدامات. وهذه الخصائص تجعله أكثر المواد النانوية الواعدة للاستخدام كغشاء ومرشح في أنظمة تنقية المياه لإزالة الملوثات الجرثومية والكيميائية من المياه الملوثة. يُلاحظ أن مادة السيللوز النانوي تملك إمكانات عالية في تكنولوجيا تنقية المياه. تُستخدم هذه المواد السيللوزية النانوية لإزالة الملوثات العضوية في الماء مثل الأصباغ، والزيوت، ومبيدات الآفات الموجودة في الماء. في الوقت الحالي، يُصنع الغشاء الحيوي بالكامل باستخدام السيللوز النانوي الذي يُستخدم لإزالة أيونات المعادن مثل Cu2+ وFe2+ وغيرها، والكبريتات، والفلوريدات، والمركبات العضوية الأخرى. يتميز المرشح السيللوزي النانوي الحيوي بميزات أكثر من المرشحات التقليدية.
مزايا استخدام تقنية النانو في معالجة المياة
تعرف مياة الصرف (المياة الملوثة) بأنها أى مياه ملوثة بملوثات عضوية او بكتيرية او كأئنات دقيقة سواء كانت من مصدر صناعى او لا ويمكن تقسيمها الى مياه صرف صحى ومياه صرف صناعى
تشمل معالجة مياه الصرف الصناعى معالجة اولية ومعالجة ثانوية و معالجة ثلاثية :لازالة البروتين المتبقى من المواد العضوية وغير العضوية والكائنات الدقيقة المسببة للامراض من خلال الترشيح والتعقيم وبغرض تحسين كل العمليات السابقة فى معالجة المياة يتم استخدام المواد النانونية على سبيل المثال اكسيد التاتنيوم الحالة النانونية منه استخدمت بنجاح كمانع لنشاط ونمو الميكروبات
"
1- استخدام تقنية النانو تكنولوجي في تنقية المياه بدلا من استخدام الطرق التقليدية في التنقية وازالة الشوائب والمواد الملوثة للماء
2- استخدام الاعشية النانوية تؤدي الى همليات تنقية اكثر كفاءة
3- استخدام اكاسيد المعادن المختلفة المركبة نانويا للقضاء على السموم الايلوجية في الماء
4- هناك دراسات لاستخدام بعض المواد النانوية د مثل جسيمات الحديد لتحويل المعادن الثقيلة مثل الرصاص والزئبق الى شكل غير قابل للذوبان
قسم الكيمياء / كلية التربية للعلوم الصرفة /ابن الهيثم
