Развитие на нанотехнологиите в третирането на питейни и отпадъчни води

В и К • 27.04.2017

Развитие на нанотехнологиите в третирането на питейни и отпадъчни води
Развитие на нанотехнологиите в третирането на питейни и отпадъчни води

Потенциалните области на приложение на нанотехнологиите в третирането на води могат да бъдат подразделени условно в три категории: пречистване и ремедиация; мониторинг и превенция на замърсяването. Нанотехнологиите в първата категория са насочени към подобряване качеството на водите и достъпността на водните ресурси.

Тази група включва редица иновативни решения, включително усъвършенствани филтри и филтриращи материали, които позволяват по-широкото повторно използване, рециклиране и обезсоляване на води в битовия сектор и индустрията. Сред новостите в категорията на нанотехнологиите за мониторинг попадат ново поколение сензори, проектирани да регистрират наличието на биологични и химически замърсители с много малка концентрация.

Новости при наноматериалите във филтрирането на води
Мембранните процеси се считат за ключов елемент на съвременните технологии за пречистване и обезсоляване на води. Развитието в областта на наноматериалите, включително въглеродните нанотръбички, наночастиците и дендримерите, спомага за разработването на все по-ефикасни и разходно ефективни решения за филтрация.

Мембранните нанотехнологии, използвани във водния сектор, са главно два вида: наноструктурирани филтри, при които въглеродни нанотръбички или нанокапитални матрици са в основата на нанофилтрацията; и нанореактивни мембрани, при които функционализирани наночастици подпомагат процеса на филтриране.

Напредъкът в макромолекулярната химия, например в синтеза на дендритни полимери, създава възможности за усъвършенстване на съществуващите и разработване на нови и все по-ефективни процеси за филтриране и пречистване на води, замърсени с различни органични разтворени вещества и неорганични аниони.

Нанотехнологии за ремедиация на води
В много държави, особено в по-развитите, естествените водни ресурси са силно замърсени вследствие на човешката дейност, което представлява сериозен риск за общественото здраве. Ремедиацията на замърсените води – процесът по премахване, намаляване концентрацията или неутрализиране на замърсителите, които застрашават човешкото здраве или безопасността на екосистемите, е сред технологичните области във водопречистването, в които са концентрирани най-много разработки през последните години.

Технологиите за ремедиация могат да бъдат групирани в три категории: термални, физико-химични и биологични. Различните техники в тази сфера са подходящи за различни типове замърсители, като не съществуват универсални решения. Предвид комплексния състав на повечето замърсени води, обикновено се налага прилагането на комбинация от техники и технологии, чрез която нивата на концентрация на вредните агенти да бъдат сведени до допустимите норми.

Традиционни и съвременни решения за ремедиация
Много от традиционните технологии в тази сфера, например извличане (екстракция) на разтворими замърсители, адсорбция с активен въглен и общо химическо окисление, макар и ефективни, често се оказват прекалено скъпи и времеемки за дадени приложения. Биологичното разграждане е екологосъобразно и разходно ефективно, но също отнема прекалено много време.

Нанотехнологиите осигуряват ефективно решение за бързо, ефикасно и икономически рентабилно премахване на токсичните замърсители от водите. Сред новостите в областта са иновативни наноматериали с подобрена селективност при отстраняването на тежки метали и други разпространени замърсители. Използването на нанотехнологии носи множество ползи, сред които: по-добра реактивност, по-голяма покривана площ и подобрено секвестиране (улавяне на замърсителите). В различните етапи на ремедиацията на подводни, повърхностни, индустриални и питейни води се използват широка гама наноматериали, всеки от които е отличава със специфична функционалност и ефективност.

Сред наноматериалите и наночастиците, които намират приложение в ремедиацията на води, са: зеолити, въглеродни нанотръбички, самообразуващи се монослоеве върху мезопорьозни носители (SAMMS), биополимери, едноензимни наночастици, нулево-валентни наночастици желязо, биметални железни наночастици, полупроводникови фотокатализатори с наномащаб и др.

Биоактивни наночастици в дезинфекцията на води
В развитите страни все по-сериозни стават рисковете и от епидемии на инфекциозни заболявания, причинени от замърсяване на водите. Тази опасност допълнително се влошава от демографския бум в глобален мащаб и нарастващата урбанизация, която не е обезпечена от адекватна инфраструктура за осигуряване на населението с чиста питейна вода. Положението се усложнява и вследствие на повишеното потребление на вода от селското стопанство, което черпи все повече и повече от питейните запаси, както и на новите замърсители и антибиотично устойчиви патогени, които замърсяват глобалните водни ресурси.

Нанотехнологиите осигуряват ефективна алтернатива за разработването на ново поколение биоциди, които не съдържат хлор. Сред най-обещаващите антимикробни наноматериали в тази област са металните и металоокисните наночастици и по-специално – сребърният и титаниевият диоксид, които намират все по-голямо приложение в системите и решенията за фотокаталитична дезинфекция на води.

Новият брой 8/2017

брой 8-2017

ВСИЧКИ СТАТИИ | АРХИВ

ЕКСКЛУЗИВНО

Top