فناوری نانو و فیلتراسیون

نانوفیلتراسیون- آشنایی با مفاهیم

قبل از بررسی نقش فناورینانو در فیلترها، اجازه دهید ابتدا با بعضی مفاهیم در این زمینه آشنا شویم.

1. فیلتر چیست؟

فیلترها موادی متخلخلی هستند که در فرآیند جداسازی یا تغلیظ مورد استفادهقرار میگیرند. مهمترین ویژگی فیلترها، داشتن خلل و فُرجهایی با اندازهو ابعاد مشخص است، به همین دلیل، فیلتر را یک محیط متخلخل مینامند.سوراخها درصد بسیار زیادی از حجم فیلتر را دربرمیگیرند و شبکه پیچیدهایاز حفرهها را میسازند. فیلترها میتوانند از جنس پلیمـر و یا سرامیکباشند.

2. تعریف فیلترکردن یا فیلتراسیون

فیلترکردن یا فیلتراسیون، فرآیندی است که در آن یک مایع و یا گاز (سیال)به دلیل اختلاف فشار یا اختلاف پتانسیل الکتریکی و یا اختلاف غلظت ازفیلتر عبور میکند. با انجام عمل فیلتراسیون ذراتی که از اندازه حفرههایفیلتر کوچکتر هستند از آن عبور کرده و ذرات با اندازه بزرگتر، از سیالجدا شده و در پشت فیلتر میمانند.

3. عوامل مؤثر در فیلتراسیون

دو عامل که در انتخاب نوع فیلتر و کارکرد آن مؤثر میباشد عبارت است از:

3-1- اندازه حفرههای فیلتر

همانطور که گفته شد موادی با اندازه بزرگتر از حفرههای فیلتر، در پشتآن باقی میمانند و عبور نمیکنند، در نتیجه، برای جداسازی ذرات با اندازهمشخص باید از فیلترهای مناسب استفاده کرد.

3-2- مقدار ذراتی که در پشت فیلتر باقی میمانند

ذراتی که در پشت فیلتر باقی میمانند به مرور زمان و با استفاده مداوم ازفیلتر بیشتر میشوند. این مسئله میتواند باعث مسدود شدن روزنههای فیلترشود. به این دلیل، باید بعد از مدت زمان مشخصی، فیلتر را تعویض، و یا آنرا پاکسازی نمود. این مسئله که به گرفتگی فیلتر معروف میباشد از اهمیتزیادی برخوردار است. زیرا تعویض و یا حتی تمیزکردن فیلتر هزینهبر است.

4. انواع فیلتراسیون

4-1- میکروفیلتراسیون

میکروفیلتراسیون فرآیندی است که برای جداسازی ذرات، جامدات معلق کوچک وموادی دیگر مثل باکتریها، کیستها، مولکولهـا و ذراتی بزرگتر از 2/0میکرون استفاده میشود.

4-2- آلترافیلتراسیون

در آلترافیلتراسیون مولکولهایی بزرگتر از 005/0 میکرون جدا میشوند.ابعاد حفرههای فیلتر بین 2 تا 50 نانومتر است. این فرآیند برای جداسازی وتغلیظ مواد کلوئیدی و سوسپانسیونی به کار میرود.

4-3- اسمز معکوس

اسمز معکوس فرآیندی است که آب در اثر اختلاف فشار از یک غشای نازک عبورمیکند تا محتویات و مواد معدنی شامل نمک، ویروسها، سموم و سایر ترکیباتآلوده غیر آلی را جدا کند و اتمها و مولکولهایی در مقیاس کوچکتر از001/0 میکرون را در محدوده یونی جدا میکند. اسمز معکوس تکنیکی است که دردیالیز طبی هم از آن استفاده میشود. دیالیز مورد استفاده افرادی است کهمشکل کلیوی دارند. کلیهها باعث تصفیه خون شده، مواد زائد مثل اوره و آبرا از خون جدا، و به شکل ادرار از بدن خارج میکنند. یک دستگاه دیالیز بهتقلید از عملکرد کلیهها، کار میکند. خون از بدن عبور کرده، وارد دستگاهدیالیز شده و از فیلتر اسمزی عبور میکند تا مواد زائد از آن جدا شود وخون تصفیه شده دوباره به بدن برگردد.

4-4- نانوفیلتراسیون

ابعاد حفرههای نانوفیلتر بین 5/0 تا 2 نانومتر است. روش نانوفیلتراسیونطی چند سال گذشته رونق گرفته است. در نانوفیلتراسیون جداسازی بر اساساندازه مولکول صورت میگیرد. اساساً این روش، جهت حذف اجزای آلی نظیرآلودهکنندههایی در اندازه میکرونی و یونهای چند ظرفیتی میباشد. ازدیگر کاربردهای نانوفیلتراسیون میتوان به حذف مواد شیمیایی که به منظورکشتن موجودات مضر به آب اضافه شدهاند، حذف فلزات سنگین مانند جیوه،تصفیهی آبهای مصرفی، رنگزدایی و حذف آلودهکنندهها اشاره کرد.نانوفیلتراسیون میتواند تقریباً از هر منبع آبی، آب پاک به وجود آورد وتمام باکتریهای موجود در آب را حذف کند.

5. کاربرد فیلترها

5-1- صنعت آب و فاضلاب

آب یکی از ضروریترین عناصر حیات بر روی زمین است و اگر چه بیش از 70 درصداز سطح کره زمین با آب پوشیده شده است اما، کمتر از 3 درصد آن آب شیرینمیباشد. از این مقدار 79 درصد به قلههای یخی تعلق دارد، 20 درصد آنآبهای زیرزمینی است که به راحتی قابل دسترس نمیباشند و فقط 1 درصد آنشامل دریاچهها و رودخانهها و چاهها میباشد که بهراحتی به دست میآید.فرآیند پاکسازی و تصفیه آب بسیار طولانی و زمانبر است. یکی از مراحلتصفیه آب جداکردن آلایندهها از آب میباشد که در این مرحله از فیلتراسیوناستفاده میشود.

5-2- صنایع غذایی

صنعت لبنیات، آبمیوه و صنایع دیگری که در حوزه صنایع غذایی قرارمیگیرند، یکی دیگر از مصرفکنندگان اصلی فرآیند فیلتراسیون محسوبمیشوند. به طور مثال، سیستمهای آلترافیلتراسیون در تولید پنیر استفادهمیشوند، همچنین از سیستمهای فیلتراسیون در پاستوریزاسیون وهموژنیزاسیون نیز استفاده میشود.

امروزه بوسیله آلترافیلتراسیون توانستهاند اجزای شیر را تغلیظ نموده و بهطور جزء به جزء جداسازی نمایند. این امر موجب شده است تا بتوان محصولاتجدیدی مطابق با نیاز های مصرف کننده به بازار عرضه نمود.

5-3- صنایع داروسازی

تولید دارو با سیستمهای مختلفی انجام میشود. داروی تولید شده، نیاز بهخالصکردن دارد و اهمیت خالصسازی دارو کمتر از تولید دارو نیست. به طوریکه تولید دارو 30 درصد از هزینههای دارو را دربرمیگیرد، در حالی که 70درصد هزینهها، صرف خالصسازی دارو میشود. مهمترین مرحله خالصسازی،فرآیند فیلتراسیون میباشد. در خالصسازی ِ داروها از فرآیندهایی ماننددیالیز، میکروفیلتراسیون و نانوفیلتراسیون استفاده میشود.

5-4- تصفیه هوا و خالصسازی گازها

یکی از کاربردهای اصلی فرآیند فیلتراسیون تصفیه هوا و یا تولید گازهایخالص، مانند اکسیژن خالص و نیثروژن خالص میباشد که این گازها کاربردهایصنعتی زیادی دارند. در فرآیندهایی که برای تولید اکسیژن و نیتروژن خالص بهکار برده میشود، از فیلتر استفاده میشود.

یک مثال آشنا از کاربرد فیلترها برای تصفیه هوا، ماسکهای صورت میباشند.ماسکهای معمولی که بیشتر در روزهای آلوده از آنها استفاده میکنیم، نوعیفیلتر دارند که به ذرات معلق هوا اجازه عبور نمیدهند و به این ترتیب مانعرسیدن آلودگیها به مجاری تنفسی ما میشوند .

6. نتیجهگیری

با توجه به مطالب گفته شده، اهمیت فیلترها و فرآیند فیلتراسیون مشخصمیشود. در این زمینه استفاده از فناوری نانو و ساخت نانوفیلترها برایجداسازی ذرات بسیار ریز از اهمیت ویژهای برخوردار است.

مطالب تصادفی:

آب، خشکسالی و تعیین قیمت - جمعه نوزدهم فروردین 1390
محاسبه سایز لوله های آبسرد و گرم مصرفی - جمعه نوزدهم فروردین 1390
تعیین دبی آب حامل بار گرمایی و سرمایی - جمعه نوزدهم فروردین 1390
بوستر پمپ - جمعه نوزدهم فروردین 1390
مزایای سیستم لوله كشی كلكتوری - جمعه نوزدهم فروردین 1390

برچسب: نویسنده: امیرحسین ستوده بیدختی تاريخ: جمعه 24 13 ساعت: 7:0

درباره سایت

آخرین مطالب

امکانات وب

فناوری نانو و فیلتراسیون

نانوفیلتراسیون- آشنایی با مفاهیم

نانوفیلتراسیون- آشنایی با مفاهیم

صفحه بندی

آرشیو مطالب

پيوندهای روزانه

لینک دوستان

خبرنامه